Загрязняющие вещества
Обычно атмосферные загрязнители (загрязняющие вещества) делят на 2 вида:
1. первичные — поступающие непосредственно в атмосферу
2. вторичные — являющиеся результатом превращения последних (в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязнителями и компонентами атмосферы).
Основными загрязняющими веществами являются:
1. Оксид углерода (1250 млн.т. в год). Это соединение, активно реагирующет с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
2. Сернистый ангидрид(до 170 млн.т.в год).
3. Серный ангидрид (ежегодно выбрасываются десятки миллионов тонн серного ангидрида). Источниками являются пирометаллургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭС Он подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.
4. Сероводород и сероуглерод. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, нефтеперерабатывающие и нефтепромыслы.
5. Оксиды азота (20 млн.т. в год). Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.
6. Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Имеют токсический эффект.
7. Соединения хлора. Источники: химические предприятия, производящие соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.
Кроме того, имеет место аэрозольное загрязнение атмосферы вследствие:
- потребления ТЭС угля высокой зольности,
- сжигания остаточных нефтепродуктов
- создания искусственных насыпей из переотложенного материала при добыче полезных ископаемых
- массовых взрывных работ
- производства цемента
Методы очистки промышленных сточных вод
Методы, применяемые для очистки сточных вод, могут быть могут быть разделены на три группы:
механические,
физико-химические,
биологические.
Механическая очистка
Механическую очистку сточных вод применяют преимущественно как предварительную. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из некоторых производственных сточных вод на 90-95%. Задачи механической очистки заключаются в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым дешевым методом их очистки, а поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами.
В настоящее время к очистке предъявляют большие требования. Это приводит к созданию высокоэффективных методов физико-химической очистки, интенсификации процессов биологической очистки, разработке технологических схем с сочетанием механических, физико-химических и биологических способов очистки и повторным использованием очищенных вод в технологических процессах.
Механическую очистку проводят для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования.
Для задержания крупных загрязнений и частично взвешенных веществ применяют процеживание воды через различные решетки и сита. Для выделения из сточной воды взвешенных веществ, имеющих большую или меньшую плотность по отношению к плотности воды, используют отстаивание. При этом тяжелые частицы оседают, а легкие всплывают.
Сооружения, в которых при отстаивании сточных вод выпадают тяжелые частицы, называются песколовками.
Сооружения, в которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более легкие частицы, называются в зависимости от всплывающих веществ жироловками, маслоуловителями, нефтеловушками и др.
Фильтрование применяют для задержания более мелких частиц. В фильтрах для этих целей используют фильтровальные материалы в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. При прохождении сточных вод через фильтрующий материал на его поверхности или в поровом пространстве задерживается выделенная из сточной воды взвесь.
Механическую очистку как самостоятельный метод применяют тогда, когда осветленная вода после этого способа очистки может быть использована в технологических процессах производства или спущена в водоемы без нарушения их экологического состояния. Во всех других случаях механическая очистка служит первой ступенью очистки сточных вод.
Физико-химическая очистка
Физико-химическая очистка заключается в том, что в очищаемую вводу вводят какое-либо вещество-реагент (коагулянт или флокулянт). Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, это вещество способствует более полному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворимых соединений.
При этом уменьшается концентрация вредных веществ в сточных водах, растворимые соединения переходят в нерастворимые или растворимые, но безвредные, изменяется реакция сточных вод (происходит их нейтрализация), обеспечивается окрашенная вода. Физико-химическая очистка дает возможность резко интенсифицировать механическую очистку сточных вод. В зависимости от необходимой степени очистки сточных вод физико-химическая очистка может быть окончательной или второй ступенью очистки перед биологической.
Биологическая очистка
Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов, в растворе и являются для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от загрязнения.
Очистные сооружения биологической очистки можно разделить на два основных типа:
сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным;
сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.
К первому типу относятся сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации) и сооружения, представляющие собой водоемы (биологические пруды) с проточной водой. В таких сооружениях дыхание микроорганизмов кислородом происходит за счет непосредственного поглощения его из воздуха. В сооружениях второго типа микроорганизмы дышат кислородом главным образом за счет диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации.
В искусственных условиях биологическую очистку применяют в аэротенках, биофильтрах и аэрофильтрах. В этих условиях процесс очистки происходит более интенсивно, так как создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов.
При повышенных требованиях к очистке биологически очищенную воду очищают дополнительно. Наиболее широкое распространение в качестве сооружений для дополнительной очистки получили песчаные фильтры, главным образом двух- и многослойные, а также контактные осветлители (микрофильтры применяют реже).
Снижение концентрации трудноокисляемых веществ возможно методом сорбции, например активированным углем и химическим окислением или путем озонирования. Концентрацию солей можно снижать методами обессоливания.
Бытовые стоки
жидкие отходы коммунального хозяйства. Чистая вода, которую потребляет горожанин (300—400 л в течение суток), возвращается в среду в сильно загрязненном состоянии. Б.с. составляют половину объема сброса всех сточных вод по РФ в целом. В Москве объем Б.с. превышает 2 млрд м3/год, в Санкт-Петербурге 1 млрд м3/год, свыше 200 млн м3/год составляют Б.с. Нижнего Новгорода, Новосибирска, Самары, Челябинска, Красноярска, Омска, Екатеринбурга. С каждым годом в Б.с., помимо фекалий и другой органики, от которой их сравнительно просто очистить биологическим путем в очистных сооружениях, увеличивается содержание опасных химических загрязнителей. Среди них нефтепродукты, взвешенные вещества, хлориды, сульфаты, нитриты, нитраты, аммонийный азот, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества, их пример — стиральные порошки), фенолы, железо, медь, цинк, никель, хром, свинец, кобальт, алюминий, кадмий. Переработка Б.с. относится к числу трудных проблем городской экологии. Использование городских стоков на полях орошения, которые давали горожанам овощи и животноводческую продукцию (при выращивании многолетних трав), сегодня практически невозможно ввиду их загрязненности тяжелыми металлами и другими токсичными веществами. Непригодны для удобрений и шламы (сухой остаток, образующийся в результате очистки Б.с.). В итоге Б.с. превращаются в трудно перерабатываемые твердые отходы.
Очистные сооружения
Комплекс модулей и систем, из которых формируется канализация коттеджного посёлка, загородного дома, промышленного предприятия называется очистными сооружениями.
Задачей очистки стоков является подготовка загрязненной воды к повторной эксплуатации на предприятии (оборотная система водоснабжения) или их очистка до степени обеспечения безопасной для экологии фильтрации в грунт, сброс в центральную канализацию или в водоем.