Что такое сточные воды
Определение этому понятию скорее всего можно найти в энциклопедическом словаре. Давайте посмотрим Малый энциклопедический словарь под редакцией Мей-ера: «Сточная вода: отработанная, в большинстве случаев сильно загрязненная вода населенных пунктов (от 100 до 350 л в сутки на каждого жителя) и промышленных предприятий. Перед сбросом в реки сточные воды следует очищать до такой степени, чтобы не отравить речную воду и не придать ей неприятного запаха». Это, несомненно, короткое и правильное объяснение, которое в дальнейшем окажет нам определенную помощь. Теперь посмотрим, что говорится по этому поводу в Малой технической энциклопедии: «Сточные воды — это в большей или меньшей степени загрязненные в результате использования бытовые, промысловые и производственные’ воды, содержащие отбросы или отработанное тепло, а также отличающиеся изменившимися в отрицательную сторону физическими и биологическими свойствами». Здесь мы узнаем уже нечто большее о происхождении сточных вод. Будучи все же неудовлетворенными полученными объяснениями, попытаемся найти так называемое официальное определение понятия «сточные воды», обратившись для этого к стандарту TGL 92-023 («Сточные воды—терминология, определения понятий»). Здесь мы находим точное и краткое объяснение: «сточная вода—это вода, загрязненная вследствие использования ее в быту и на производстве, а также атмосферная вода, отводимая с территорий населенных пунктов».
Приведенные выше определения содержат одно общее: они указывают, что сточные воды не имеют однородного состава. Эти определения дают лишь общую характеристику всех загрязненных вод. В качестве больших групп различаются бытовые и производственные сточные воды, а также атмосферные воды. Такое подразделение сточных вод основано на их происхождении и не учитывает их состава. Дело в том, что очень трудно дать краткую характеристику ингредиентов сточных вод, так как загрязненные воды могут содержать в большем или меньшем количестве многие вещества. Находящиеся в сточных водах твердые вещества различаются по крупности. Диапазон крупности довольно широк: от крупных механических примесей, задерживаемых решетками с про-зорами в несколько сантиметров, до полурастворенных и растворенных веществ, различимых лишь с помощью микроскопа. Среди них имеются частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, от крупных песчинок до мельчайших взвесей.
Если взять на пробу небольшое количество сточной воды из городского канализационного коллектора и дать ей отстояться, то спустя некоторое время на дне сосуда, в который была налита сточная вода, образуется осадок, произошло выделение из воды твердых веществ. Взятая на пробу сточная вода немного посветлела, но не стала еще совсем чистой. Мутность воды объясняется наличием в ней полурастворенных, или, как их иногда еще называют, коллоидных (коллодий— клей) частиц. Эти частицы настолько малы, что не оседают на дно, а находятся во взвешенном состоянии вследствие беспорядочного теплового движения молекул воды. Этот процесс назван броуновским движением молекул по имени впервые открывшего его ученого. Растворенные вещества неразличимы невооруженным глазом и не вызывают помутнения воды. Осаждающиеся, полурастворенные и растворенные вещества, находящиеся в сточных водах,—это преимущественно (58%) органические вещества, т. е. продукты живой природы. Поскольку все они представляют собой химические соединения углерода, то в сухом состоянии горят. Остальные твердые вещества (42%) являются неорганическими. К ним относятся такие минералы, как песок, глина и т. п.; эти вещества не горят. В природе все органические вещества спустя какое-то время разлагаются. В этом можно убедиться, если, например, сосуд с донным осадком взятой на пробу сточной воды оставить на несколько дней открытым. Осадок, состоящий преимущественно из органических веществ, превращается вскоре в гниющую массу с очень неприятным запахом. При этом не только осадок, но и находящаяся над ним мутная вода скоро начинает загнивать, что легко определяется по запаху. В такой воде имеется еще значительное количество разлагающихся органических веществ. Если в лабораторных условиях пропустить эту мутную воду через тонкий фильтр, то полурастворенные вещества осядут на фильтре, а полученная в результате фильтрования вода будет прозрачной. Но даже от нее через некоторое время начинает исходить неприятный тухлый запах. Это свидетельствует о том, что даже растворенные вещества, которые не были задержаны фильтром, являются отчасти веществами органического происхождения, вследствие чего они разлагаются. Эти опыты показывают, что очистка сточных вод не ограничивается только выделением осадков, т. е. отстаиванием. В мутной воде остаются еще органические вещества, и даже в результате последующей очистки не удается получить воду, которая не содержала бы веществ, вызывающих гниение.
Мы еще подробно рассмотрим процессы, происходящие при разложении органических веществ. А пока вернемся к нашей взятой на пробу воде. Если пребывание ее в городском канализационном коллекторе не было продолжительным, то она будет выглядеть грязно-серой. Сначала кажется странным, что вода нисколько не концентрированнее и не грязнее содержимого фекальных ям. Следует, однако, учитывать, что сбрасываемые в канализацию сточные воды состоят в основном из воды (99,9% воды и 0,1% твердых веществ). Такая сточная вода, похожая внешне на воду от мытья полов, не обладает резким запахом, если она не очень долго протекала по городским коллекторам. Это пока свежая вода, процесс разложения в ней еще не начался. О начавшемся процессе разложения можно судить по почернению воды и исходящему от нее резкому, неприятному запаху. При разложении белковых соединений наряду с другими веществами выделяется сероводород. Это ядовитый газ, присутствие которого в воде даже в небольших количествах придает ей запах тухлых яиц. Сероводород, соединяясь с постоянно имеющимся в воде железом, образует сернистое железо черного цвета, чем и объясняется почернение разлагающейся воды. Процесс гниения сопровождается выделением зловонного запаха. Это происходит не только со сточной водой, но и при загнивании ила и твердых отбросов. Для городских сточных вод иногда целесообразно при общих расчетах знать количество загрязняющих веществ на одного жителя. Расчетами установлено, что в сутки на одного жителя приходится 60 г оседающих, 30 г неоседающих1 и 100 г растворенных веществ. Всего в сутки на одного жителя приходится 190 г твердого вещества. Две трети оседающих и неоседающих веществ—органического происхождения. У растворенных же веществ органические соединения составляют половину. Крупные отбросы, задерживаемые на решетках и ситах (кусочки дерева, пробки, остатки фруктовых плодов, овощей, кусочки кала, бумаги, текстиля и многие другие твердые вещества), содержатся в количестве от 2 до 10 л на человека в год. Эти величины являются усредненными и получены в результате лабораторных исследований городских канализационных стоков. В отдельных случаях в составе этих стоков наблюдаются отклонения, главным образом вследствие смешения их с производственными сточными водами.
Помимо физических характеристик сточных вод и их химического состава, важно знать биологические особенности этих вод. В любой сточной воде находится большое количество микроорганизмов. Это прежде всего бактерии. В 1 см3 сточной воды, т. е. в объеме менее наперстка, содержится несколько сот миллионов бактерий. Общий объем бактериальной массы составляет примерно 0,04% всего количества сточной воды. Эти бактерии подразделяются на безвредные, подозреваемые и опасные, т. е. болезнетворные. Обычно городские сточные воды содержат большее или меньшее количество болезнетворных бактерий. С гигиенической точки зрения, при минимальном числе бактерий сточные воды должны считаться сомнительными, при большом числе—санитарно-опасными.
К сточным водам относятся также дождевые воды, отводимые с территорий населенных пунктов. Дождевые воды, стекающие с крыш, дворов, улиц, сильно загрязнены, так как смывают на своем пути всю грязь с указанных поверхностей. Содержание грязи в дождевой воде в начале дождя настолько значительно, что ее можно сравнить с бытовыми сточными водами.
Каким образом можно вообще определить степень загрязнения сточных вод? Для этой цели разработаны специальные тесты, основанные на способности органических веществ разлагаться. Разложение органических веществ происходит под воздействием микроорганизмов, главным образом бактерий, присутствующих в сточных водах. Если в сточных водах постоянно имеется какое-то количество растворенного кислорода, что, как правило, бывает в природной воде, то происходит разложение загрязнений при участии аэробных бактерий. С помощью специальных ферментов, управляющих процессами обмена, они расщепляют сложные органические вещества, превращая их в более простые. Как и более сложным организмам, бактериям для жизнедеятельности необходим кислород. Если взятую в качестве пробы сточную воду выдержать в определенных условиях в лаборатории в течение нескольких дней (обычно 5 дней), обеспечивая постоянное присутствие в ней кислорода, то по количеству потребляемого кислорода можно судить о количестве находящихся в сточной воде микроорганизмов. Это количество, в свою очередь, зависит от наличия в сточной воде питательных веществ, потребляемых микроорганизмами. Пищей же являются как раз органические вещества сточных вод. Таким образом, эта «биохимическая потребность в кислороде» определяет степень загрязнения сточных вод и позволяет сопоставлять сточные воды различного происхождения. Большая биохимическая потребность в кислороде (БПК) означает, что вода сильно загрязнена, и, наоборот, малая потребность в кислороде свидетельствует о том, что вода сравнительно чиста. При выдерживании пробы в течение 5 дней при температуре 20 °С БПК сточных вод в расчете на одного жителя в сутки составляет 60 г. Другими словами, сточные воды, приходящиеся на одного жителя, потребляют при биохимическом разложении 60 г кислорода в течение 5 дней.
Для многих производственных сточных вод также можно определить биохимическую потребность в кислороде, причем в том случае, если примеси в этих водах могут разлагаться под воздействием присутствующих в них микроорганизмов. Это происходит главным образом тогда, когда сточные воды содержат органические вещества, т. е. соединения углерода. Таким образом, степень загрязнения сточных вод можно легко определить. Это особенно важно при разработке технических решений по очистке сточных вод, так как техника всегда основывается на точных понятиях и конкретных цифрах. Прежде чем перейти к рассмотрению технических проблем очистки сточных вод, познакомимся в следующей главе с естественно-научными основами водного хозяйства.
Очистка сточных вод - Что такое сточные воды
Остались вопросы по теме - "Что такое сточные воды", задайте их на