Оцінка стану міської системи м. Рівного

Системи водовідведення і очищення стічних вод.

Відходи життєдіяльності людини, вода, використана для побутових потреб і в технологічних процесах, а також дощові і талі води з міської території віддаляються через систему водовідведення і подаються на загальноміські очисні споруди. За відсутності або перевантаженню міських очисних споруд у водні об'єкти вимушено скидаються неочищені або недостатньо обчищені стічні води, що приводить до забруднення водного об'єкту. При обмеженій продуктивності міських очисних споруд дощові і талі води частково або повністю скидаються у водні об'єкти без очищення, разом з ними може скидатися і частина загальноміських стічних вод.

Системи водовідведення.

Система водовідведення, звана ще каналізаційною системою, включає наступні основні елементи: внутрішні водовідвідні системи в житлових будівлях або виробничих приміщеннях; внутрішньо квартальні або внутрішньо майданчикові водовідвідні мережі; зовнішні водовідвідні мережі; регулюючі резервуари; насосні станції і напірні трубопроводи; очисні споруди; випуски обчищених стічних вод у водні об'єкти; аварійні випуски стічних вод у водні об'єкти. водовідвідні системи підрозділяються на загально сплавні, роздільні і комбіновані. Роздільні системи підрозділяються на повні роздільні, неповні роздільні і напівроздільні.

Загальносплавна система водовідведення має одну водовідвідну мережу, призначену для відведення скидних вод всіх категорій: господарсько-побутових, виробничих і дощових. По довжині головного колектора загально сплавної системи можуть влаштовуватися зливовики для безпосереднього скидання в річку частини стоку, що пропускається за системою водовідведення. Це робиться з метою зменшення розмірів і кількості колекторів в кінцевій частині системи і, відповідно, її здешевлення.

Зливовики влаштовуються так, щоб виключити можливість переповнювання головного колектора під час сильного дощу. Конструкція і розміщення зливовики забезпечують включення їх в роботу. За цей час найзабрудненіша частина поверхневого стоку з міської території по загальносплавовому колектору поступає на міські очисні споруди, а менш забруднена частина при наповненні головного колектора почне поступати безпосередньо в річку. Зрозуміло, що випуск неочищених стічних вод в річку пов'язаний з її можливим забрудненням. Тому розміри вихідних отворів зливовики відповідно витрата неочищених вод, що скидаються через них, визначаються виходячи з асимілюючої здатності водотоку.

Господарсько-побутові стічні води відводять на загальноміські очисні споруди, де проводять їх очищення до кондицій, що задовольняють умовам скидання у водні об'єкти. Очищення виробничих стічних вод здійснюють на спеціальних очисних спорудах даного промислового об'єкту або групи таких об'єктів. Після очищення виробничі стічні води можуть бути використані для технічного водопостачання, подані на загальноміські очисні споруди для доочистки або скинені у водний об'єкт. Талі і дощові води по колектору зливової каналізації подаються на очищення і надалі використовуються для технічного водопостачання або скидаються у водні об'єкти.

Неповна роздільна система водовідведення передбачає відведення господарсько-побутових і виробничих стічних вод по єдиному колектору. Відведення дощових вод проводиться окремо по колекторах, лотках або канавах. Як правило, неповна роздільна система використовується для невеликих об'єктів водовідведення і є первинним етапом створення повної роздільної системи.

Напівроздільна система водовідведення передбачає відведення суміші господарсько-побутових і виробничих стічних вод по одному загальному колекторі, а дощових вод - по іншому. Дощові і виробничо-побутові колектори по трасі водовідведення перетинаються. В місці перетину встановлюються розділові камери, за допомогою яких дощовий стік повністю або частково з дощового колектора потрапляє в головний. При порівняно малих витратах дощових вод вони повністю поступають в головний колектор. При великих витратах дощових вод в головний колектор поступає лише частина дощового стоку, що протікає по нижній (донною) частині дощового колектора. Це найзабрудненіша частина дощового стоку, що відводиться з прилеглої території в початковий період дощу, коли відбувається змив основної маси забруднюючих речовин. Поступаючи в подальший період менш забруднена частина дощового стоку через розподільну камеру відводиться у водний об'єкт без очищення. В суміші з дощовими водами частково скидаються і стічні води.

Комбінована система водовідведення є сукупністю загально сплавної системи з повною роздільною. Така система формується у міру розвитку і реконструкції каналізаційної мережі міста. В старій частині міста може функціонувати загально сплавна система водовідведення, а в районах новобудов створюється повна роздільна система.

Загальноміські очисні споруди.

Вода, що поступає в міську систему водовідведення, звичайно є сумішшю господарсько-побутових і виробничих стічних вод. За системою водовідведення ці води подаються на загальноміські очисні споруди. Якщо дозволяє продуктивність цих споруд, сюди ж поступають частково або повністю дощові і талі води. Повний комплекс загальноміських очисних споруд включає блоки: механічного і біологічного очищення, доочистки, знезараження, обробки осаду.

Механічне очищення забезпечує видалення із стічних вод крупних включень, зважених і плаваючих домішок. До складу блоку механічного очищення входять грати, іноді з дробарками, пісковловлювачі, преаератори і первинні відстійники.

Грати призначені для уловлювання крупних включень, які при необхідності подрібнюються в дробарках. На гратах досягається практично повне витягання із стічних вод крупних включень, що очищаються. Витягнуті крупні включення вивозяться на полігон побутових відходів.

В пісковловлювачі є місткостями певних розмірів, завдяки різкому зменшенню швидкості перебігу рідини, що очищається, відбувається осадження зважених речовин. В пісковловлювачах відділяється із стічної води приблизно 40-60% дрібних механічних домішок. З пісковловлювачів осідань подається на піщані майданчики. Після висихання він може бути використаний для планувальних робіт.

В преаераторах відбувається первинне насичення стічних вод киснем шляхом подачі стислого повітря, що істотно покращує процес біологічного очищення. В стічних водах, що поступають з систем водовідведення, розчинений кисень практично відсутній. Змішення вод, що очищаються, з пухирцями повітря сприяє відділенню нафтопродуктів і інших плаваючих домішок, яке відбувається в первинних відстійниках, званих також нафтовими пастками. Ступінь видалення плаваючих домішок складає 60-80%. Нафтопродукти, що спливли, спеціальними шкрябаннями збираються в бочки і прямують на регенерацію або на спалювання.

Із споруд біологічного очищення найбільше поширення набули аеротенки. Вони є залізобетонними, рідше цегляними або металевими подовженими місткостями, де відбувається контакт стічних вод, що очищаються, з активним мулом при одночасному насиченні їх киснем повітря. Активний мул є спеціально культивованим співтовариством мікроорганізмів, їжею для яких служать органічні речовини, що містяться в стічних водах. Нормальний вміст активного мула в стічних водах, що очищаються, складає 2 г/л (по сухій речовині). Для інтенсифікації процесу деструкції органічних сполук в аеротенки постійно нагнітається стисле повітря в співвідношенні 10: 1 - до об'єму рідини, що очищається. Аеротенки в блоці біологічного очищення розташовуються так, щоб стічна вода, що очищається, проходячи через них послідовно один за іншим, знаходилася у контакті з активним мулом протягом 18-20 годин. Температура води в аеротенках повинна бути не нижчою +5° З і не вище за 40° С. Степінь деструкцію в аеротенках органічних речовин, що піддаються біохімічному окисленню, складає біля 90%.

Обчищені в аеротенках стічні води поступають у вторинні відстійники, де відбувається осідання активного мула, який потрапив сюди з аеротенках разом з водою. Мікроорганізми активного мула при осіданні адсорбують своєю лусковою поверхнею найдрібніші суспензії, що залишилися в стічних водах, що очищаються, після проходження пісковловлювачів і первинних відстійників, а також іони важких металів. Ступінь витягання металів за рахунок адсорбції мікроорганізмами коливається від 10 до 60%.

Після вторинних відстійників міські стічні води вважаються тими, що пройшли біологічне очищення і можуть бути скинені в поверхневі водні об'єкти. Перед скиданням в обов'язковому порядку проводиться їх знезараження шляхом обробки хлорною водою. Приготування хлорної води проводиться в хлораторній розчиненням активного хлору у воді. Після хлорування скидна вода повинна пройти дегазацію, оскільки попадання активного хлора у водний об'єкт може привести до загибелі риби. Дегазація скидних вод відбувається в каналах і швидкотоках по шляху проходження від місця хлорування до місця випуску у водний об'єкт. В деяких країнах замість хлорування застосовують озонування. І той, і інший способи знезараження води мають свої переваги і недоліки. В нашій країні для знезараження стічних вод застосовують в основному хлорування.

Якщо якість очищення стічних вод не задовольняє умовам їх скидання у водні об'єкти або стічні води після очищення передбачається використовувати для технічного водопостачання або поповнення міських річок, то в цих випадках організовується їх доочистка. При поповненні стоку міських річок обчищеними стічними водами доочистка повинна забезпечити додання ним властивостей і складу, властивого природним річковим водам. Для доочистки стічних вод використовують фільтри із зернистим завантаженням, установки пінної і напірної флотації, коагуляцію і флокуляцію, сорбцію, озонування, установки для витягання з води з'єднань фосфору і азоту. Для додання обчищеним стічним водам якостей природної води їх доочистка проводиться в каскаді біологічних ставків або на біоінженерних спорудах типу біоплато.

В процесі біологічного очищення стічних вод утворюється велика кількість осаду, що є відмерлим або надмірним активним мулом, який віддаляється з аеротенків і вторинних відстійників. Мул має вогкість 97-98% і дуже погано віддає воду. З метою обезводнення його спочатку обробляють в метантенках або стабілізаторах аеробів, потім піддають механічному обезводненню в гідроциклонах, центрифугах, вакуум-фільтрах або фільтрах-пресах, після чого направляються на мулові майданчики для остаточного висушування.

В метантенках, є герметичними циліндровими резервуарами, протягом декількох годин при температурі 33-53°C відбувається зброджування мула. При обробці в метантенках мул втрачає свою водоутримуючу здатність, його вологість знижується до 92-94%. В процесі зброджування виділяється газ, головним чином Метан, з теплотворною здатністю до 5000 ккал/м³. З 1 г осаду (по сухій речовині) утворюється близько 1м³ газу густиною 1 кг/м3. Одержуваний газ використовується звичайно в котельних споруд біологічного очищення.

В стабілізаторах аеробів, звичайні аеротенки, активний мул піддається посиленій аерації протягом декількох діб. Витрата повітря при цьому складає до 2 м³/год на 1 м³ місткості стабілізатора. Вологість мулу знижується на 2-3%, він значною мірою втрачає свою водоутримуючу здатність.

Остаточне висушування осаду відбувається на мулових майданчиках. Майданчики є вирівняними ділянками (карти) площею 0,25 - 2 га, оснащені невисокими (0,7-1 м) греблями. Тут в природних умовах протягом декількох місяців (до року) відбувається висушування і компостування (перегнивання) мулового осаду. Компостований муловий осад є хорошим органічним добривом. Обмеження в його вживанні можуть бути пов'язані з наднормативним змістом з'єднань важких металів.

Очисні споруди невеликих населених пунктів.

Очищення порівняно невеликих витрат стічних вод може бути забезпечено на більш простих по конструкції спорудах, принцип дії яких також ґрунтується на процесах біохімічного розкладання органічних речовин співтовариством мікроорганізмів.

Найпростішими очисними спорудами, що використовуються людиною вже більше п'яти сторіч, є поля фільтрації. Вони є майданчиками (карти),, з ухилом до 0,02, оснащені греблями, площею від декількох квадратних метрів до 1,5-2 га. Поля фільтрації влаштовуються звичайно на проникних ґрунтах - пісках, супісках, легких суглинках. Разом з біологічним очищенням стічних вод, в якому беруть участь співтовариства мікроорганізмів як водних, формуються на поверхні карт, так і ґрунтових, розвиваються в товщі проникних ґрунтів, в процесі фільтрації води через породи підстави відбувається її додаткове механічне і частково фізико-хімічне очищення. Перевагами полів фільтрації є простота пристрою і експлуатації. До їх недоліків слід віднести необхідність заняття великих площ, можливість забруднень підземних вод і атмосферного повітря газоподібними продуктами розкладання господарсько-побутових стічних вод, яке відчувається на відстані до 200 від полів фільтрації.

Різновидом полів фільтрації є поля підземної фільтрації, в яких на глибині 0,5-1,8 м укладаються дренажні труби. По них обчищена вода відводиться з полів фільтрації і використовується для зрошування сільськогосподарських угідь.

Прогресивним розвитком методів природного біологічного очищення є біоінженерні споруди типу біоплато. Для очищення і доочистки стічних вод населених пунктів можуть бути використані конструкції типу інфільтраційних і поверхневих біоплато.

Інфільтраційне біоплатоінженерна споруда, розміщена, як правило, в котловані глибиною до 2м, на дні яких влаштовується протифільтраційний екран з поліетиленової плівки. Поверх екрану укладається горизонтальний дренаж і шар щебеня, піску або іншого фільтруючого матеріалу. Поверхня споруди засаджується очеретом, очеретом, рогозом і іншими місцевими видами вищої водної рослинності з розрахунку не менше 10-12 стебел на 1м². За технологією біоплато в очищенні води беруть участь співтовариства водних (на поверхні блоку) і ґрунтових (у фільтруючому шарі) мікроорганізмів, вища водна рослинність і сам фільтруючий шар. Поверхневе біоплато також розміщується в котловані і має протифільтраційний екран. Роль дренажу виконує кам'яне накидання, замість фільтруючого шару укладається дно котловану, поверхня якого засаджується вищою водною рослинністю. Вища водна рослинність, окрім очисної функції, забезпечує підвищене транспірування (випаровування) рідини, що очищається. Властивості транспірування вищої водної рослинності можуть бути використані також, хоча прискорення підсушування мулових майданчиків, підвищення пропускної спроможності і ефективності очищення полів фільтрації.

Очисні споруди за технологією біоплато полягають, як правило, з декількох блоків, мається свій в розпорядженні каскад, причому блок поверхневого біоплато є кінцевим. До складу споруд біоплато як кінцеве може бути включений болотиста ділянка (природне поверхневе біоплато) з наявністю достатніх чагарників вищої водної рослинності. Початковим блоком споруд є відстійник, де відбувається видалення крупних включень і зважених речовин. За технологією біоплато забезпечується очищення господарсько-побутових стічних вод по БПК5 до 5-10 мг/л, по зважених речовинах - до 8-12 мг/л, причому наявність зважених речовин в основному пов'язана з винесенням їх з фільтруючого шару. Значно (на 40-70%) знижується зміст з'єднань азоту і фосфору. Споруди біоплато, вдало розташовані по рельєфу місцевості, не вимагають вживання електроенергії, хімікатів і забезпечують надійну роботу, як в літній, так і в зимовий період. Для очищення виробничих стічних вод за технологією біоплато вимагається проводити їх перед очищення відповідно до особливостей їх складу і властивостей.

Методи очищення виробничих стічних вод.

Очищення виробничих стічних вод організовується з метою використання їх в системах оборотного, послідовного або замкнутого водопостачання, забезпечення умов прийому в міські системи водовідведення або скидання у водні об'єкти.

Вода, використана в технологічному процесі, містить домішки у вигляді: зважених частинок розміром від 0,1 мкм і більш, створюючи суспензії; крапельок іншої рідини, створюючи емульсії, що не розчиняються у воді; колоїдних систем з частинками розміром від 1 мкм до 1 нм і розчинених у воді речовин в молекулярній або іонній формі. Домішки, що містяться в технологічній воді, часто є цінною сировиною або готовою продукцією.

Методи очищення стічних вод підрозділяються на механічні, фізико-хімічні і біологічні.

Механічні методи очищення забезпечують витягання з вод зважених і плаваючих домішок, що очищаються. Найпростіший спосіб видалення цих домішок - відстоювання, в процесі якого зважені речовини осідають на дно, а плаваючі домішки спливають на поверхню відстійників. Відстійники влаштовуються горизонтальні, вертикальні і радіальні

В горизонтальному відстійнику довжина в 8-12 разів більше його глибини. Відстійники бувають безперервної або періодичної дії. У відстійниках безперервної дії відділення домішок відбувається завдяки різкому зменшенню швидкості руху рідини, що очищається (до 0,005 - 0,01 м/с). Тривалість проходження рідини через відстійник складає 1-3 години. Ефективність освітлювання води - від 40 до 60%. У відстійниках періодичної дії тривалість відстою рідини складає декілька годин, після чого відбувається видалення домішок, що спливли, освітлену воду і осад. Потім процес повторюється.

Глибина (висота) вертикального відстійника у декілька разів перевищує його горизонтальний розмір. Розділення твердої і рідкої фаз відбувається за рахунок зменшення швидкості потоку і зміни його напряму на 180°. Вертикальні відстійники більш компактні, проте їх ефективність на 10-20% нижче, ніж у горизонтальних.

В конструкції радіального відстійника реалізований принцип дії вертикального і горизонтального відстійників. В центральній його частині відбувається зміна напряму потоку рідини, що очищається, а від центру до периферії він працює в режимі горизонтального відстійника. Це дозволяє одержувати достатньо компактні споруди великої продуктивності. Ефективність освітлювання в радіальних відстійниках досягає 60%. Глибина їх коливається від 1,5 до 5м, діаметр - від 15 до 60 м.

Залежно від виду плаваючих домішок, що видаляються, відстійники можуть називатися нафтові пастки, жиро вловлювачі і т.п. Ефективність видалення з води плаваючих домішок складає 95-96%. Домішки, що спливли, віддаляються з поверхні спеціальними пристосуваннями і прямують на утилізацію.

Для видалення з води волоконних домішок (частинок шерсті, ниток, азбесту і ін) використовується дисковий волокновловлювач, є перфорованим диском, по якому тонким шаром стікає рідина, що очищається, що обертається.

Для підвищення ефективності процесу освітлювання до рідини, що очищається у відстійниках, додають коагулянтів - речовини, які при взаємодії з водою утворюють хлопко подібні частинки розміром 0,5-3 мм з розвиненою поверхнею, що володіють також невеликим електричним зарядом. При осіданні ці пластівці захоплюють з рідини зважені і колоїдні частинки. Як коагуляції застосовуються сірчанокислий алюміній, хлорне залізо і ін. Витрата їх складає від 40 до 700 кг/м3 рідини, що очищається. Високі дози відносяться до физико-хімічного очищення технологічних вод, що забезпечує видалення хрому і ціанідів, а також знебарвлення води.

Інтенсифікації процесу коагуляції сприяє добавка флокулянтів - речовин, що забезпечують агрегацію пластин коагуляцій і прискорюючи тим самим їх осідання. Як флокулянти застосовують клейкі речовини: крохмаль, декстрин, силікатний клей. Вельми ефективним є синтетичний флокулянт - поліакриламід (ПКА), широко що використовується також при підготовці питної води.

Тонкодисперсні частинки, які не вдається витягнути з рідини у відстійниках, можуть бути видалені за допомогою фільтрування. Процес фільтрування полягає в проходженні рідини через пористу перешкоду, на якій осідають дрібнодисперсні частинки. Як фільтруючий шар використовуються зернисті матеріали (пісок, гранітна або мармурова крихта, керамзит і ін), тканини і неткані полотна (бавовняні, шерстяні, синтетичні, з азбесту, скловолокно і ін), металеві сітки, перфоровані пластини, пориста кераміка. Для прискорення процесу фільтрування проводиться під тиском або за допомогою вакууму. Для витягання нафтопродуктів, масел і інших емульсованих домішок застосовуються фільтри з поліуретану. Ефективність видалення зважених і емульсованих домішок методом фільтрування досягає 99% і більш.

В гідроциклонах і центрифугах розділення рідкої і твердої фаз проводиться під впливом відцентрових сил.

Для видалення зважених речовин використовуються напірні гідроциклони. Для видалення плаваючих домішок застосовуються відкриті гідроциклони. Гідроциклон є металевим апаратом, що складається з циліндрової і конічної частин. Діаметр циліндрової частини - від 100 до 700 мм, висота приблизно рівна діаметру. Кут конусності складає 10-20°. У середині апарату є струмонаправляючі лопаті у вигляді гвинтової спіралі. Подана під тиском рідина, рухаючись по спіралі до зливу, відділяється від зважених речовин. Частина рідини з великим змістом суспензій віддаляється з гідроциклона, а освітлена вода під дією вакууму, що утворився, рухається вгору і виливається через верхній отвір. У відкритому (безнапірному) гідроциклоні видалення освітленої води відбувається через бічні отвори, а спливаючі домішки витягуються за допомогою сифона. Гідроциклони, в порівнянні з іншими пристроями для механічного очищення вод, відрізняються високою продуктивністю, компактністю, економічні у виготовленні і експлуатації. Ефективність очищення від зважених і плаваючих домішок складає приблизно 70%.

Центрифугування є ефективним методом розділення суспензій і емульсій. Центрифуги виготовляються періодичної і безперервної дії з автоматичним вивантаженням осаду і освітленої рідини (фугата). При центрифугуванні досягається достатньо високий ступінь обезводнення осаду і виходить щодо чистого фугат. Центрифуги споживають велику кількість електроенергії, створюють високі шумові навантаження і небезпечні в експлуатації.

Фізико-хімічні методи очищення забезпечують видалення з води, як правило, розчинених речовин, що не піддаються або погано що піддаються біологічному очищенню, а також речовин, які можуть надати несприятливу дію на колектори або інші елементи систем водовідведення.

Найпростішим і поширеним методом физико-хімічного очищення є нейтралізація, яка полягає в підкислення лужних вод (з рН>8,5) і підлужнення вод з рН<6,5. За наявності на виробництві кислих і лужних вод нейтралізація досягається їх змішенням. За відсутності однієї з категорій вод нейтралізація здійснюється шляхом добавки реагенту. Для нейтралізації кислих вод краще всього використовувати відходи лугів - гідроокиси натрію або калію, що не дають осаду. При використанні гідроокису кальцію у вигляді вапняного молока утворюється шлам, який необхідно видаляти, знешкоджувати і утилізувати. Нейтралізація кислих вод досягається також фільтруванням їх через шар вапняку, доломіту, магнезиту, шлаку або золи.

Для нейтралізації лужних вод використовується відпрацьована сірчана кислота. Високоефективним методом нейтралізації лужних вод є продування через них газових викидів, що містять оксиди сірки, вуглецю азоту і інші кислотоутворюючі оксиди. Таким чином забезпечується одночасно ефективне очищення димових газів.

Реагентна обробка застосовується для очищення вод від ціанідів, роданіду, іонів важких металів і ряду інших домішок. Вид вживаного реагенту визначається складом домішок, що підлягають видаленню з води. Так, розкладання ціанідів досягається обробкою води рідким хлором або речовинами, що виділяють активний хлор, - хлорним вапном, гіпохлоритом кальцію або натрію.

Окисленням вдається добитися деструкції таких з'єднань, як альдегіди, феноли, анілінові фарбники, сірковмісні органічні речовини і ін. Як окислювачі застосовують кисень, озон, перекис водню, піролюзит. В процесі окислення відбувається розкладання шкідливих домішок до простих оксидів або утворення з'єднань, що піддаються біохімічному розкладанню.

Витягання з води іонів ртуті, хрому, кадмію, свинцю, нікелю, мідь, миш'яку засновано на перекладі їх з розчину в нерозчинний осад. Воду, що з цією метою очищається, обробляють з'єднаннями натрію або кальцію - сульфітом, бісульфітом або сульфідом, карбонатами або гідроокисом. Шлам, що утворюється, видаляють, утилізували або складують.

Одним з високоефективних методів очищення є іонний обмін, який є процесом взаємодії рідини, що очищається, із зернистим матеріалом, що володіє здатністю замінювати іони, що знаходяться на поверхні зерен, на іони протилежного заряду, що містяться в розчині. Такі матеріали називаються іонітами. Іонними властивостями володіють природні мінерали - цеолити, апатити, польові шпати, слюда, різні глини. Синтезовано велике число високоефективних іонітів, що володіють селективними властивостями. До них відносяться силікагелі, алюмогелі, пермутити, сульфовуглеці і іонообмінні смоли - синтетичні високомолекулярні органічні сполуки, вуглеводневі радикали яких утворюють просторову сітку з фіксованими на ній іонообмінними функціональними групами. Іоніти не розчиняються у воді, володіють достатньою механічною міцністю, забезпечують можливість їх регенерації з отриманням цінних речовин, витягнутих з води, що очищається. Існують іонообмінні установки періодичної, безперервної дії. Установки періодичної дії працюють як фільтри із зернистим завантаженням у вигляді гранул іонітів. При насиченні поверхні гранул іонами речовини, витягуваної з води, проводиться їх регенерація слабким розчином (2-8%) лугу або кислоти В установках безперервної дії гранули іонітів і рідина, що очищається, рухаються протитечією, постійно перемішуючись. В процесі роботи частина гранул подаються на регенерацію і замінюються новими. Завдяки високій механічній міцності і здатності до регенерації гранули іонітів мають досить тривалий термін служби. Іонний обмін є, по суті, універсальним методом очищення вод. Для розрізнення практично будь-якої речовини з води можна підібрати відповідний іоніт або групу іонітів. Ефективність іонообмінного очищення досягає 95-99%.

Іншим універсальним і високоефективним методом очищення вод є сорбція. Сорбція застосовується переважно для очищення стічних вод, які містять високотоксичні речовини, що не піддаються біохімічному окисленню. Метод сорбційного очищення заснований на адгезії (прилипанні) розчинених речовин поверхнею і порами сорбент - речовини, що володіє розгалуженою зовнішньою і внутрішньою (пори) поверхнею. Якнайкращим сорбентом є активоване вугілля. Сорбційними властивостями володіють золи, шлаки, тирса, коксівна крихта, торф, керамзит і ін. Конструкції установок сорбційного очищення аналогічні іонообмінним. Висока ефективність очищення досягається в установках з псевдо зрідженим ("киплячим") шаром, коли в порожнисту вертикальну колону знизу під тиском подається очищається вода, що проходить через шар сорбенту, який знаходиться в зваженому стані. Відпрацьований сорбент замінюється новим або регенерується. При підтримці сорбенту в "киплячому" шарі, коли досягаються якнайкращі умови контакту його зовнішньої і внутрішньої поверхні з рідиною, що очищається, ефективність очищення досягає 99%. Якщо псевдо зріджений шар злежується, ефективність очищення різко знижується.

Флотаційне очищення застосовується для видалення з води поверхнево-активних речовин (ЛІГШИ), нафтопродуктів, жирів, смол і ін. Процес флотації полягає в сорбуванні домішок, що містяться у воді, поверхнею пухирців повітря, що нагнітається в рідину, що очищається. В практиці очищення вод використовуються напірні, безнапірні, вакуумні і електрофлотаційні установки. Найбільше поширення набули напірні установки (мал.3.15). В таких установках вода спочатку насищається повітрям під тиском, а потім подається у відкритий резервуар, де відбувається виділення пухирців і сорбування ними домішок, що містяться у воді. Іноді стисле повітря подається в нижній шар рідини, що знаходиться в резервуарі (флотаторі). Для підвищення ефективності очищення повітря подається через пористі (фільтраційні) пластини. При вакуумній флотація у флотаторі створюється розрядка, сприяюча утворенню пухирців повітря. Для безнапірної флотації використовуються ерліфтні установки, які дозволяють істотно (в 2-4 рази) понизити витрати електроенергії на флотаційне очищення. Підвищенню ефективності очищення вод при флотації сприяє наявність синтетичних поверхнево-активних речовин. Утворювана ними густа стійка піна підвищує ступінь витягання з води емульсованих і диспергованих домішок. При флотації одночасно досягається дегазація вод, що очищаються, і насичення їх киснем.

При електрофлотації утворення пухирців газу відбувається унаслідок електролізу води. На аноді виділяється кисень, на катоді - водень. Проте цей метод очищення через великі витрати електроенергії і зростання її вартості практично не використовують. З цих же причин все рідше застосовують ніколи широко поширені електрохімічні методи очищення вод: анодне окислення і катодне відновлення, електрокоагуляції електродіаліз. Електрохімічні методи очищення засновані на протіканні постійного електричного струму через рідину, що очищається. Кисень, що виділяється на аноді, окисляє органічні домішки. Як аноди використовують електролітичні нерозкладані матеріали: графить, магнетит, діоксиди свинцю, марганцю або рутенію, що наносяться на титанову основу. На катодах відбувається виділення водню і осідання іонів металів з утворенням нерозчинних гідроксидів. Катоди виготовляють із сталі або алюмінію. В процесі електролізу катіони катодів, взаємодіючи з гідроксид ними групами, утворюють гідроокиси у вигляді пластівців. Цей процес називається електрокоагуляцією.

Одним з різновидів електрохімічного очищення є електродіаліз, який заснований на розділенні іонізованих речовин, що знаходяться в розчині, по відсіках, відгороджених проникними мембранами. Високий ефект досягається при використовуванні мембран з іонітів. електродіаліз є ефективним методом опріснення вод, зокрема морської води для подальшого використовування її в питному водопостачанні. Електрохімічні методи відрізняються універсальністю, забезпечують високу ефективність очищення, добре піддаються автоматизації. Проте їх недоліком, як вже наголошувалося, є велика витрата електроенергії.

Екстракція - витягання із стічних вод розчинених або емульсованих речовин за допомогою екстрагента - розчинника більш сильного, ніж вода. Наприклад, очищення стічних вод від нафтопродуктів шляхом розчинення їх бензином з подальшою його відгонкою.

Евапорація - відгін з води летючих речовин водяною парою.

Гіперфільтрація (зворотний осмос), мікро фільтрація - виділення з води гідратованих іонів, молекул і інших найдрібніших частинок шляхом пропускання її під великим тиском через мембрани, розміри отворів які менше розмірів витягуваних з води частинок. Наприклад, зворотний осмос використовується для знесолення води.

За наявності на виробництві надлишків тепла, наприклад, гарячих димових газів, можна організувати випаровування або випаровування стічних вод. При цьому слід застосовувати заходи по охороні атмосферного повітря від випаровування шкідливих речовин, таких як бензапірен і ін.

Випаровування стічних вод може відбуватися і в природних умовах в накопичувачах-випарниках, що є земляними спорудами іноді гігантських розмірів - висотою в декілька десятків метрів, діаметром в декілька кілометрів.

Умови прийому виробничих стічних вод в міську систему водовідведення.

Виробничі стічні води, як правило, проходять очищення на самому підприємстві і надалі можуть бути використані цим же підприємством, передані для використовування іншому підприємству, скинені у водний об'єкт або за системою водовідведення направлені на загальноміські очисні споруди. Необхідний ступінь очищення міських стічних вод визначається умовами скидання стічних вод у водні об'єкти. Проте очисні можливості загальноміських очисних споруд, основною ланкою яких є комплекс біологічного очищення, досить обмежені. На спорудах біологічного очищення із стічних вод практично не витягуються іони важких металів, не піддаються деструкції штучно синтезовані органічні речовини. Тому у складі виробничих стічних вод, що подаються на загальноміські очисні споруди, зміст речовин, що не піддаються або погано що піддаються біохімічному окисленню, повинен бути обмежено або вони повинні бути відсутні зовсім.

Активний мул, що є співтовариством мікроорганізмів, що певним чином сформувалося, і який є головним "робочим" інструментом біологічного очищення, може бути знищений або значною мірою пошкоджений під впливом кислот, лугів, токсичних речовин або високої температури. Виробничі стічні води, що тому подаються на біологічне очищення, не повинні згубно діяти на активного мула.

Крім того, стічні води, що подаються в систему водовідведення, не повинні викликати руйнування і засмічення каналізаційних колекторів.

Виходячи з цього, забороняється скидати в міські системи водовідведення виробничі стічні води:

рН, що мають, менше 4,0 і більше 9,0;

при показниках ХПК, більш ніж в 2,5 рази перевищуючих БПК, або більш ніж в 1,5 рази перевищуючих БПКполн, що свідчить про значні концентрації в стічних водах органічних сполук, що не піддаються біохімічному окисленню;

що містять токсичні і радіоактивні речовини, збудників інфекційних захворювань, а також речовини, для яких не встановлені ПДК;

із змістом зважених і спливаючих речовин понад 500 мг/л;

з температурою вище 40°С.

В міські системи водовідведення забороняється скидати:

концентровані маткові і кубові розчини;

осідання після локальних очисних споруд, грунт, будівельне і побутове сміття, виробничі відходи;

кислоти, луги, розчинники, смоли, бензин, мазут і інші нафтопродукти;

розчини, що містять сірководень, сірковуглець, леткі вуглеводні;

речовини, здатні засмічувати труби, колодязі, грати або відкладатися на стінках труб;

горючі домішки і розчинені газоподібні речовини, здатні утворювати вибухонебезпечні суміші, агресивні гази з руйнуючою корозійною дією на каналізаційні мережі і споруди.

Скидання стічних вод промислових підприємств в міську систему водовідведення повинне проводитися рівномірно протягом доби. Залпові скидання не допускаються.

Скидання стічних вод у водні об'єкти після очищення на загальноміських очисних спорудах регламентується нормативами гранично допустимих скидань забруднюючих речовин (ГДС). Враховуючи обмежені очисні можливості загальноміських очисних споруд, управління по експлуатації цих споруд встановлює для своїх абонентів-підприємств, що скидають стічні води в міську систему каналізації, ліміти прийому по кількості і складу промстоків. Ліміти встановлюються так, щоб забезпечити нормативні умови скидання обчищених на загальноміських спорудах стічних вод у водний об'єкт. Для дотримання встановлених кожному підприємству лімітів проводиться локальне очищення виробничих стічних вод, як правило, на самому підприємстві. Іноді декілька підприємств організовують сумісне очищення своїх стічних вод.

Умови скидання стічних вод у водні об'єкти.

Скидання стічних вод у водні об'єкти відноситься до одного з видів спеціального водокористування і здійснюється на основі дозволу, видаваного місцевими органами екологічної безпеки. Відведення стічних вод у водні об'єкти регламентується нормами гранично допустимих скидань речовин (ГДК). ГДК - 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 твір максимальної годинної витрати стічних вод на його гранично допустиме значення:

Розрахунок С_ГДС базується на наступних методологічних положеннях:

1) С_ГДС розраховується для якнайгірших умов водокористування. Вони характеризуються наступними параметрами:

розрахункова витрата водотоку відповідає максимальній середньомісячній витраті року 95% водної забезпеченості для незарегульованих водотоків або мінімальній гарантованій витраті через дамбу - для зрегульованих;

значення показника у фоновому створі (фонова концентрація) визначається розрахунковим шляхом як статистично обґрунтована верхня межа можливих середніх значень;

норми якості води в контрольному створі повинні дотримуватися в найзабрудненішій частині потоку;

2) відповідно до "Правил охорони поверхневих вод від забруднення поворотними водами" (1999) ГДК встановлюються для визначення необхідного ступеня очищення стічних вод, що скидаються у водні об'єкти за умови дотримання нормативів екологічної безпеки водокористування;

якщо фонова концентрація по яких-небудь показниках не відповідає нормам якості води, то С_ГДС повинно бути забезпечено безпосередньо в стічній воді;

розрахункова величина С_ГДС не повинна перевищувати фактично досягнуту (проектну) величину концентрації;

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;

відповідно до Правил (1999) для міських стічних вод, що пройшли повне біологічне очищення, встановлені наступні С_ГДС: 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;

якщо скидання стічних вод відбувається в межах межі населеного пункту, але здійснюється через ефективну розсіюючи здатність, то ГДК повинен забезпечити дотримання норм якості води в зоні початкового розбавлення розсіюючого випуску;

якщо природна якість водного об'єкту (природний фон) по окремих показниках 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 розташовує випуску; фактичні (проектні) значення концентрації в стічній воді; затверджена максимальна годинна витрата стічних вод.