Методи очищення стічних вод

Всі існуючі методи очищення стічних вод об'єднані в шість основних груп: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні. Схема очистки, тобто послідовність застосування різних методів, залежить від стану забруднення, від складу та якості забруднювачів.

Механічна очистка складається з відстоювання в спеціальних резервуарах, відокремлення освітленої води від нерозчинних домішок з можливою їх утилізацією, фільтрування за допомогою піщаних фільтрів або спеціальних фільтрів. У цьому процесі отриману воду змішують з первинно забрудненою для її усереднення, тобто доведення концентрацій домішок до певних стандартів, які дозволяють скид у водойми або каналізацію.

Фізичні методи полягають у випаровуванні з метою отримання розчинних у воді речовин в кристалічному стані з їх подальшим використанням; обробка магнітним полем, яке зменшує утворення нерозчинних осадів, сприяє їх розрихиленню. Фізико-механічні методи базуються на застосуванні механічних пристроїв, що діють на законах фізики: флотація, гіперфільтрація або зворотний осмос, ультрафільтрація, електродіаліз. знезараження питний вода мікроорганізм.

Флотація (англ. — плавучість) — метод, заснований на різній здатності прилипання частинок до поверхні розподілу двох фаз — вода та повітря і вода та тверда речовина (наприклад нерозчинні частинки). Через воду пропускають повітря у вигляді дрібних бульбашок, до поверхні яких прилипають тверді частинки, нафтопродукти і спливають на поверхню, де їх збирають спеціальними пристроями.

Ультрафільтрація — заснована на продавлюванні розчину з допомогою порівняно невеликого тиску через мембрани з порами, через які можуть рухатися молекули з невеликими розмірами — вода, іони солей і не можуть проникнути молекули великих розмірів — полімерів, колоїдів, отже вони відокремлюються. Мембрани виготовляють різної форми (листи, циліндри) з ефірів целюлози, поліамадів.

Гіперфільтрація — метод, в якому використовують також напівпроникні фільтри, але з дуже дрібними (молекулярних розмірів) порами, через які під дією великого тиску (від одного до десяти мільйонів Паскалей) продавлюються молекули води, а молекули солей лишаються з іншої сторони, де їх концентрація зростає.

Електродіаліз (гр. діаліз — розклад, відокремлення) — метод, в якому з допомогою спеціальних мембран, підключених в якості електродів до електричного постійного струму, відбувається переміщення солей. Вони накопичуються з одного боку мембрани, а де-мінералізована вода з іншого. Мембрани виготовляють з іонообмінних полімерів — аніонітів, катіонітів, здатних вибірково поглинати іони металів (катіони) і аніони (кислотні залишки). Електричний струм інтенсифікує процес переміщення через мембрани.

Хімічні методи засновані, на відміну вище розглянутих, на зміні хімічного складу речовин, зокрема на перетворенні водорозчинних сполук у газоподібні, нерозчинні, наприклад осади, які потім відокремлюють і утилізують або захоронюють. Ці методи вимагають великої кількості хімічних реактивів, а отже є затратними, економічно недоцільними.

Більш ефективні сучасні методи: коагуляція, флокуляція, екстракція, іонний обмін, сорбція, абсорбція, адсорбція, хемосорбція.

Коагуляція (лат. — згущення, згортання) — процес злипання дрібних частинок забруднювачів у більш крупні під дією коагулянтів — речовин, які зумовлюють процес, — солі алюмінію, заліза, кальцію, магнію, цинку, вуглекислого газу. Процес залежить від знаку і величини заряду на частинках забруднювача. Різновидом є електрокоагуляція, яку проводять в спеціальних ємностях з електродами, через які з розрахованою швидкістю протікає вода. Коагуляція відбувається під дією гідрооксиду заліза, утвореного з електродів під дією електричного струму. Це дуже економічний, ефективний метод для відділення нафтопродуктів. Флокуляція — процес, подібний до коагуляції, але зумовлений дією молекул з відносно великими розмірами — кремнієва кислота, ефіри, крохмаль, целюлоза, синтетичні полімери — поліакриламід, поліоксиетилен, поліетиленамін.

Сорбція (лат. — поглинати) — метод, заснований на здатності деяких речовин (деревне вугілля, активоване вугілля, кокс, торф, глина) поглинати інші речовини — газоподібні, рідинні за рахунок власних пор. Від кількості та розмірів пор залежить ефективність процесу. Абсорбція — поглинання шкідливої речовини всією масою речовини абсорбенту без хімічної зміни поглинутої речовини. Адсорбція — поглинання шкідливої речовини тільки поверхнею адсорбенту за рахунок молекулярних сил поверхонь речовин, які взаємодіють без хімічного перетворення обох речовин. Хемосорбція — процес поглинання забруднювача із його хімічною зміною. Всі типи сорбції проводять у спеціальних пристроях колонного типу, заповнених поглиначем.

Біологічні методи очистки застосовують з використанням спеціальних штамів, рас мікроорганізмів, які строго специфічно здатні поглинати певні речовини — неорганічні, наприклад важкі метали, органічні - нафтопродукти. Процес ведуть в присутності повітря — аеробні мікроорганізми, або без повітря — анаероби в спеціальних пристроях — аеротенках, біотенках, на спеціальних територіях — полях фільтрації.

Отже існує багато сучасних методів, пристроїв, здатних очищати стічні води. Використання певного з них залежить від складу забруднень у воді, подальшого її використання та виділених речовин. Вода, як і нафта, вугілля, природний газ дорожчає, тому очищену воду треба знову направляти в технологічні процеси, створюючи замкнені технологічні цикли.

Екологічна класифікація водних організмів, як і наземних, грунтується на принципах використання ними джерел вуглецю (автотрофи і гетеротрофи), енергії(фототрофи і темотрофи)і залежать від їх місця в трофічному ланцюгу (продуценти, консументи, редуценти).Мікроорганізми на основі топічних і трофічних зв’язків формують консорції, що складаються з сірко, залізобактерій та інших видів мікробів та фітопланктону, що перебувають у складних взаємовідносинах, створюючи біотичне середовище, або екологічну нішу з характерними для неї законами функціонування.

Мікроорганізми водних екосистем можна класифікувати також за вертикальною і горизонтальною зонами їхнього поширення у водоймі. По горизонталі, зокрема, виділяють прибережну, літоральну і пелагічну ділянки.

Важливе значення для видового складу біотичного компонента водних екосистем мають глибина, будова дна, циркуляційні процеси, температура, швидкість течії, прозорість води, вміст в ній солей. Вертикальне розміщення організмів у водоймі визначають глибиною проникнення сонячного світла, яка залежить від прозорості води.

На дні водойм відкладаються осади, в яких відбуваються складні процеси біологічного та хімічного перетворення, внаслідок чого частина їх назавжди залишається на дні, утворюючи типове мулувате середовище, а частина розчиняється у воді(наприклад, сірководень у Чорному морі на глибині 100−120 м утворює плівку, під якою створилась мертва зона) і залучається до нових циклів біологічного перетворення. Так H2S окислюється сіркобактеріями до сірчаної кислоти. Повернення до кругообігу елементів біогенів визначається мінералізацією відмерлих решток органічної речовини та обміном хімічних елементів між осадом і придонним шаром води. У більшості випадків річковий мул, що містить органофосфати, є основним джерелом фосфору для мікроба і водяної рослинності.

Зміна кислотно-лужних умов води негативно впливає на водні біоценози. Деградацію водних екосистем спричиняють дренажні води, що надходять з осушених торфовищ, полів зрошення, шахт, рудників, а також стічні фабрично-заводські відходи.

Забруднення водойм різними нечистотами та покидьками становить небезпеку в санітарному відношенні для людини і тварин. Але у природі постійно відбувається процес самоочищення води внаслідок дії на забруднювачі різних фізичних, хімічних і біологічних факторів: течії та інсоляції верхніх шарів води, температури, деяких хімічних речовин, що є у воді, бактеріофаги, співвідношення у воді патогенних мікробів і сапрофітів тощо.

Залежно від ступеня забруднення водойм внаслідок господарської діяльності людини (антропогенний вплив) в них можуть розмножуватись і певний час зберігатися патогенні мікроорганізми. Особливо небезпечні стоячі водойми, в які потрапили збудники сибірки, анаеробних інфекцій, лептоспірозу тощо. У стічній воді довго функціонує і вірус ящуру.

У зв’язку з тим, що вода часто забруднюється фекаліями, які містять багато різних видів кишкової мікрофлори, в тому числі E, coli, колі-титр (найменша кількість води в мілілітрах, в якій виявляється хоч би одна клітира кишкової палички) та колі-індекс (кількість клітин Е, coli, виялених в 1 л води) є показником забруднення води мікроорганізмами кишкової групи, серед яких можуть бути й патогенні. Так, вода колодязів і артезіанських джерел вважається доброякісною при показниках колі_титру не менше 100, колііндексу — не більше 9, а водопровідна вода_при колі_титру не менше 500 і колі-індексів не вище 2.

Піклування про охорону водойм_це насамперед забезпечення людині життя, здоров я, творчості і відпочинку.