Сточные воды и их очистка
Основная причина продолжающегося загрязнения водоемов, снижения качества природной питьевой воды – неэффективная очистка сточных вод.
Сточные воды — это воды, загрязненные производственными и бытовыми отходами и удаляемые с территорий (обычно системами канализации). К сточным водам также относят воды, образующиеся в результате атмосферных осадков. Зачастую, во многих странах мира, стоки фабрик и заводов, ливневые стоки служб коммунального сектора не проходят должную очистку перед сбросом в окружающую человека среду. Из всего объема промышленно-бытовых сточных вод, которые поступают из коммунальных сетей в поверхностные водоемы (реки, озера, моря), более 90% сбрасываются, не пройдя необходимую очистку.
Сточные воды подразделяют на три основные категории: производственно-промышленные, бытовые (хозяйственно-фекальные), атмосферные. Для приема и отведения сточных вод с территории населенных пунктов и предприятий существуют системы канализации и канализационные сети.
Первоначально все воды из канализации поступают на главную насосную станцию в специальный резервуар. Этот резервуар призван компенсировать повышенную нагрузку в пиковые часы. А мощный насос равномерно нагнетает соответствующий объём воды для прохождения всех ступеней очистки.
Далее вода поступает в цех механической очистки. До 75% загрязнений устраняется именно на этом этапе.
Биологическая очистка
Суть биологической очистки заключается в удалении из воды различных загрязнителей (органики, азота, фосфора и пр.) при помощи специальных микроорганизмов (бактерий и простейших). Эти микроорганизмы питаются вредными загрязнениями, содержащимися в воде, тем самым очищая её.
В биореакторах происходит процесс окисления органических соединений, которые были «не по зубам» микроорганизмам, самих этих микроорганизмов, аммонийного азота.
Происходит это путем создания условий для развития автотрофных микроорганизмов, т.
е. превращающих неорганические соединения в органические. Для этого используются специальные пластмассовые засыпные диски с высокой удельной площадью поверхности. Проще говоря, эти диск с отверстием в центре. Для ускорения процессов в биореакторе используется интенсивная аэрация.
Фильтры доочистки
Фильтры очищают воду при помощи песка. Песок непрерывно обновляется в автоматическом режиме. Фильтрация осуществляется на нескольких установках путём подачи к ним воды снизу-вверх. Для того, чтобы не использовать насосы и не расходовать электричество эти фильтры устанавливают на уровне ниже чем другие системы.
Обеззараживание воды
Дезинфекция или обеззараживание воды – важная составляющая, которая обеспечивает безопасность ее для водоема, в который она будет сброшена. Дезинфекция, то есть уничтожение микроорганизмов, является заключительным этапом очищения стоков канализации. Для обеззараживания могут применяться самые разнообразные способы: ультрафиолетовое облучение, действие переменного тока, ультразвук, гамма-облучение, хлорирование.
Хлорирование воды
Наиболее часто используется после очистных сооружений метод хлорирования. Хлорирование бывает разным: двойным, суперхлорированием, с преаммонизацией. Последнее необходимо для предупреждения неприятного запаха. Суперхлорирование предполагает воздействие очень больших доз хлора. Двойное действие заключается в том, что хлорирование осуществляется в 2 этапа. Это более характерно для водоподготовки. Метод хлорирования воды из канализации очень эффективен, кроме того, хлор обладает эффектом последействия, нежели другие методы очистки. После обеззараживания стоки сливаются в водоем.
Очистка от фосфатов
Фосфаты – это соли фосфорных кислот. Они широко применяются в синтетических моющих средствах (стиральных порошках, средствах для мытья посуды и пр.). Фосфаты, попадая в водоёмы, приводят к их эвтрофикации, т.е. превращению в болото.
Очистка сточных вод от фосфатов осуществляется путём дозированного добавления специальных коагулянтов в воду перед сооружениями биологической очистки и перед песчаными фильтрами.
В заключение, по данным ВОЗ из-за питьевой воды низкого качества, по сути практически не пригодной к употреблению, вынужден страдать каждый 10 (десятый) житель, населяющий нашу зеленую планету. И это ежегодно. Доказано, что практически 50 (пятьдесят) процентов всего речного стока подвержено воздействию человека, в это число входит и сброс сотен миллиардов тон сточных вод всевозможного происхождения.
Сточные воды. Их состав и классификация
Сточные воды – это пресные воды, изменившие после использования в бытовой и производственной деятельности человека свои физико-химические свойства и требующие отведения.
Сточные воды от населенных мест и промышленных предприятий могут быть классифицированы по трем признакам:
• по месту образования;
• по виду содержащихся в стоках веществ;
•по фазово-дисперсному состоянию загрязнений.
По месту образования сточные воды могут быть:
Бытовые – от раковин, унитазов, ванн и др.
источников стоков, установленных в жилых, общественных, коммунальных и промышленных зданиях.
Производственные – стоки, образующиеся при использовании воды для различных технологических процессов производства.
Атмосферные – образуются на поверхности проездов, площадей и крыш зданий при выпадении осадков. К этой категории относятся дождевые и талые стоки, а также воды от поливки улиц (поливомоечные).
Все категории сточных вод в той или иной степени содержат загрязнения, вид и состав которых позволяет делить стоки по виду содержащихся в них веществ. Различают три следующие основные группы загрязнений:
Минеральные загрязнения. К ним относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворимые неорганические соли, кислоты и щелочи.
Органические загрязнения. Могут быть разделены на загрязнения растительного происхождения, в которых преобладает химический элемент углерод (остатки овощей, плодов и т.д.) и животного происхождения, в которых преобладает азот (физиологические выделения, остатки живых тканей и т.
Биологические загрязнения. К этой категории относятся бактерии, дрожжевые и плесневелые грибки, яйца гельминтов и вирусы.
По фазово-дисперсному состоянию все загрязнения делятся по степени дисперсности (т.е. измельченности) на:
Растворенные вещества, состоящие из молекулярно-дисперсных частиц, размером не более 0,01 мкм (10-8 м).
Коллоидные вещества – частицы размером от 0,01 до 0,1 мкм.
Нерастворенные примеси, размер частиц которых составляет более 0,1 мкм. В свою очередь эти примеси делятся на всплывающие, оседающие и взвешенные вещества.
Производственные сточные воды делятся на условно-чистые, которые использовались преимущественно на охлаждение и почти не загрязнены, и загрязненные. Последняя категория может быть разделена на три группы стоков, содержащих:
• преимущественно минеральные вещества;
• преимущественно органические вещества;
• органические, ядовитые вещества.
В зависимости от концентрированности производственные сточные воды могут быть высококонцентрированными и слабоконцентрированными, по значению показателя pH стоки делятся на малоагрессивные (в том числе слабокислые и слабощелочные) и высокоагрессивные (сильнокислые и сильнощелочные).
см. Трубы Прагма (Pragma) для наружной канализации
Сток: Поверхностный и наземный водный сток
• Водная школа ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА • Темы поверхностных вод •
Сток: Поверхностный и наземный водный сток
Источники/использование: общественное достояние.
После сильного дождя вы можете увидеть струи воды, стекающие вниз по склону… всегда ищущие ручей, в который они могут впасть, чтобы продолжать участвовать в естественном круговороте воды. Когда дождь падает на землю, он просто не сидит на месте, а начинает двигаться по законам гравитации. Часть осадков просачивается в землю для пополнения 
Большая часть его стекает вниз по склону в виде стока. Сток чрезвычайно важен, поскольку он не только сохраняет реки и озера полными воды, но и изменяет ландшафт в результате эрозии. Текущая вода обладает огромной силой — она может перемещать валуны и высекать каньоны; посмотрите Гранд-Каньон!
Сток конечно происходит во время штормов, а гораздо больше воды течет в реках (и как сток) во время штормов. Например, в 2001 году во время сильного шторма в Пичтри-Крик в Атланте, штат Джорджия, количество воды, выпавшей в реку за один день, составило 7 процентов всего речного стока за год.
Некоторые определения стока:
1. Та часть атмосферных осадков, талых вод или поливной воды, которая попадает в нерегулируемые (не регулируемые плотиной выше по течению) поверхностные ручьи, реки, дренажи или коллекторы. Сток можно классифицировать по скорости появления после дождя или таяния снега на прямой сток или базовый сток, а по источнику на поверхностный сток, ливневой сток или подземный сток.
2. Сумма общих сбросов, описанных в пункте (1) выше, за определенный период времени.
3. Глубина, на которую был бы покрыт водосбор (водосбор), если бы весь сток за данный период времени был равномерно распределен по нему.
Метеорологические факторы, влияющие на сток:
- Тип осадков (дождь, снег, мокрый снег и др.)
- Интенсивность осадков
- Количество осадков
- Продолжительность дождя
- Распределение осадков по водоразделам
- Направление движения грозы
- Предшествующие осадки и обусловленная ими влажность почвы
- Другие метеорологические и климатические условия, влияющие на эвапотранспирацию, такие как температура, ветер, относительная влажность и время года.
Физические характеристики, влияющие на сток:
- Землепользование
- Растительность
- Тип почвы
- Дренажная зона
- Форма чаши
- Высота
- Склон
- Топография
- Направление ориентации
- Схема дренажной сети
- Пруды, озера, водохранилища, водостоки и т.
д. в бассейне, которые препятствуют или изменяют течение стока вниз по течению
д. в бассейне, которые препятствуют или изменяют течение стока вниз по течению
Сток и качество воды
Значительная часть осадков в лесных водоразделах поглощается почвой ( инфильтрация ), хранится в виде подземных вод и медленно сбрасывается в ручьи через фильтры и родники . В этих более естественных условиях наводнения менее значительны, потому что часть стока во время шторма поглощается землей, что уменьшает количество стока в реку во время шторма.
По мере урбанизации водосборных бассейнов большая часть растительности заменяется непроницаемыми поверхностями , что сокращает площадь, на которой может происходить инфильтрация грунтовых вод. Таким образом, происходит больше ливневых стоков, которые должны собираться обширными дренажными системами, объединяющими бордюры, ливневую канализацию (как показано на этом рисунке) и канавы для отвода ливневых стоков непосредственно в ручьи. Проще говоря, в развитом водоразделе гораздо больше воды поступает в ручей намного быстрее, что приводит к увеличению вероятности более частых и более сильных наводнений.
Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.
Что, если вокруг улицы, на которой вы живете, построен только бордюр, а не водозаборник, как на фото. В любых низинах на вашей улице будет собираться вода во время дождя. А если бы ваша улица была окружена домами, дворы которых уходили в гору, то все стоки с этих дворов и проездов собирались бы в озеро внизу улицы.Кредит: Роберт Лоутон
Водозаборник ливневой канализации, такой как на этом фото, обычное место почти на всех улицах. Дождевые стоки, а иногда и маленькие детские игрушки, оставленные под дождем, собираются этими водостоками, и вода доставляется через бордюр улицы или дренажную канаву вдоль улицы в ливневую канализацию к трубам, которые помогают отводить стоки в близлежащие районы. ручьи и ручьи. ; ливневая канализация помогает предотвратить затопление соседних улиц.
Дренажные канавы для отвода ливневых стоков в пруды-накопители часто сооружаются для удерживания стоков и сбора излишков наносов, чтобы они не попадали в реки.
Сток с сельскохозяйственных угодий (и даже с наших дворов) может переносить избыточные питательные вещества, такие как азот и фосфор , в ручьи, озера и подземные воды. Эти избыточные питательные вещества могут ухудшить качество воды.
Почему ливневые стоки могут быть проблемой?
Проходя по поверхности земли, ливневые воды собирают потенциальные загрязнители, которые могут включать отложения, питательные вещества (из удобрений для газонов), бактерии (из отходов жизнедеятельности животных и человека), пестициды (из химикатов для газонов и садов), металлы (с крыш и дороги) и побочные продукты нефтепереработки (от протекающих автомобилей). Загрязнение, происходящее на большой территории без единой точки происхождения и обычно переносимое ливневыми водами, считается неточечным загрязнением. Напротив, точечные источники загрязнения возникают из одной точки, например, из муниципальной или промышленной канализационной трубы.
Загрязненные ливневые стоки могут нанести вред растениям, животным и людям.
Сток может нести много наносов
Когда бушуют штормы и речные потоки увеличиваются, наносы, попадающие в реку со стоком, могут быть видны спутникам за сотни миль. На правом снимке показаны последствия урагана Айрин во Флориде в октябре 1999 года. Заполненные наносами реки сбрасывают огромное количество взвешенных наносов в Атлантический океан. Отложения, сбрасываемые в океаны, влияют на экологию океанов как в хорошем, так и в плохом смысле. И это один из способов, которым океаны стали тем, чем они являются: солеными.
Источники/использование: общественное достояние.
Флорида, 14 октября 1999 г. Когда ураган «Айрин» прошел над Флоридой в 1999 г., проливные дожди на суше вызвали большое количество стоков, которые сначала попали в реки Флориды, а затем сбросили сточные воды, содержащие большое количество наносов, в Атлантический океан.
Авторы и права: NASA Visible Earth
Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.
Флорида, 16 декабря 2002 г. Восточное побережье Флориды в основном очищено от наносов стока. Мелководные прибрежные воды к западу от Флориды очень мутные (заполнены отложениями), возможно, из-за шторма, прошедшего несколькими днями ранее.Авторы и права: NASA Visible Earth
Поверхностный сток и круговорот воды
• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ 0004 »Атмосфера · Конденсация · Испарение · Evapotranspiration · Резервные озера и реки · · . · Снеготаяние · Родники · Речной сток · Сублимация · Поверхностный сток
Поверхностный сток – сток осадков по ландшафту
Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.
В нашем разделе о хранении воды в океанах мы описываем, как океаны действуют как большое хранилище воды, которая испаряется , чтобы стать атмосферной влагой . Океаны наполнены осадками , а также стоком и стоком из рек и земля . У многих людей, вероятно, слишком упрощенное представление о том, что осадки выпадают на землю, текут по суше ( сток ) и впадают в реки, которые затем впадают в океанов . Это «чрезмерно упрощено», потому что реки также набирают и теряют воду на землю. Тем не менее верно, что большая часть воды в реках поступает непосредственно из стока с поверхности земли , который определяется как поверхностный сток.
Когда дождь достигает насыщения или непроницаемая земля начинает течь по суше вниз по склону. Легко увидеть, стекает ли она по вашей подъездной дорожке к бордюру и в ливневую канализацию, но сложнее заметить, как она течет по суше в естественных условиях. Во время сильного дождя можно заметить небольшие ручейки воды, стекающие вниз по склону. Вода будет течь по каналам, когда она попадет в более крупные ручьи, ручьи и реки . На этом рисунке показан наглядный пример того, как поверхностный сток (здесь стекающий с дороги) попадает в небольшой ручей. Сток в этом случае течет по голой почве и откладывает осадок в реку (не подходит для качество воды ). Сток, входящий в этот ручей, начинает свой путь обратно в океан.
Источники/использование: общественное достояние.
Большая часть воды в реках поступает непосредственно из дождевых стоков с ландшафта.Авторы и права: Гален Хугестраат, Геологическая служба США
Как и все аспекты круговорота воды, взаимодействие между осадками и поверхностным стоком зависит от времени и географии. Подобные штормы, происходящие в джунглях Амазонки и в пустыне на юго-западе США, будут вызывать разные эффекты поверхностного стока. На поверхностный сток влияют как метеорологические факторы, так и физическая геология и топография земли. Лишь около трети осадков, выпадающих на сушу, стекает в ручьи и реки и возвращается в океаны. Остальные две трети испаряются, просочился , или впитывается ( инфильтрирует ) в подземные воды . Поверхностный сток также может использоваться людьми для собственных нужд.
Небольшой ручей, показанный на картинке выше, сольется с другим ручьем и в конечном итоге впадет в большую реку. Таким образом, этот ручей является притоком реки где-то ниже по течению, и вода в этой реке в конечном итоге стечет в океан. Концепция не так уж сильно отличается от маленьких капилляров в вашем теле, несущих кровь к более крупным артериям, которые в конечном итоге находят свой путь к вашему сердцу, аналогичному океану.
Метеорологические факторы, влияющие на сток:
- Тип осадков (дождь, снег, мокрый снег и др.)
- Интенсивность осадков
- Количество осадков
- Продолжительность дождя
- Распределение осадков по водосборному бассейну
- Направление движения грозы
- Ранее выпавшие осадки и вызванная ими влажность почвы
- Другие метеорологические и климатические условия, влияющие на эвапотранспирацию, такие как температура, ветер, относительная влажность и сезон
Физические характеристики, влияющие на сток:
- Землепользование
- Растительность
- Тип почвы
- Дренажная зона
- Форма чаши
- Высота
- Топография, особенно рельеф местности
- Схема дренажной сети
- Пруды, озера, водохранилища , раковины и т. д. в бассейне, которые предотвращают или задерживают сток вниз по течению
Человеческая деятельность может повлиять на сток
Источники/использование: общественное достояние.
Авторы и права: Говард Перлман, Геологическая служба США
По мере того, как все больше и больше людей населяет Землю, а также происходит дальнейшее развитие и урбанизация, все больше природного ландшафта заменяется непроницаемыми поверхностями , такими как дороги, дома, автостоянки и здания. которые уменьшают просачивание воды в землю и ускоряют сток в канавы и ручьи. В дополнение к повышению водонепроницаемости, удаление растительности и почвы, выравнивание поверхности земли и строительство дренажных сетей увеличивают объемы стока и сокращают время стока в ручьи от дождей и таяние снега . В результате пиковый расход, объем и частота паводков в близлежащих ручьях увеличиваются.
Городское развитие и затопление
Урбанизация может иметь большое влияние на гидрологические процессы, такие как характер поверхностного стока. Представьте себе это так: в естественной среде представьте себе землю в водоразделе вдоль ручья как губку (точнее, как слои губок разной пористости), спускающуюся в гору в сторону от ручья. Когда идет дождь, часть воды впитывается в губку ( инфильтрация ) и часть стекает с поверхности губки в ручей (сток). Предположим, что во время грозы, продолжающейся один час, половина осадков попадает в ручей, а остальная часть поглощается губками. Теперь здесь все еще действует гравитация, поэтому вода в губках начнет двигаться в общем нисходящем направлении, при этом большая ее часть просачивается в берега ручьев в течение следующих дня или двух.
Источники/использование: общественное достояние.
Теперь представьте, что дороги и здания заменили большую часть поверхности водораздела. Когда выпадает этот один дюйм дождя, он не может проникнуть в эти непроницаемые поверхности и будет стекать прямо в ручей, и очень быстро! Результатом является очень быстрое и кратковременное городское наводнение, а не постепенный подъем и спад реки.