Классификация сточных вод

Подробности

Родительская категория: Новости

Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека.

Классификация сточных вод

Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам: 
по источнику происхождения: 
производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах при производстве или добыче полезных ископаемых), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации 
бытовые (хозяйственно-фекальные) сточные воды (образующиеся в жилых помещениях, а также в бытовых помещениях на производстве, например, душевые кабины, туалеты), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации 
атмосферные сточные воды (делятся на дождевые и талые, то есть образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся как правило через систему ливневой канализации. Так же могут называться «ливневые стоки»[1]

Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены:

по составу загрязнителей на: 

загрязнённые по преимуществу минеральными примесями
загрязнённые по преимуществу органическими примесями
загрязнённые как минеральными, так и органическими примесями
по концентрации загрязняющих веществ:
с содержанием примесей 1—500 мг/л
с содержанием примесей 500—5000 мг/л
с содержанием примесей 5000—30000 мг/л
с содержанием примесей более 30000 мг/л
по свойствам загрязнителей
по кислотности:
неагрессивные (pH 6,5—8)
слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые — pH 6—6,5)
сильноагрессивные (сильнощелочные — pH>9 и сильнокислые — pH<6)
по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты:
содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения)
содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.)
содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений

Состав сточных вод

В составе сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей — консервативные, т.е. такие, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (примеры таких загрязнителей соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды) и неконсервативные, т.е. такие, которые могут в т.ч. подвергаться процессам самоочищения водоёмов, .

В состав сточных вод входят как неорганические (частицы грунта, руды и пустой породы, шлака, неорганические соли, кислоты, щёлочи); так и органические (нефтепродукты, органические кислоты), в т.ч. биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи, в т.ч. болезнетворные).

Очистка сточных вод

Очистка сточных вод — это разрушение или удаление из них определённых веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов.

Существует большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие основные группы по основным используемым принципам: 
механические. Они основаны на процедурах процеживания, фильтрования, отстаивания, инерционного разделения. Позволяют отделить нерастворимые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов. 
химические. Применяются для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, обесцвечивание и обеззараживание. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка. 
физико-химические. При этом используются процессы коагуляции, окисления, сорбции, экстракции, электролиза, ионообменной очистки, обратного осмоса. Это высокопроизводительный способ очистки, отличающийся высокой стоимостью. Позволяет очистить сточные воды от мелко- и грубодисперсных частиц, а также растворённых соединений. 
биологические. В основе этих методов лежит использование микроорганизмов, поглощающих загрязнители сточных вод. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов.

Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные методы очистки. Применение того или иного метода зависит от концентрации и вредности примесей.

В зависимости от того, извлекаются ли компоненты загрязняющих веществ из сточных вод, все методы очистки можно разделить на регенеративные и деструктивные.

Использование сточных вод

Производственные сточные воды после соответствующей очистки могут быть повторно использованы в технологическом процессе, для чего на многих промышленных предприятиях создаются системы оборотного водоснабжения либо замкнутые (бессточные) системы водоснабжения и канализации, при которых исключается сброс каких-либо вод в водоёмы. Большое народно-хозяйственное значение имеет внедрение технологии комплексной безотходной переработки сырья (особенно на предприятиях химической, целлюлозно-бумажной и горно-обогатительной промышленности). Перспективны методы физико-химической очистки (коагулирование, отстаивание, фильтрация) в качестве самостоятельных способов очистки или в сочетании с биологической очисткой, а также методы т. н. дополнительной обработки (сорбция, ионообмен, гиперфильтрация, удаление азотистых веществ и фосфатов и др.), обеспечивающей весьма высокую степень очистки сточных вод перед спуском их в водоёмы или при использовании сточных вод в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Эффективны методы термического обезвреживания и переработки высоко концентрированных стоков во вторичное сырьё, а также способ закачки стоков в глубокие, надёжно изолированные подземные горизонты.

Имеющиеся в сточных водах (преимущественно бытовых) в значительном количестве вещества, содержащие азот, калий, фосфор, кальций и др. элементы, являются ценными удобрениями для сельскохозяйственных культур, в связи с чем сточные воды используются для орошения сельскохозяйственных земель. Целесообразно обезвреживание сточных вод на станциях биологической очистки производить с подачей очищенных сточных вод на поля. Осадки сточных вод после соответствующей обработки (сбраживание, сушка) обычно используют в качестве удобрений.

 

 

 

Биотопливо будут производить при очистке сточных вод

Подробности

Родительская категория: Новости

Исследователи из Рочестерского технологического института разрабатывают процесс производства биодизельного топлива из сточных вод с помощью микроводорослей.
Этот проект дважды "зеленый", поскольку водоросли потребляют нитраты, фосфаты и сокращают количество бактерий и токсинов в воде. В итоге на выходе получается биотопливо и очищенная вода, которая может отправляться на очистные сооружения и затем в водопровод. А биодизель может применяться в качестве топлива для автобусов, строительной и сельскохозяйственной техники. Чистый биодизель из водорослей отправит в прошлое черные клубы выхлопных газов с высоким содержанием серы и твердых частиц, которыми изобилует ископаемое топливо. 
По сравнению с традиционным биотопливным сырьем, например кукурузой или соей, водоросли не требуют большого количества питательных веществ, обработанной почвы, удобрений и инсектицидов. В качестве источника энергии они используют солнечный свет и нуждаются только в воде и углекислом газе. К тому же это возобновляемый источник сырья, и плантации водорослей растут намного быстрее, чем посевы кукурузы или сои. Обновление водорослей происходит примерно каждые семь дней, они вполне могут стать постоянным источником горючего и компенсировать 50% потребностей техники, использующей дизельное топливо. 
Самой большой проблемой биодизельного топлива является то, что оно замерзает при более высокой температуре, чем нефтяное. Американские ученые планируют решить эту проблему, смешивая различные виды биодизеля: из водорослей, сои и др. Они надеются, что удастся создать горючее, которое сохранит текучесть при низких температурах. 
В своей работе ученые используют водоросли Scenedesmus, из которых извлекаются ценные жиры и производится небольшое количество биодизеля. В опытной установке использовались сточные воды из очистных сооружений в Айрондеквойт, штат Нью-Йорк. Водоросли поглотили 99% аммиака, 88% нитратов и 99% фосфатов. Через три-пять дней из воды практически полностью исчезли все патогены - количество бактерий кишечной группы было значительно ниже уровня, который позволяет сливать стоки в озеро Онтарио. 
В лабораторных условиях в баке размером 1,2×2,1 м удалось очистить 440 л сточных вод. Весной планируется строительство бака, который сможет очищать до 4405 л.

Бактерии очистят воду: минус соль, плюс электричество

Подробности

Родительская категория: Новости

Использование бактерий для очистки сточных вод – идея не новая. Но теперь ученые пытаются «научить» их не только очищать воду, но и опреснять ее.

Чистая вода для питья, а также хозяйственных и индустриальных нужд в некоторых частях света стала дефицитным ресурсом, а ее доступность в будущем находится под вопросом. Большинство технологий опреснения воды используют либо процесс обратного осмоса – вода под большим давлением пропускается сквозь мембраны, пропускающие воду, но не соль; либо процесс электродиализа, использующий электричество, чтобы «извлечь» ионы из воды. Для обоих методов требуется большое количество электричества.

«Опреснение воды может идти и без использования электроэнергии или высокого давления, а в качестве топлива будет использоваться органический материал», – сообщают исследователи в недавнем отчете, созданном в результате исследования в области наук об окружающей среде и технологии.

«Используя для опреснения воды микробные топливные элементы, мы можем опреснять воду и производить электричество, одновременно извлекая органику из сточных вод», – сообщил Брюс Логан, профессор природообустройства из института штата Пенн.

Команда исследователей модифицировала микробные топливные элементы – устройства, в которых бактерии очищают сточные воды, одновременно вырабатывая электричество, таким образом, что теперь в них может использоваться соленая вода.

«Нашей основной целью было показать, что использование бактерий может быть достаточно эффективным в плане выработки электрического тока, – сказал Логан. – Однако пока требуется 200 миллилитров искусственных сточных вод (на самом деле, это просто раствор уксусной кислоты) для опреснения 3 миллилитров соленой воды. Пока система не готова к применению, она нуждается в оптимизации, но уже сейчас очевидно, что идея работает».

Типичный микробный топливный элемент состоит из двух отделений. Одно заполнено сточными водами или другими питательными веществами, другое – чистой водой, причем в каждой из секций находится по электроду. Бактерии, находящиеся в сточных водах, потребляют органические вещества и вырабатывают электричество.

Ученые из университета Цинхуа, Пекин, внесли изменения в традиционную конструкцию, добавив третье отделение между двумя существующими. Кроме того, были добавлены мембраны, пропускающие определенный вид ионов – либо только положительные, либо только отрицательные, но не оба сразу; они расположились между центральной секцией и электродами. Соленая вода, предназначенная для опреснения, помещается именно в эту центральную секцию.

Морская вода содержит около 35 грамм соли на литр, а слабоминерализированная вода – около 5 грамм. Соль не просто растворяется в воде, она диссоциирует на положительные и отрицательные ионы. Когда бактерия, находящаяся в ячейке, потребляет загрязненную воду, она выпускает заряженную частицу – протон – в воду. Эти протоны не могут миновать анионную мембрану, поэтому отрицательно заряженные ионы перемещаются из центральной камеры в отсек со сточной водой. В то же время положительно заряженные ионы перемещаются к другому электроду, при этом вода в среднем отсеке становится опресненной.

«Когда мы попытались использовать микробные топливные элементы, чтобы генерировать электричество, электропроводимость сточных вод оставляла желать лучшего. Если бы мы могли добавить немного соли, дело бы пошло лучше. Но если соленая вода уже имеется в избытке – почему бы не использовать именно ее, одновременно получая опресненную воду и очищая загрязненную воду».

Бактерии способны производить пластик из сточных вод

Подробности

Родительская категория: Новости

В Швеции разработан проект коммерческого производства пластика для бытовых целей без использования продуктов нефтепереработки. Пилотный проект, использующий эту схему, был запущен компанией AnoxKaldnes два года назад. Он предполагает переработку жидких отходов в полигидроксиалканоат (ПГА), который может использоваться, например, для изготовления пластиковых ёмкостей. 

Собственно переработка отходов осуществляется микроорганизмами. Для этого их прежде необходимо обогатить кислородом и питательными веществами, после чего бактерии начнут выделять и «складировать» ПГА как источник энергии.

Шведским исследователям удалось увеличить содержание ПГА в отходах (к примеру, остающихся при производстве древесины или бумаги) до 42% от их сухого веса.

Технология, считают учёные, способна конкурировать с традиционным способом получения пластмасс из продуктов нефтепереработки. Причём, как утверждают в AnoxKaldnes, себестоимость приблизится к $2 за 1 кг пластика — его нынешней цене. Другие компании, работающие над аналогичным техпроцессом, пока могут предложить лишь $4,5–5,5 за килограмм.

По прогнозам экспертов, мировое производство биопластиков значительно возрастёт уже в ближайшее время. Согласно подсчётам компании BCC Research, к 2015 году темпы годового роста достигнут 40%.