Проектування структури моніторингової мережі

4.2 Проектування структури моніторингової мережі

У ріках і інших водоймах відбувається природний процес самоочищення води. Однак він протікає повільно. Поки промислово- побутові скидання були невеликі, ріки самі справлялися з ними. У наше індустріальне століття в зв'язку з різким збільшенням відходів водойми вже не справляються з настільки значним забрудненням. Виникла необхідність знешкоджувати, очищати стічні води й утилізувати їх.

Вирішення проблеми стерилізації ( знезаражування ) та очистки питної води, промислових та комунальних стоків дозволить забезпечити населення доброякісною питною водою, зробити чистими промислові та комунальні стоки і покращити екологічний стан річок та джерел питної води. У питній воді міститься велика кількість патогенних мікроорганізмів, органічних, неорганічних та синтетичних високомолекулярних речовин6 поверхнево-активних, пестицидів, фенолів, ліків, нафталінів та ін. Тому до цього часу не було знайдено універсального способу стерилізації та очистки, що однаково діяв би на патогенні мікроорганізми і високомолекулярні органічні сполуки, а використовуються способи, що вибірково діють на різні речовини у складі води та стоків. Патогенні мікроорганізми знешкоджуються тепловою обробкою, хлоруванням, озонуванням з ультрафіолетовим опромінюванням та ін. Ці способи, а також використання для очистки води фільтрів з різноманітних активних матеріалів ( активованого вугілля, смол та ін. ) економічно недоцільні для очистки великих обсягів води.

Методи очищення стічних вод можна розділити на механічні, хімічні, фізико-хімічні і біологічні, коли ж вони застосовуються разом, те метод очищення і знешкодження стічних вод називається комбінованим. Застосування того чи іншого методу в кожнім конкретному випадку визначається характером забруднення і ступенем шкідливості домішок.

Сутність механічного методу полягає в тому, що зі стічних вод шляхом відстоювання і фільтрації віддаляються механічні домішки. Грубо дисперсні частки в залежності від розмірів уловлюються ґратами, ситами, піскопастками, септиками, навовловлючами різних конструкцій, а поверхневі забруднення – нафтопастками, бензомаслопастками, відстійниками й ін. Механічне очищення дозволяє виділяти з побутових стічних вод до 60-75% нерозчинних домішок, а з промислових до 95%, багато хто з який як коштовні домішки, використовуються у виробництві.

Хімічний метод полягає в тім, що в стічні води додають різні хімічні реагенти, що вступають у реакцію з забруднювачами й осаджують їх у виді нерозчинних опадів. Хімічним очищенням досягається зменшення нерозчинних домішок до 95% і розчинних до 25%

При фізико-хімічному методі обробки зі стічних вод віддаляються тонко дисперсні і розчинені неорганічні домішки і руйнуються органічні і речовини, що погано окисляються, найчастіше з фізико-хімічних методів застосовується коагуляція, окислювання, сорбція, екстракція і т.д. Широке застосування знаходить також електроліз. Він полягає в руйнуванні органічних речовин у стічних водах і витягу металів, кислот і інших неорганічних речовин. Електролітичне очищення здійснюється в особливих спорудженнях - електролізерах. Очищення стічних вод за допомогою електролізу ефективні на свинцевих і мідних підприємствах, у лакофарбовій і деяких інших областях промисловості.

Забруднені стічні води очищають також за допомогою ультразвуку, озону, іонообмінних смол і високого тиску, добре зарекомендувала себе очищення шляхом хлорування.

Серед методів очищення стічних вод велику роль повинний зіграти біологічний метод, заснований на використанні закономірностей біохімічного і фізіологічного самоочищення рік і інших водойм. Є кілька типів біологічних пристроїв по очищенню стічних вод: біофільтри, біологічні ставки й аэротен0ки.

У біофільтрах стічні води пропускаються через шар грубозернистого матеріалу, покритого тонкою бактеріальною плівкою. Завдяки цій плівці інтенсивно протікають процеси біологічного окислювання. Саме вона служить діючим початком у біофільтрах.

У біологічних ставках в очищенні стічних вод беруть участь всі організми, що населяють водойму.

Аеротенки - величезні резервуари з залізобетону. Тут очищає початок - активний іл з бактерій і мікроскопічних тварин. Усі ці живі істоти бурхливо розвиваються в аеротенках, чому сприяють органічні речовини стічних вод і надлишок кисню, що надходить у спорудження потоком подаваного повітря. Бактерії склеюються в хлоп’я і виділяють ферменти, мінералізуючи органічні забруднення. Мул із хлоп’ями швидко осідає, відокремлюючи від очищеної води. Інфузорії, джгутикові, амеби, коловертки й інші дрібні тварини, пожираючи бактерії, що не сліпаються в хлоп’я, омолоджують бактеріальну масу мулу.

Стічні води перед біологічним очищенням піддають механічної, а після її для видалення хвороботворних бактерій і хімічному очищенню, хлоруванню рідким чи хлором хлорним вапном. Для дезінфекції використовують також інші фізико-хімічні прийоми (ультразвук, електроліз, озонування й ін.)

Біологічний метод дає великі результати при очищенні комунально-побутових стоків. Він застосовується також і при очищенні відходів підприємств нафтопереробної, целюлозно-паперової промисловості, виробництві штучного волокна.

На стадії попереднього ущільнення активного мулу найбільше поширення одержали відстоювання і флотація. Переваги флотаційного згущення суспензії активного мулу:

o  простота апаратурного оформлення способу;

o  незначна тривалість процесу;

o  задовільні показники згущення суспензії активного мулу (ступінь згущення 3,0-5,0);

o  не потрібно попередня реагентна обробка.

Досить широке поширення одержала напірна флотація для ущільнення надлишкового активного мулу. Сутність її полягає в насиченні води повітрям зі значним перенасиченням їм, що забезпечується створенням надлишкового тиску протягом деякого часу. При зниженні тиску до атмосферного починають виділятися дрібні пухирці повітря, що і флотують, що містяться у воді частки домішок.

При використанні такого методу для зневоднювання надлишкового активного мулу мікробну біомасу можна згустити в 305 разів. Таку ступінь згущення варто вважати гарної при досить простому апаратурному оформленні процесу напірної флотації. Однак утрати мікробної біомаси з проясненої іловою водою при згущенні активного мулу напірною флотацією в деяких випадках порівняно великі.

Для зменшення втрат мікробної біомаси і підвищення ступеня згущення у вихідну суспензію активного мулу перед флотацією іноді додають реагенти, наприклад розчини чи електролітів поліелектролітів.

Інтенсифікація процесу флотації досягається також введенням в суспензію активного мулу, що згущається.

Дослідження показали, що одним з ефективних методів попереднього ущільнення активного мулу є також електрофлотація. Ступінь згущення активного мулу електрофлотаціей складає 3-5 при вихідній концентрації 0,6-1,0% абсолютно сухих речовин, а енерговитрати складають близько 1-2 квт. ч на 1 м3 вихідній суспензії. Найбільший вплив на процес електрофлотації робить щільність струму.

Для підвищення ступеня витягу біомаси активного мулу варто вводити у вихідну суспензію мінеральні чи коагулянти синтетичні флокулянти.

Високоефективним методом згущення стічних вод і надлишкового активного мулу є центрифугування. Переваги способу - простота, економічність і низька вологість згущеного продукту; недолік - велике віднесення твердої фази з проясненою рідиною (фугатом), що приводить до необхідності додаткової стадії очищення фугата, наприклад сепаруванням.

Для зневоднювання стічних вод і надлишкового активного мулу найбільш ефективні, осадові горизонтальні центрифуги зі шнековим вивантаженням осаду. Перевага цих центрифуг - висока продуктивність при низькій питомій витраті енергії і масі. Недоліки - невисокий ступінь згущення осідання, а також швидкий знос шнека і ротора.

Всебічні дослідження безреагентного центрифугування стічних вод і надлишкового мулу, показали можливість практичного використання цього способу. Досліджено новий спосіб обробки надлишкового активного мулу, що включає центрифугування суспензії активного мулу, що відбирається з вторинних відстійників

Для підвищення ефективності центрифугування застосовують різні хімічні реагенти, зокрема синтетичні флокулянти. Обробка флокулянтами катіонного типу дозволяє підвищити ефективність затримки сухої речовини до 95-99 %.

Використання центрифуг для механічного зневоднювання опадів первинних відстійників являє собою один з перспективних способів, особливо при застосуванні флокулянтів.

Високий ступінь згущення твердої фази може бути досягнута на тарілчастих сепараторах.

Відомо, що ефективність згущення суспензії активного мулу з використанням сепараторів істотно залежить від попередньої термореагентної обробки. Ефективність режиму термореагентної підготовки суспензії активного мулу до згущення перевірена в промислових умовах.

Технологічна схема зневоднювання активного мулу з попередньої термореагентної обробкою, ущільненням напірною флотацією і з наступним згущенням у центрифугах і сепараторах представляється перспективної і практичний.

Для кондиціонування активного мулу й опадів первинних відстійників і інтенсифікацій процесу згущення можна використовувати поряд з тепловою і реагентною обробкою й інші способи, наприклад з додаванням золи, зокрема отриманої від спалювання опадів стічних вод. Практичний і науковий інтерес представляє флокуляціонно-центробіжний спосіб згущення суспензій.

Слід зазначити, що термореагентна обробка не тільки підсилює утворення агрегатів часток квазитвердой фази біосуспензиї, але і приводить до знешкодження одержуваного надалі готового продукту, що дуже важливо при використанні біомаси мікроорганізмів як кормову добавку. Іноді високий ефект флокуляції досягається тільки при аеробній стабілізації і термообробки суспензії.

Проте, виробництво і застосування цих засобів, особливо в екологічно несприятливих регіонах України, є економічно вигідним і доцільним по багатьох показниках:

-   зменшуються дози реагентів у 2-3 рази;

-   збільшується швидкість процесу коагуляції;

-   забезпечується глибоке очищення води по великому спектрі показників;

-   зменшується обсяг осаду у 2-3 рази і з'являється можливість його утилізації;

-   знижуються витрати хлору і ризик утворення токсичних хлороорганічних з'єднань;

-   відпадає необхідність коригування рН;

-   поліпшуються умови експлуатації устаткування тощо.

Все це дозволяє без будь-яких капітальних витрат збільшити продуктивність споруджень по очищенню питної води на 20-40%.

ВИСНОВОК

 

Захист водних ресурсів від виснаження і забруднення і їхнього раціонального використання для нестатків народного господарства - одна з найбільш важливих проблем, що вимагають невідкладного рішення. У Росії широко здійснюються заходи щодо охороні навколишнього Середовища, зокрема по очищенню виробничих стічних вод.

Одним з основних напрямків роботи з охорони водяних ресурсів є впровадження нових технологічних процесів виробництва, перехід на замкнуті (безстічні) цикли водопостачання, де очищені стічні води не скидаються, а багаторазово використовуються в технологічних процесах. Замкнуті цикли промислового водопостачання дадуть можливість цілком ліквідувати скид стічних вод у поверхневі водойми, а свіжу воду використовувати для поповнення безповоротних утрат.

У хімічній промисловості намічене більш широке впровадження мало відхідних і безвідхідних технологічних процесів, що дають найбільший екологічний ефект. Велика увага приділяється підвищенню ефективності очищення виробничих стічних вод.

Значно зменшити забруднення води, що скидається підприємством, можна шляхом виділення зі стічних вод коштовних домішок, складність рішення цих задач на підприємствах хімічної промисловості складається в різноманітті технологічних процесів і одержуваних продуктів. Слід зазначити також, що основна кількість води в галузі витрачається на охолодження. Перехід від водяного охолодження до повітряного дозволить скоротити на 70-90 % витрати води в різних галузях промисловості. У цьому зв'язку украй важливими є розробка і впровадження новітнього устаткування, що використовує мінімальну кількість води для охолодження.

Істотний вплив на підвищення водообороту може зробити упровадження високоефективних методів очищення стічних вод, зокрема фізико-хімічних, з яких одним з найбільш ефективних є застосування реагентів. Використання реагентного методу очищення виробничих стічних вод не залежить від токсичності присутніх домішок, що в порівнянні зі способом біохімічного очищення має істотне значення. Більш широке впровадження цього методу як у сполученні з біохімічним очищенням, так і окремо, може деякою мірою вирішити ряд задач, зв'язаних з очищенням виробничих стічних вод.

У найближчій перспективі намічається впровадження мембранних методів для очищення стічних вод.

На реалізацію комплексу заходів для охорони водних ресурсів від забруднення і виснаження у всіх розвитих країнах виділяються асигнування, що досягають 2-4 % національного доходу орієнтовно, на прикладі США, відносні витрати складають (у %) : охорона атмосфери 35,2 % , охорона водойм - 48,0, ліквідація твердих відходів - 15,0, зниження шуму -0,7, інші 1,1. Як видно з прикладу, велика частина витрат - витрати на охорону водойм, витрати, зв'язані з одержанням коагулянтів і флокулянтів, частково можуть бути знижені за рахунок більш широкого використання для цих цілей відходів виробництва різних галузей промисловості, а також скидів, що утворяться при очищенні стічних вод, особливо надлишкового активного мулу, якім можна використовувати як флокулянт, точніше біофлокулянт.

Таким чином, охорона і раціональне використання водних ресурсів - це одне з ланок комплексної світової проблеми охорони природи

 

ЛІТЕРАТУРА

 

1.       Балацкий О.Ф., Мельник Л.Г. и др.. Екологія и экономика. – К.: Урожай, 1986.

2.       Барановський В. Территориальная модель исследования устойчивого экологического развития Украины//Экономика Украины. – 1998. - №8, с.76-82.

3.       Бем І., Федорищева А. Техногенний процес природокористування// Економіка України. – 1993. - №10, с.3-13.

4.       Білявський Г.О. Основи екології: теорія та практикум. –К.: Лібра, 2002

5.       Вернадський В.И. Проблемы биогеохимии. – М.:Наука, 1980.

6.       Владимиров А.М. и др.. Охрана окружающей среды. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991.

7.       Вронский В.А. Прикладная экология: учебное пособие. - Ростов н/д.: Феникс, 1996.

8.       Ганджа І.М. Науково – технічний прогрес і здоровя людини. – к.: здоровя, 1987. – 24с.

9.       Горєв Л.М., Яцюк М.С. Водне господарство України. – 1998. - №№5-6.

10.    Горлицкий Б.А. Вестник экологии. – 1996. - №№ 1-2.

11.    Данилишин Б.М.та ін. Природо-ресурсний потенціал сталого розвитку України. – К.:РВПС України,, 1999. – 716 с.

12.    Довідник природних ресурсів Житомирщини. – Житомир:Льонок. – 1993.

13.    Екологія і закон. Екологічне законодавство України. Відп. ред. Андрейцев В.І. – К.: Юрінком Інтер, 1998.

14.    Екологічна ситуація Житомирщини. Статистичний збірник./За ред. П.П. Михайленка. – К.:НДІ статистики Держкомстату України, 1998.

15.    Екологічний звіт „Про стан навколишнього середовища Житомирської області за 1999, 2000, 2001 рр.”- Житомир, 2001

16.    Екологічий звіт „Про стан навколишнього середовища Житомирської області за 2000 р.”- Житомир, 2001

17.    Екологічний звіт „Про стан навколишнього середовища Житомирської області за 2001 р.”- Житомир, 2002

18.    Злобін Ю.А. Основи екології. - К.: Лібра, ТОВ, 1998.

19.    Койлов В.Г. и др. Охрана природы. – Днепропертровск: Промінь, 1984. – 64 с.

20.    Конституція України. – К.: Право, 1996. – 56 с.

21.    Кравців В. Економічний розвиток і екологічна безпек: шлях України//Регіональна економіка. – 1997. - №3, с.97-104.

22.    Лісовський С. Динаміка еколого-економічних параметрів економіки України в період її реформування. – К.: 1997

23.    Максимчук В.Л. та ін. Вода – працівниця.//Водне господарство України. – 1996. – №2.

24.    Мельник Л.Г. Экологическая экономика: Учебник. – Суммы: Университетская книга, 2001;

25.    Міщенко В. Концепція платного природокористування в Україні.// Економікак України. – 1993.

26.    Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Україні. – К.: Мін природи,1992.

27.    Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в україні в 1996 р. – К.: Вид-во Раєвського, 1997.

28.    Природопользование: Учебник / Под ред. Э.А. Арустамова. – М.: Дом “Дашков и К”, 1999.

29.    Статистичний збірник „Довкілля України” за 1999р./Державний комітет статистики України. – К., 2000.

30.    Экология города: Учебник. – К..: Лібра, 2000.