Доклад на тему :

Бутенкова Дмитрия

9“A” класс.

Таганрог 1998 г.

Азовское море - уникальный природный объект. Важность сохранения его в чистом виде очевидна. Каждый из нас понимает, что наше море является источником как материального, так и духовного богатства.

Урбанизация и индустриализация создают новые проблемы сохранения чистой воды. Неочищенные или плохо очищенные стоки городов сбрасываются в водоемы. Обеспеченность очистными сооружениями еще отстает от развития промышленности. В отличие от бытовых сточных вод промышленные стоки значительно различаются по своему составу. Они содержат кислоты, щелочи, масла и другие органические и неорганические соединения. Ряд промышленных стоков могут содержать яды, синтетические и радиоактивные вещества.
Поверхностные стоки могут загрязнять реки различными ядохимикатами, вымытыми с сельскохозяйственных полей, а это, в свою очередь, приводит к усилению роста водорослей. Но самым большим злом, которое наносят стоки, является угроза здоровью населения. И этот чрезвычайно важный фактор заставляет принимать весьма серьезные меры по эффективной очистке бытовых и промышленных сточных вод.

Известно, что природная вода, загрязненная сбросами промышленности и коммунального хозяйства, совершенно неприемлема для водоснабжения населения в результате содержания в ней целого ряда веществ, которые отрицательно сказываются на здоровье человека и могут послужить причиной возникновения различного рода инфекционных заболеваний.

Научные суждения по этому вопросу имеют длинную историю. Так, еще
Гиппократ по органолептическим данным (запах, вкус, цвет, мутность) отличал
“здоровую” воду от “нездоровой”. Современная наука о воде весьма многогранна и сложна.

Загрязнение водоемов наносит большой ущерб народному хозяйству не только потому, что невозможно их использовать для питьевых и культурно- бытовых целей, но и потому , что отходы промышленности, загрязняющие водоемы, далеко не всегда являются неизбежными потерями. К сожалению, весьма редко содержащиеся в сточных водах производственные отходы используются в качестве ценного промышленного сырья. В связи с этим приходится строить сложнейшие сооружения для очистки открытых водоемов, которые используются как питьевые.

Наиболее тяжелы по своим санитарным последствиям загрязнения водоемов, возникающие при спуске неочищенных сточных вод. Их обезвреживание является важнейшей не только гигиенической, но и народнохозяйственной проблемой.

1. Загрязнение рек, озер, морей и даже океанов происходит с нарастающей скоростью. Основными источниками загрязнения природных вод являются: атмосферные воды, несущие массы вымываемых из воздуха поллютантов
(загрязнителей) промышленного происхождения, а также городские и промышленные сточные воды. Сточная вода - это вода, бывшая в бытовом, промышленном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые и хозяйственно-фекальные (БСВ), атмосферные
(АСВ) и промышленные (ПСВ). Промышленные сточные воды образуются в самых разнообразных отраслях производства. Причем, с развитием промышленности и увеличением потребления воды растет и количество жидких отходов. Сточные воды основных производств г.Таганрога ( металлургическая промышленность, энергетическое машиностроение, морское приборостроение, тяжелое машиностроение и др.) содержат разнообразные загрязнители: нефтепродукты,
СПАВ, фенолы и другие органические соединения, тяжелые металлы, цианиды, аммонийный азот, взвешенные веществ. В общем же классификацию химических загрязнителей можно произвести так:

1) биологически нестойкие органические соединения

2) малотоксичные неорганические соли

3) нефтепродукты

4) биогенные соединения

5) вещества со специфическими токсичными свойствами, в том числе тяжелые металлы, биологически жесткие неразлагающиеся органические синтетические соединения.

2. Конечно, если количество сточных вод и содержащихся в них вредных примесей невелико, для их очистки вполне достаточно естественных процессов седиментации и бактериального окисления. При сбросе же больших объемов сточных вод, количество которых превышает “пороговый уровень” для данной экосистемы, естественные процессы оказываются не в состоянии регулировать систему и экологическая структура в той или иной мере нарушается в зависимости относительной концентрации веществ. Что приводит к разным нежелательным последствиям. Так, конечное загрязнение Мирового океана,
“легких планеты”, несомненно приведет к гибели человечества. Поэтому необходимость очистки водного бассейна очевидна. Но, прежде всего, мы должны избежать или хотя бы приостановить текущие загрязнения. Для этого необходима очистка сточных вод от загрязнителей.

В настоящее время существует несколько методов очистки:

1. Механический метод.

Применяется для отделения твердых нерастворимых примесей . Для этой цели используют процеживание, отстаивание, фильтрацию, удаление взвешенных частиц под действием центробежных сил и отжимания.

2. Химические методы.

Используются для удаления из сточных вод растворимых примесей. Методы связаны с использованием реагентов, превращающих вредные примеси либо в малотоксичные, либо в малорастворимые. К химическим методам относятся нейтрализация, окисление и восстановление, удаление ионов тяжелых металлов.

3. Физико - химические методы.

С помощью их производится удаление из сточных вод суспендированных и эмульгированных примесей, а также растворенных органических и неорганических веществ. Основные способы: коагуляция и флокуляция, флотация, адсорбция, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафильтрация, десорбция, дезодорация, дегазация и электрониохимические методы.

4. Термический метод.

Используется для удаления из сточных вод минеральных солей
(образованных Ca, Mg и другими металлами) и органических веществ. К ним относятся: концентрирование сточных вод с последующим выделением растворимых веществ, окисление органических веществ в присутствии катализаторов при атмосферном или повышенном давлении, жидкофазное окисление органических веществ и огневое обезвреживание.

5. Биохимические методы.

Применяются для очистки сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов и некоторых растений использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности - органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Различают 2 стадии процесса очистки, протекающие с различной скоростью:

- адсорбцию из сточных вод тонкодисперсной и растворенной примеси органических и неорганических веществ поверхностью тела микроорганизмов

-разрушение адсорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в ней химических процессов.

Для установления возможности подачи промышленных сточных вод на биохимические сооружения устанавливают максимальные концентрации токсичных веществ, которые не влияют на процессы биохимического окисления и на работу очистных сооружений. Причем необходимо, чтобы сточные воды не содержали ядовитых веществ и примесей солей тяжелых металлов.

Для неорганических веществ, которые практически не поддаются окислению, также устанавливают максимальные концентрации, при превышении которых воды нельзя подвергать биохимической очистке.
Биохимическое очищение возможно как в искусственных ( аэротэнки, биофильтры), так и в естественных ( поля орошения, фильтрации, биологические пруды) условиях.

Известны аэробные и анаэробные методы биохимической очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20-40 С. При изменении кислородного и температурного режима состав и число микроорганизмов меняются. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке. Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода; их используют главным образом для обезвреживания осадков. Аэробные процессы протекают в аэротэнках и биофильтрах. Аэротенк - смеситель с рассредоточенным выпуском сточных вод; резервуар, наполненный активным илом ( активный ил - коллоидная масса минерального и органического состава, богатая микроорганизмами. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Скопления бактерий в активном иле окружены слизистым слоем
(капсулами). Такие скопления называются зооглеями. Бактерии, лишенные слизистого слоя, с меньшей скоростью окисляют загрязнения. Активный ил представляет собой амфотерную коллоидную систему, при рН=4-9 имеющую отрицательный заряд. В активном иле находятся микроорганизмы различных групп, индивидуальные для каждого типа сточных вод). При прохождении сточной жидкости из нее извлекаются N из аммиака, нитратов, аминокислот; Р и К из минеральных солей этих веществ. Для нормальной работы аэротенка активный ил подвергается периодической регенерации.

Биофильтр представляет собой сооружение, выложенное мелким сыпучим материалом, на котором перед пуском сточных вод создается активная биологическая пленка, состоящая из микроорганизмов, водорослей, личинок насекомых и так далее., которые образуют сложный биоценоз, участвующий в процессе очистки. Биопленка растет на наполнителе биофильтра, она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-3 мм и более. Цвет ее меняется с изменением состава сточных вод от серовато-желтого до темно-коричневого.

Биофильтры имеют довольно большие размеры. Обычно это намывные фильтры, для которых необходимо большое количество фильтруемого вещества.
Эффект одного фильтра около 80% , поэтому часто используют серию фильтров и рециркуляцию потока.

В фильтры бактериальной очистки воздух подается с помощью вентиляторов и распределяется через диффузоры, снабженные створками, или через пористые мембраны. Избыточный осадок удаляется через телескопические или автоматические затворы и возвращается в первичный отстойник.

Но как регулируется скорость биохимических реакций? При заданной степени очистки основными факторами являются концентрация потока, содержание кислорода в сточной воде, температура и рН среды, содержание биогенных элементов, а также тяжелых металлов и минеральных солей.

Особенностью биохимической очистки в искусственных условиях является рекуперация активного ила. Считая на сухое вещество, активный ил содержит
37-52% белков, 20-35% аминокислот, также витамины группы В. Он может быть использован для кормления животных, рыб и птиц. Уже разработаны технологические системы получения белково-витаминного кормового продукта ( белвитамина), производства смеси кормовых дрожжей с илом и получения технологического витамина В12 для комбикормовой промышленности; получения белка и активного угля.

Таким образом, очевидно, что способ биохимической очистки может использоваться для других целей.

Как уже отмечалось выше, существует также биохимическая очистка вод в естественных условиях. В этом случае очистка протекает в почве или воде с участием естественных процессов. Основное значение имеет почвенная очистка, которая заключается в постепенном разложении органического вещества сточных вод до простейших минеральных соединений под действием почвенных микроорганизмов. Почвенные способы очистки наилучшим образом защищают поверхностные водоемы от загрязнения.

Земледельческие поля орошения представляют собой специальные площадки, на которых происходит очистка сточных вод, совмещенная с возделыванием различных сельскохозяйственных культур. При отсутствии последних эти площадки называются полями фильтрации. Почвенным методам очистки в последнее время уделяется большое внимание, так как вместе с очисткой вод происходит и интенсификация сельскохозяйственного производства.

Биологические пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями.
Представляют они из себя водоемы глубиной 0,5-1,5 м, которые разбиваются на несколько секций. В зимнее время пруды не работают.

Очистные сооружения города Таганрога.

Очистные сооружения г.Таганрога рассчитаны на переработку 195 тыс. кубометров стоков в сутки, фактически поступает 100-110 тыс. кубометров в сутки.
Очистка воды происходит в 2 стадии: механическая и биологическая.

1. Механическая очистка:

Стоки собираются с шести перекачивающих канализационных станций и поступают в коллектор диаметром 3 метра. Коллектор подходит к главной насосной станции, которая состоит из машинного и грабельного отделений. На насосной станции происходит грубая очистка. Сначала стоки попадают в грабельное отделение, где на решетках задерживается крупный мусор. Прозор решеток, на которых собирается мусор, -16 мм. Собранный мусор вывозится на иловые площадки, где и остается. Затем вода с помощью насосов попадает в приемную камеру, и далее режим самотечный. Это обеспечивается благодаря высотной посадке элементов очистных сооружений. Песок осаждается в устройстве под названием горизонтальная песколовка, которая состоит из трех коридоров. При помощи скребкового механизма песок попадает в песковой приямок , гидроэлеватором сбрасывается в бункера, обезвоживается и вывозится на иловые площадки. Важно заметить, что на данном этапе осаждение органических примесей нежелательно, поэтому вода движется со скоростью
(0,25 мм(с , достаточной для осаждения песка и минеральных примесей, но слишком быстрой для осаждения органических примесей. Далее вода, очищенная от крупного мусора и песка, попадает в распределительную чашу первичных отстойников.

В первичных отстойниках диаметром 40 метров (3 отстойника работающие) находится центральный стакан диаметром 6 метров. Также в нем (отстойнике) находится полупогружной отражательный щит, который обеспечивает очень спокойное течение воды. Из стакана вода медленно движется к периферийному сборному лотку. За время движения стоков от стакана до краев взвешенные частицы и часть органических веществ осаждаются на дно отстойника. Осадок собирается с помощью фермы и расположенных на ней скребков в центральный приямок. Ферма запускается по графику несколько раз в сутки. Всплывшие на поверхность отстойника вещества собираются в жиросборник. Осадок и всплывшие вещества перекачиваются на иловые площадки. Эффективность первичных отстойников ( 60( по взвешенным веществам и 30( - по органическим. Один раз в 10 дней проводится проверка осадка на влажность и зольность. На этом этап механической очистки заканчивается.

2.Биологическая очистка.

Биологическая очистка проходит в 2 этапа: в аэротенках и вторичных отстойниках.

Начинается биологическая очистка в аэротенках. Всего их на очистных сооружениях 4, но работают лишь два. Аэротенки - 4-х коридорные смесители с рассредоточенным вводом сточной жидкости, в которых возможна 25-75% регенерации активного ила. Для подачи воздуха в аэротенки используют фильтросные плиты и насадки ( из пористой керамики). С их помощью обеспечивается:

1) насыщение воздухом, который необходим для аэробных микроорганизмов, находящихся в активном иле,

2) поперечная циркуляция в каждом коридоре аэротенков , благодаря которой на поверхности не образуется корочки, затрудняющей очистку.

3) поддерживание всей смеси во взвешенном состоянии, что тоже немаловажно для результата очистки.

В аэротенках вода постепенно очищается с помощью активного ила, так как примеси в воде являются пищей для этих микроорганизмов. Состав активного ила различен в зависимости от стока, именно поэтому любой активный ил должен быть адаптирован именно к данным очистным сооружениям.

Вода из аэротенков попадает в радиальные вторичные отстойники, диаметр которых 40 метров. Из 6 отстойников работают 3. Во вторичных отстойниках используется тот же принцип работы, что и в первичных
(происходит разделение активного ила и очищенной воды), но есть и отличия: ферма во вторичных отстойниках ходит по кругу непрерывно. Вместо скребков используются сосуны - чтобы ил не повредился.сосунах Собранный сосунами активный ил через эрлифты возвращается в аэротенк на регенерацию и повторную работу.

Очищенная вода поступает в 5-ти ступенчатый каскадный аэратор. На первой ступени аэратора вода хлорируется (доза остаточного хлора 0,5-1,5 мг(л) . Пока вода проходит по аэратору, она дополнительно насыщается кислородом . Растворенного кислорода на сбросе не менее 6 мг/л.

Далее вода по 2,5 километровому глубоководному выпуску поступает в море. Выпуск в водоем очищенных вод рассредоточенный.
На всех этапах очистки ведется строгий контроль химического состава воды. В аэротенках и во вторичных отстойниках проводят контроль количества растворенного кислорода ( не ниже 2 мг(л), влажности иловой смеси, равномерности ее распределения , зольности. Анализы проводятся и обрабатываются в лаборатории. Так как ил выращивается именно на конкретных очистных сооружениях, на которых он и будет “работать”, то ил адаптирован к конкретному стоку. Ил реагирует на любые изменения состава сточных вод.
Видовой состав ила делится на индикаторные группы, по которым и проводятся наблюдения. Этот способ контроля более удобен и быстр, чем химический и не требует постоянных затрат на реактивы.

Химическое же исследование воды проводится регулярно, а в теплые периоды сотрудники лабораторий раз в месяц тестируют воду в море: в месте сброса очищенных вод, 500м вправо, 500м влево и 500м вглубь моря. Исследуют воду по 30 основным показателям. Результаты показали, что эффективность очистных сооружений по БПК ( основному параметру) -98%.