Класифікація методів очищення стічних вод

1.       Стіні води. Класифікація методів очищення стічних вод.

2.       Формування єдиної екологічної системи охорони природних територій на Україні.

1.СТІНІ ВОДИ. КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТОДІВ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД.

Стічні води — будь-які води та атмосферні опади, які відводяться у водойми з територій промислових підприємств і населених пунктів через систему каналізації або самопливом, властивості яких виявилися погіршеними у результаті діяльності людини .

Стічні води можуть бути класифіковані по наступних ознаках:

по джерелу походження:

о              виробничі (промислові) стічні води (що утворюються в технологічних процесах при виробництві або видобутку корисних копалин), відводяться через систему промислової або загальносплавної каналізації

о              побутові (господарсько-фекальні) стічні води (що утворюються в житлових приміщеннях, а також в побутових приміщеннях на виробництві, наприклад, душові кабіни, туалети), відводяться через систему господарчо-побутової або загальносплавної каналізації

о              поверхневі стічні води (діляться на дощові і талі, тобто сніги, що утворюються при таненні, льоду, граду), відводяться як правило через систему зливової каналізації. Виробничі стічні води, на відміну від атмосферних і побутових, не мають постійного складу і можуть бути розділені:

•по складу забруднювачів на:

о              забруднені по перевазі мінеральними домішками

о              забруднені по перевазі органічними домішками

о              забруднені як мінеральними, так і органічними домішками

•по концентрації забруднюючих речовин:

о              із змістом домішок 1—500 міліграм/л

о              із змістом домішок 500—5000 міліграм/л

о              із змістом домішок 5000—30000 міліграм/л

о              із змістом домішок більше 30000 міліграма/л

•по властивостях забруднювачів

•по кислотності:

о              неагресивні (pH 6,5—8)

о              слабоагрессивные (слаболужні — pH 8—9 і слабокислі — pH 6—6,5)

о              сильноагрессивные (сильнолужні — pH>9 і сильнокислі — pH<6)

Очищення стічних вод на підприємствах може здійснюватися за однією з таких схем:

— очищення стічних вод на заводських очисних спорудах;

— очищення стічних вод після їхнього забруднення на заводських, а потім на міських очисних спорудах з подальшим спуском у водойми;

— безперервне очищення промислових вод та розчинів на локальних очисних спорудах протягом певного часу, після чого вони передаються на регенерацію, після регенерації повертаються в оборот та лише після з'ясування неможливості регенерації усереднюються і передаються на заводські очисні споруди та утилізуються.

Способи очищення забруднених промислових вод можна об'єднати в такі групи: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні, комплексні (рис. 1).

Рис. 1. Класифікація способів очищення стічних вод

Механічні способи очищення застосовуються для очищення стоків від твердих та масляних забруднень. Механічне очищення здійснюється одним з таких методів:

— подрібнення великих за розміром забруднень у менші за допомогою механічних пристроїв;

— відстоювання забруднень зі стоків за допомогою нафтовловлювачів, пісковловлювачів та інших відстійників;

— розділення води та забруднювачів за допомогою центрифуг та гідроциклонів;

— усереднення стоків чистою водою з метою зниження концентрації шкідливих речовин та домішок до рівня, при котрому стоки можна скидати у водойми або в каналізацію;

— вилучення механічних домішок за допомогою елеваторів, решіток, скребків та інших пристроїв;

— фільтрування стоків через сітки, сита, спеціальні фільтри, а найчастіше — шляхом пропускання їх через пісок;

— освітлення води шляхом пропускання її через пісок або спеціальні пристрої, наповнені композиціями або мінералами, здатними поглинати завислі частки.

Вибір схеми очищення води від завислих часток та нафтопродуктів залежить від виду та кількості забруднень, необхідного ступеня очищення.

Фізико-механічні способи очищення стоків та води базуються на флотації, мембранних методах очищення, азотропній відгонці.

Флотація — процес молекулярного прилипання частинок забруднень до поверхні розподілу двох фаз (вода — повітря, вода — тверда речовина). Процес очищення СПАР, нафтопродуктів, волокнистих матеріалів флотацією полягає в утворенні системи "частинки забруднень — бульбашки повітря", що спливає на поверхню та утилізується. За принципом дії флотаційні установки класифікуються таким чином:

— флотація з механічним диспергуванням повітря;

— флотація з подачею повітря через пористі матеріали;

— електрофлотація;

— біологічна флотація.

Зворотний осмос (гіперфільтрація) — процес фільтрування стічних вод через напівпроникні мембрани під тиском. При концентрації солей 2—5 г/л повинен бути тиск до 1 МПа, а при концентрації солей 10—30 г/л — близько 10 МПа.

Ультрафільтрація — мембранний процес розподілу розчинів, осмотичний тиск котрих малий. Застосовується для очищення стічних вод від високомолекулярних речовин, завислих частинок та колоїдів.

Електродіаліз — процес сепарації іонів солей в мембранному апараті, котрий здійснюється під впливом постійного електричного струму. Електродіаліз застосовується для де-мінералізації стічних вод. Основним обладнанням є електро-діалізатори, що складаються з катіонітових та аніонітових мембран.

Хімічне очищення використовується як самостійний метод або як попередній перед фізико-хімічним та біологічним очищенням. Його використовують для зниження корозійної активності стічних вод, видалення з них важких металів, очищення стоків гальванічних дільниць, для окислення сірководню та органічних речовин, для дезинфекції води та її знебарвлення.

Нейтралізація застосовується для очищення стоків гальванічних, травильних та інших виробництв, де застосовуються кислоти та луги. Нейтралізація здійснюється шляхом змішування кислих стічних вод з лугами, додаванням до стічних вод реагентів  або фільтруванням через нейтралізуючі матеріали

Окислення застосовується для знезараження стічних вод від токсичних домішок (мідь, цинк, сірководень, сульфіди), а також від органічних сполук. Окислювачами є хлор, озон, кисень, хлорне вапно, гіпохлорид кальцію тощо.

Розглянемо фізико-хімічні методи.

Коагуляція — процес з'єднання дрібних частинок забруднювачів в більші за допомогою коагулянтів. Для позитивно заряджених частинок коагулюючими іонами є аніони, а для негативно заряджених — катіони. Коагулянтами є вапняне молоко, солі алюмінію, заліза, магнію, цинку, сірчанокислого кальцію, вуглекислого газу тощо. Коагулююча здатність солей тривалентних металів в десятки разів вища, ніж двовалентних і в тисячу разів більша, ніж одновалентних.

Флокуляція — процес агрегації дрібних частинок забруднювачів у воді за рахунок утворення містків між ними та молекулами флокулянтів. Флокулянтами є активна кремнієва кислота, ефіри, крохмаль, целюлоза, синтетичні органічні полімери (поліакриламід, поліоксиетилен, поліакрилати, поліетиленаміни тощо).

Для освітлення води одночасно використовуються коагулянти та флокулянти, наприклад, сірчанокислий алюміній та поліакриламід ППА. Коагуляція та флокуляція здійснюються у спеціальних ємностях та камерах.

При очищенні води використовується і електрокоагуляція — процес укрупнення частинок забруднювачів під дією постійного електричного струму.

Сорбція — процес поглинання забруднень твердими та рідкими сорбентами (активованим вугіллям, золою, дрібним коксом, торфом, селікагелем, активною глиною тощо). Адсорбційні властивості сорбентів залежать від структури пор, їхньої величини, розподілу за розмірами, природи утворення. Активність сорбентів характеризується кількістю забруднень, що поглинаються на одиницю їхнього об'єму або маси (кг/м3).

Розрізняють три види сорбційних процесів очищення стоків: абсорбція, адсорбція, хемосорбція.

Екстракція — вилучення зі стічних вод цінних речовин за допомогою екстрагентів, котрі повинні мати такі властивості: високу екстрагуючу здатність, селективність, малу розчинність у воді, мати густину, що відрізняється від густини води, невелику питому теплоту випаровування, малу теплоємність, бути вибухобезпечними та нетоксичними, мати невелику вартість.

Іонний обмін базується на вилученні зі стічних вод цінних домішок хрому, цинку, міді, ПАР за рахунок обміну іонами між домішками та іонітами (іонообмінними смолами) на поверхні розподілу фаз "розчин — смола". Основною властивістю іонітів є їхня поглинальна здатність — обмінна ємність (кількість грам-еквівалентів у стічній воді, що поглинається їм3 іоніту до повного насичення).

Після механічних, хімічних та фізико-хімічних методів очищення у стічних водах можуть знаходитись різноманітні віруси та бактерії. Тому з метою запобігання захворюванням стічні води перед повторним використанням для побутових потреб підлягають біологічному очищенню.

Стерилізація води здійснюється шляхом нагрівання, хлорування, озонування, обробки ультрафіолетовими променями, біообробки, електролізу срібла, коли анодом є срібний електрод, а катодом — вугілля. Другий метод електролізної обробки води полягає в додаванні до води кухонної солі, котра при пропусканні струму розкладається, виділяючи вільний хлор.

Залежно від мікроорганізмів, котрі беруть участь у руйнуванні органічних речовин, розрізняють аеробне (окислювальне) та анаеробне (відновлювальне) біологічне очищення стічних вод.

У виробничих умовах часто доводиться використовувати комплексні методи очищення, котрі базуються на механічних, хімічних, фізико-хімічних, біологічних способах та пристроях для вилучення забруднень.

2.ФОРМУВАННЯ ЄДИНОЇ ЕКОЛОГІЧНОЇ СИСТЕМИ ОХОРОНИ ПРИРОДНИХ ТЕРИТОРІЙ НА УКРАЇНІ.

Створення екологічної системи (екомережі) - формування взаємообумовленого комплексу природних охоронних територій, що забезпечують екологічну рівновагу, біорізноманіття ландшафтів і чистоту біосфери. Створення науково-обґрунтованої екомережі передбачає забезпечення сприятливих екологічних умов для життя органічного світу; відтворення і збереження рідкісних природних об'єктів, ресурсів або територіальних комплексів; задоволення наукових і культурних потреб суспільства, створення передумов для збалансованого використання земельних, водних, лісових ресурсів та сталого розвитку території; збереження біорізноманіття, захист життєво важливих екологічних процесів, екосистем і ландшафтів.

Формування екомережі сприятиме поліпшенню екологічного стану довкілля через регулювання гідрологічного режиму, зменшення ерозії ґрунтів, пом'якшення мікроклімату, стабілізацію малого кругообігу речовин, збереження відновних ресурсів, підтримку природного балансу. Екомережа є першою активною формою охорони природи, головною метою якої є відновлення природної територіальної і функціональної цілісності екосистем у поєднанні із збалансованим їх використанням.

Завданням екомережі є відновлення генетичної, екологічної і функціональної нерозривної єдності біосистем. Побудова екомережі є досить складною і тривалою, бо вимагає поєднання і оптимізації багатьох елементів природної і соціальної сфер.

Центральне місце в екомережі належить природним ядрам, які включають території абсолютного заповідання - біосферні заповідники, природні заповідники, заказники, урочища і заповідні зони, у яких слід проводити наукові дослідження і спостереження за змінами природного середовища. Природні ядра (ядра біорізноманіття або ключові природні території) - це території збереження генетичного, видового, екосистемного і ландшафтного різноманіття, а також середовище існування організмів. Вони характеризуються великою різноманітністю видів, форм ландшафтів і середовищ існування. їхня площа повинна бути не меншою 500-600 га.

Екокоридори - просторові, витягнутої конфігурації структури, що сполучають між собою природні ядра і включають наявне біорізноманіття та середовище його існування. Головною їхньою функцією є забезпечення: підтримання процесів розмноження, обміну генофонду, міграції видів, поширення видів на суміжні території, підтримання екологічної рівноваги. Це можуть бути заборонені смуги вздовж великих річок, навколо озер та інших водойм, підніжжя височин, поля і ґрунтозахисні лісові насадження, захисні смуги вздовж залізничних і шосейних доріг, які з'єднують між собою окремі об'єкти з різним режимом охорони. Такий підхід дає змогу усім неурбанізованим територіям функціонувати як єдине екологічне ціле і забезпечувати вільну міграцію тварин і поширення рослин .

Території природного розвитку призначені для підвищення ефективності екомережі. В більшості випадків це потенційні природні ядра. Сюди можуть бути віднесені заказники з вільним режимом заповідання, у яких використання природних багатств поєднується із збереженням цінних природних систем, організацією відпочинку населення і пропаганди природоохоронних знань. До екомережі доцільно залучати пам'ятки природи, садово-паркового мистецтва, ботанічні й зоологічні сади та інші невеликі за площею, але цінні об'єкти живої та неживої природи.