IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В настоящее время в мире уделяется большое внимание экологической ситуации, а в частности, загрязнению водоемов сточными водами. Сточные воды – отводимые в водоемы с площадей предприятий и из населенных пунктов через канализацию любая вода и атмосферные осадки [3].

Не столь благополучна ситуация с ливневыми сточными водами. Ливневую канализацию имеют все крупные и маленькие населенные пункты, но ливневые стоки из малых городов и населенных пунктов не могут подвергаться качественной очистке ввиду ряда обстоятельств, таких как экономическая нецелесообразность установки традиционных очистных сооружений в каждом населенном пункте. Обычно требования к стокам, попадающим в реки и озера из ливневых канализаций городского типа, очень жестко регламентируются законодательством и к ним предъявляются те же требования (ПДК), как и для станций аэрации [3]. В нынешней экологической ситуации даже дождь может быть опасен для здоровья. В ливневых стоках наибольшую опасность представляют нефтепродукты, тяжелые металлы, химические реагенты и взвешенные вещества, содержащиеся в сбросах.

Цель исследования: изучить особенности очистки сточных вод ливневой канализации.

В зависимости от предъявляемых требований к очистным сооружениям, разработаны очистные сооружения, использующие различные методы очистки нефтесодержащих сточных вод: механическая, физико-химическая и д.р., позволяющие эффективно очищать и обезвреживать сточные воды от вредных примесей.

Раздельная ливневая канализация населённого пункта, характеризуется в основном наличием таких загрязняющих веществ как взвешенные вещества и нефтепродукты, соответственно, очистка стоков будет осуществляться методами, нацеленными на удаление только этих компонентов.

Ливнёвая канализация промышленных предприятий, характеризуется наличием как основных компонентов – взвешенных веществ и нефтепродуктов, так и специфических веществ которые попадают с промышленных площадок, которые требуют специальных технологий для их удаления.

Смешанная ливнёвая канализация промышленного предприятия с присутствием хозяйственно-бытовых стоков - это наиболее сложная категория стоков, требующая многоступенчатой комплексной технологической системы очистки [4].

Требования, предъявляемые к ливневым стокам, сбрасываемым в водоемы из городских и промышленных сооружений ливневой канализации, очень жесткие.

Основную нагрузку на природные системы наносят нефтепродукты. Их содержание в водоемах рыбохозяйственного назначения, и в воде, сбрасываемой туда, не должно превышать 0,05 мг/л. Связано это с тем, что гидрофобные молекулы нефтепродуктов распределяются на поверхности воды в мономолекулярный слой. В результате, граммы нефтепродуктов покрывают сотни квадратных метров поверхности воды, создавая массу проблем всем организмам, населяющих водоем [4].

В настоящее время на рынке предлагаются как типовые решения серийных установок для ливнёвого стока для очистки от нефтепродуктов и взвешенных веществ. Широкое применение находят несколько типов очистных сооружений ливневой канализации, принципиально различающихся друг от друга по предлагаемым схемам и методикам очистки воды:

1. Пескоуловитель для удаления из воды крупных минеральных примесей (песок и камни);

2. Гравитационное отстаивание воды, в том числе на тонкослойных отстойниках для удаления капельных нефтепродуктов и взвешенных веществ;

3. Выбор следующей ступени очистки определяется несколькими факторами — имеющиеся площади под очистные сооружения и требования, предъявляемые к данным очистным сооружениям;

4. Фильтрация воды на различных типах загрузок (плавающая, песчано-гравийная и т.п.). Как правило, данные системы выполняются в подземном исполнении и не требуют обогреваемых помещений;

5. Флотационная очистка. Флотаторы, производительностью до 100 м³,/час, как правило, изготавливаются в наземном исполнении. Для большей производительности установки ставят либо параллельно, либо изготавливают на месте из железобетона. Оборудование устанавливается в обогреваемом помещении. К достоинствам относятся малые габариты и простота обслуживания (нет необходимости в периодической замене большого объема фильтрующей загрузки);

6. Доочистка воды на сорбционном фильтре (на основе древесных и каменных активированных углей) является во всех случаях необходимым финишным звеном в схеме очистных ливневых сооружений, так как произвести очистку от нефтепродуктов до 0,05 мл/л с помощью приведенных выше методов является невозможным.

От выбора оптимального сочетания приведенных выше методов зависит качество и стоимость очистки ливневых стоков.

1. Использование микроорганизмов для биологической очистки сточных вод. Как говорилось ранее, обилие синтетической химии в промышленных стоках прерывает процесс биологической очистки. Поскольку сообщества микроорганизмов в активном иле не справляются с разрушением синтетических органических соединений, то, очевидно, надо разлагать соединения прежде, чем они попадут в основные очистные сооружения. На деле это оказалось не так просто. Нужно было установить степень концентрации токсических веществ, которую не выдерживает активный ил. Затем найти микроорганизмы, способные разрушать именно те токсические вещества, которые губят активный ил. Наконец, сделать установку для такой предварительной очистки [4].

Еще в городах древнего мира существовали канализационные системы, по которым отходы жизнедеятельности людей и животных транспортировались в водоемы - реки, озера и моря. В Древнем Риме перед сбросом в Тибр канализационные стоки накапливались и выдерживались в накопительном пруде-отстойнике - клоаке. В Средние века канализационные системы не использовались. Отходы выбрасывались прямо на городские улицы и удалялись крайне редко, что приводило к загрязнению и заражению источников питьевой воды и, как следствие, к возникновению эпидемий.

В начале XIX века в Англии был изобретен туалет с водяным смывом (water closet, WC), следовательно, возникла необходимость в обработке сточных вод и предотвращения их попадания в источники питьевой воды. Сточные воды собирали и выдерживали в больших емкостях, а осадок использовали в качестве удобрений. В начале ХХ века были разработаны интенсивные системы очистки бытовых сточных вод, включая поля орошения, где вода очищалась, фильтруясь через почву, струйные фильтры со щебневой и песчаной загрузкой, а также резервуары с принудительной аэрацией - аэротенки. Последние являются основным узлом современных станций аэробной очистки городских сточных вод [3,4].

Одним из эффективных методов очистки и обеззараживания сточных вод ливневой канализации является биологическая их очистка в обычных проточных биологических прудах и их модификациях.

Биологические пруды – это комплексы из нескольких неглубоких сообщающихся каскадных прудов, по которым сточные воды, насыщенные кислородом за счет поверхностной аэрации, медленно перетекают из одного в другой. В 70–е годы биологические пруды стали широко использовать для очистки сточных вод в США, Канаде, Австралии, Новой Зеландии, Швеции, Дании, ФРГ, ГДР, Великобритании, Франции, Испании, Чехословакии, Швейцарии, Израиле и Индии. Они сооружались для вод различного генезиса, разной мощности, с разной проточностью, с разными сроками нахождения в них сточной жидкости (от 5 до 60 суток) [6]. Широкого распространения биологические пруды в нашей стране все же не получили в силу ряда причин:

• биологические пруды занимают большую территорию;

• процессы, происходящие в биологических прудах, плохо управляемы;

• биологические пруды являются сооружениями сезонного типа, следовательно, не работают в холодное время года.

В связи с вышеизложенным можно сделать вывод о том, что традиционный подход к очистке сточных вод в малых поселках и поселковых системах не эффективен.

Поэтому, необходимо использовать альтернативные, экономически приоритетные способы очистки и обеззараживания. В связи, с чем вспомним, что «нет ничего нового, как хорошо забытое старое».

Из сооружений естественной биологической очистки большое применение находят биологические оксидационные контактно-стабилизационные пруды (БОКС), разработанные во ВНИИ по сельскохозяйственному использованию сточных во БОКС пруды требуют для своего строительства незначительных затрат, а эксплуатация их отличается простотой, надежностью, экономичностью и не требует высокой квалификации обслуживающего персонала [2].

БОКС пруды состоят из нескольких секций искусственно созданных водоемов, в каждую из которых поочередно напускается суточный расход сточных вод. При первоначальном заполнении в каждую секцию вводится специально подобранный комплекс микроводорослей. В БОКС прудах сточные воды выдерживаются в течение 5—11 суток до полного обезвреживания, после чего их можно использовать для орошения. Во вневегетационный период сточные воды накапливаются и очищаются в зимнем депоненте — биоокислителе, в который весной, так же как и в БОКС пруды, вводятся специально подобранный адаптированный комплекс микроводорослей. Очистка и обезвреживание сточных вод в нем происходит также эффективно. Опыт эксплуатации показывает, что очищенные стоки полностью обеззараживаются, и не требуется их хлорирования. Очищенные в БОКС прудах сточные воды санируются от возбудителей брюшного тифа, различных видов дизентерии, кишечных инфекций, возбудителя туберкулеза, палочек Коха и полиомиелита [1,2,5].

Очистка сточных вод в биологических прудах — это процесс, происходящий при помощи биологических агентов, в котором при правильном его течении за несколько дней (5-9 суток) пребывания сточной воды в пруду происходит ее очистка и обеззараживание.

Самоочищение сточных вод в БОКС прудах зависит от биологических, физических и химических факторов. К основным биологическим агентам, участвующим в процессе самоочищения вод в оксидационных контактных прудах, являются водоросли, простейшие, бактерии и бактериофаги. Основная технологическая функция водорослей в оксидационных прудах заключается в выделении ими, в процессе фотосинтеза, большого количества кислорода. Выделяемый водорослями кислород используется аэробными микроорганизмами для окисления органических загрязнений сточных вод. Кроме того, водоросли выделяют в сточную воду различные фитонциды, обладающие сильным бактерицидным и бактериостатистическим действием.

Основная технологическая функция простейших в оксидационных прудах заключается в их фагоцитарной деятельности (в процессе своей жизнедеятельности они поглощают бактерии, являющиеся одним из источников их питания). Из бактерий (в прудах присутствуют все типы бактерий— прототрофы, метатрофы и паратрофы) при процессах, имеющих окислительный характер, развиваются лишь те метатрофы, которые имеют аэробный тип дыхания [1,2].

Соответственно в числе прототрофов имеются микробы, окисляющие аммонийные соли в нитраты и нитриты. Проводящие окисление сероводорода до серы с последующим окислением ее до сульфатов; окисляющие сероводород без промежуточного выделения свободной серы, непосредственно до сульфатов; осуществляющие так называемую «мобилизацию» фосфатов, т. е. окисление труднорастворимого трехкальциевого фосфата в легкорастворимый фосфат под действием углекислоты. Среди метатрофов содержатся микробы, окисляющие углеродосодержащие вещества с открытой цепью и ароматические углеродосодержащие вещества через ряд промежуточных продуктов до углекислоты и воды.

Основным физическим обеззараживающим фактором является свет. Свет играет существенную роль в очистке сточных вод в биологических прудах. От световых условий зависит прирост водорослей, являющихся основным источником кислорода. Использование световой энергии протекает весьма неодинаково из-за неоднородности и изменчивости бактериальной массы.

Основным химическим фактором, влияющим на жизнедеятельность микроводорослей, является концентрация свободной углекислоты, карбонатного и бикарбонатного ее резервов. Для успешного протекания фотосинтеза существенным моментом является запас углекислоты в том или ином водоеме, так как растения в процессе фотосинтеза могут использовать только свободную углекислоту. Поэтому на эффективность фотосинтеза, как мощного фактора самоочищения, можно рассчитывать лишь в тех случаях, когда вода водоемов содержит много карбонатов. Водоемы с малой концентрацией карбонатов могут пополнять углекислоту лишь путем поступления ее из атмосферы [3,5].

Таким образом, мы считаем, что биологические оксидационные контактные стабилизационные пруды являются, и будут являться простым, недорогим, надежным и высокоэффективным способом очистки и обеззараживания сточных вод ливневой канализации, объектов сезонного воздействия (туристские и пионерские лагеря) и, в частности, ливневых стоков не только крупных мегаполисов, но и малых городов.

Литература

1. Гончарова А.В., Субботина Ю.М. Особенности очистки сточных вод в БОКС прудах // Сб. научных трудов. Охрана окружающей среды и рациональное природопользование в условиях глобального экологического кризиса. М.: РГСУ, 2009. – С. 52 - 59.

2. Доливо-Добровольский Л.Б. и др. Рекомендации по устройству биологических оксидационных контактных стабилизационных (БОКС) прудов в СССР для небольших населенных пунктов. М.,1987. – 21 с.

3. Развитие московской канализации (сборник научно-технических статей). М.: Можайск-Терра, 2003. –328 с.

4. Субботина Ю.М. Оценка эффективности очистки сточных вод различного генезиса. Монография. М.: РГСУ, 2012. – 120 с.

5. Субботина Ю.М. Эколого-биологические особенности очистки сточных вод в биологических оксидационных контактных стабилизационных (БОКС) прудах //Материалы международного социального конгресса» страны БРИК в условиях выхода из глобального кризиса, потенциал и проблемы консолидации. М.: РГСУ, 2009. – С. 180.

6. Субботина Ю.М. Эколого - биологический метод очистки сточных вод с помощью высшей водной растительности //Человеческий капитал №10 (22).Изд-во РГСУ, 2010. – С. 190.

Код для цитирования: Скопировать