Виды сточных вод: на какие категории они подразделяются согласно Водному кодексу и ГОСТам, классификация по механизму образования, типы загрязнителей, очистка

Определение

К сточным водам предприятия относятся воды, которые после использования в промышленном цикле загрязняются промышленными отходами.

Почти каждая промышленность использует воду в производственном процессе, который загрязняет ее отходами и может изменить ее физические свойства, такие как температура. Сейчас на современных предприятиях сточные воды разделяют на категории по составу, по условиям отведения и очистки, а также дальнейшего использования в замкнутом цикле водоснабжения.

Типы согласно Водному кодексу и ГОСТам

Водный кодекс РФ относится к СВ:

1. Дождь и таяние. Дождевая вода возникает при осадках, к ним же можно отнести и талую воду, которая образуется при таянии снежно-ледяных масс. Дождевой сток отличается от других категорий сточных вод эпизодическим характером и резкой неравномерностью качества и объема; в нем содержится много нерастворенных минеральных примесей, а также загрязнений органического происхождения. Дождевая вода может серьезно загрязнять водоемы нитратами, сульфатами магния и натрия, вымытыми из почвы минеральными удобрениями и пестицидами. В результате в воде может появиться избыток питательных веществ (азот, калий, фосфор), что вызывает нарушение их естественной циркуляции.
2. Инфильтрация — к этой категории относятся подземные воды, которые образуются при инфильтрации атмосферных вод через поры и трещины в горных породах.
3. Орошение – образуется на поверхности земли путем промывки асфальтобетонных и цементобетонных покрытий дорог к населенным пунктам и промышленным зонам.
4. Дренаж. Сброс таких вод осуществляется дренажными сооружениями для последующего сброса в водоемы — реки, озера, моря.
5. ВС централизованной канализации: вода, поступающая от абонентов в городскую канализацию, а также иная вода, поступающая в систему.
6. Прочие воды: сбрасываются в водный объект после использования или в случае стока с водосборных площадей.

ГОСТ 17.1.1.01 четко связывает понятие «сточные воды» с деятельностью человека, разделяя их на:

• семья;
• производство.

ГОСТ 25150 отдельно выделяет «городские сточные воды» — смесь производственных и бытовых сточных вод, предназначенную для сброса в городскую канализацию.

Выбросы СВ могут быть непрерывными (регулярными) или периодическими.

Механизм образования

Интернет-ресурс Википедия также классифицирует ВВ как продукт деятельности человека, разделяя их на атмосферные (талые и дождевые), воды после орошения, воды с территории промышленных зон до различных предприятий и населенных пунктов.

Эти разные категории связаны между собой двумя оттенками. Их качества ухудшаются после использования человеком, и все они выбрасываются в канализацию или в водоем (самотеком).

SW можно разделить на 3 класса в зависимости от их происхождения.

Производственные (промышленные)

Они образуются при использовании воды на различных стадиях производственных процессов – промывке сырья, водяном охлаждении/орошении готовой продукции, отходов (например, шлака) или оборудования, добычи полезных ископаемых. Большинство технологических процессов приводят к загрязнению воды в результате контакта с газами, жидкостями или твердыми веществами.

Промышленные стоки являются наиболее загрязненными из-за разнообразия и концентрации веществ, которые в них попадают.

Сточные воды этого типа содержат много экологических токсинов (загрязнителей) (цианиды, медь, азот, ртуть, фенол, свинец, нефтепродукты, радиоактивные отходы), которые токсичны для природы и человека, способны уничтожать все формы жизни на больших территориях в течение многих лет годы.

Состав промышленных сточных вод зависит от типа производства. При отлаженных процессах расход сточных вод и концентрация загрязняющих веществ обычно имеют стабильные, постоянные величины.

Хозяйственно-бытовые

Другие названия сточных вод – бытовые, бытовые и фекальные. Это ОСВ от деятельности человека и после бытового использования воды потребителем.

Этот вид ТО поступает из туалетов, душевых, ванных комнат, столовых, кухонь, производственных санузлов и других бытовых помещений.

Наиболее важные загрязнители имеют биогенную природу (экскременты, омертвевшая кожа, частицы пищи). Кроме того, эти воды содержат много веществ, связанных с хозяйственной деятельностью (например, различные поверхностно-активные вещества).

Поверхностные или атмосферные

Эта категория имеет еще одно название – ливневые стоки.

В свою очередь, этот вид подразделяется на дождевые и талые, их источники:

• дождь;
• снег;
• лед;
• градусов.

Их собирают на различных рукотворных объектах:

• на проезжей части;
• на месте технологических установок;
• в граничащих областях;
• кровли зданий и сооружений в процессе выпадения осадков, таяния снега.

Поверхностные воды обычно собирают пыль (от частиц грунта, песка, глины, шинной резины, строительных материалов, сажи), нефтепродукты (гидравлические жидкости, масла, мазут, дизельное топливо, бензин), соли и оксиды металлов, в том числе цветных и тяжелые — осаждаются от выхлопных газов, выбросов ТЭЦ.

Читайте также: Сжигание отходов в печи, пиролизной установке, инсинераторе: перечень веществ, выбрасываемых в воздух, применение золы, сжигание на предприятии и вблизи зданий

Состав

В воде промышленные отходы образуют сложные многокомпонентные смеси, трудно удаляемые. Характер загрязнения при выбросе зависит от отрасли и перерабатываемых материалов. Для наглядного примера приведем таблицу состава выбросов от различных предприятий.

Классификация сточных вод различных предприятий
Металлургическая промышленность	Минеральные примеси, пыль, грязь, песок, ракушки, масла, тяжелые металлы, кислоты
Целлюлозно-бумажная промышленность	Волокна, селен, хлор, диоксид серы, скипидар
Машиностроение	Нефтепродукты, фенолы, взвешенные вещества
Нефтеперерабатывающая промышленность	Нефтепродукты, сульфаты, взвешенные вещества, хлориды
Птицефабрики и мясокомбинаты	Азот, фосфор, калий, вирусы и бактерии
Рыболовная индустрия	Жиры, растительные масла, белки, минералы
Нефтяная промышленность	Сероводород, парафины, аммиак, меркаптаны, сульфиды, фенолы, нефтепродукты, минеральные соли, азот аммонийный
Производство пластика	Фенолы, пластификаторы
Горнодобывающая и перерабатывающая промышленность	Тяжелые металлы, кислоты, органические растворители
Угольная промышленность	Взвешенные вещества (угольная пыль и частицы попутных пород), нефтепродукты в виде нефтепродуктов
Текстильная промышленность	Минеральные и органические примеси, реагенты, моющие средства, волокна и взвешенные вещества
Консервное производство	Взвешенные вещества, хлориды аммонийного азота, сульфаты, эфирорастворимые вещества, фосфор
Производство сахара и крахмала	Азот, калий, кальций и фосфор
Молочная промышленность	Молочная сыворотка

Химические и физико-химические методы очистки

Группа методов, показанная на рисунке 5, используется для очистки от растворенных и взвешенных твердых частиц.

Физико—химические методы очистки сточных вод

К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся сорбция, аэрация, коагуляция, экстракция, выпаривание, флотация, электролиз, ионный обмен, кристаллизация. Химические методы включают нейтрализацию, окисление и восстановление.

Рассмотрим методы первой группы:

Таблица 4 – Физические и химические методы очистки

Сорбция	Абсорбент (твердое тело) погружается в воду с растворенными загрязняющими веществами и поглощает их.
Выдержка	Метод основан на способности некоторых видов загрязняющих веществ растворяться в жидкости, не смешивающейся со сточными водами (например, в гексане). При добавлении такой жидкости в сточные воды в нее переходят загрязняющие вещества. При последующем удалении последних из сточных вод загрязнение сточных вод уменьшается. Этот метод удаляет фенолы и жирные кислоты.
Аэрация	Метод удаляет летучие вещества, такие как сульфиды, сероводород, а также поверхностно-активные вещества (ПАВ) за счет окисления кислородом и перехода загрязняющих веществ в газовую фазу.
Флотация	Загрязнения удаляются путем насыщения воды мелкими пузырьками воздуха, к которым прикрепляются загрязняющие частицы (нефтепродукты, жир, волокна) и всплывают на поверхность вместе с пузырьками.
Коагуляция	Коагулянты (сульфат, сульфат, хлорное железо, сульфат алюминия, алюминат натрия) при добавлении в воду образуют гелеобразные хлопья гидроксида железа и алюминия, которые захватывают коллоидные взвешенные частицы в сточных водах и оседают на дно. Для ускорения коагуляции в воду добавляют флокулянты (например, полиакриламид, активированную кремневую кислоту), за счет этого хлопья становятся грубее и крепче. Активный ил используется для удаления органических примесей, а сам процесс называется биокоагуляцией.
Ионный обмен	Очистка воды осуществляется за счет процесса обмена между ионами сточных вод и ионами, присутствующими на поверхности твердофазного ионита. Этим методом извлекаются ценные примеси, такие как цинк, хром, медь, свинец, ртуть и другие металлы, а также соединения фосфора и мышьяка, ПАВ и радиоактивные вещества.
Испарение	При использовании этого метода загрязняющие вещества отгоняются вместе с циркулирующим водяным паром. Отделение примесей затем проводят раствором щелочи. Метод используется для удаления летучих веществ.
Кристаллизация	Метод основан на выделении твердой кристаллической фазы из растворов, расплавов и газов. При изменении температуры загрязненных вод получаются пересыщенные растворы находящихся в них веществ, которые затем превращаются в кристаллы.
Электролиз	Этот метод разрушает органические вещества за счет электрохимического окисления на аноде или регенерирует кислоты, щелочи, металлы.

Химические методы очистки сточных вод

Химическая очистка воды основана на химических реакциях реагентов с загрязняющими веществами в водном растворе и нейтрализации последних путем перевода их в неопасные соединения или связывания загрязняющих веществ в нерастворимые комплексы. Химические процессы при очистке воды протекают с одинаковой скоростью в произвольном объеме жидкости, поэтому этот метод считается продуктивным. Химическая очистка на предприятиях является основой для подачи оборотной воды и обезвреживания технической воды.

Характеристики методов очистки представлены в таблице.

Таблица 5 – Характеристики химических методов очистки

Нейтрализация	При использовании метода оптимизируют кислотно-щелочной баланс, исходя из протекания реакции нейтрализации между кислой и щелочной средой с образованием солей.
Окисление	Под действием хлора и его соединений, проявляющих сильные окислительные свойства, изменяются формы целевых веществ. Болезнетворные микроорганизмы погибают, токсичные органические вещества окисляются и становятся менее вредными.
Восстановление	На основе метода окисленные формы токсичных металлов хрома, мышьяка, ртути, свинца и никеля доводят до молекулярного состояния для дальнейшего разделения методами коагуляции, флотации, осаждения и связывания на фильтрах для химводоочистки.

Методы биологической очистки

Биоремедиация основана на использовании жизнедеятельности микроорганизмов (бактерий). Бактерии очищаются путем окисления органических веществ, растворенных в загрязненной воде. Биохимический метод позволяет избавиться от органических загрязнителей, оставшихся в воде после механической очистки, на 90% и более.

Сооружения (станции) для биоочистки подразделяются на два типа:

1. Биологические станции, где биологическая очистка проводится в условиях, приближенных к естественным (например, в биопрудах, ирригационных или фильтрационных полях). Процесс очистки происходит медленно за счет поступления кислорода в воду биологических прудов и в почву, а также в результате деятельности минерализующих микроорганизмов, окисляющих органические загрязнения.
2. Очистные сооружения, на которых очистка воды осуществляется в искусственно регулируемой среде (например, аэротенки и биологические фильтры). В этих установках создаются условия, ускоряющие процесс биоремедиации.

Очищенная вода окончательно обеззараживается перед сбросом в водоемы для уничтожения оставшихся патогенных микроорганизмов.

Особенности очистки сточных вод для предприятий разных отраслей

Объемы потребления и сброса сточных вод, виды загрязнения, площади для анализа сточных вод, контролируемые показатели, методы очистки и используемое оборудование определяются отраслью и интенсивностью производства.

В городах с развитой промышленностью на предприятия и организации приходится 63% водопотребления и загрязнения. Рассмотрим функции методов, применяемых для очистки сточных вод промышленностью.

Особенности отведения сточных вод в нефтеперерабатывающей промышленности

Нефтесодержащие сточные воды являются серьезным источником многолетнего загрязнения водоемов. Вещества, содержащиеся в нефти (углеводороды, органические кислоты), образуют на воде пленку, нарушающую газообмен между водоемом и атмосферой, что приводит к гибели гидробионтов от недостатка кислорода.

Качество и состав сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий регламентируются нормативными документами, в которых указаны предельно допустимые концентрации (ПДК) нефтепродуктов и связанных с ними минеральных и органических соединений.

Комплексы очистных сооружений нефтеперерабатывающих заводов очищают нефтесодержащие воды в следующем порядке:

Таблица 6 – Этапы водоподготовки на нефтеперерабатывающих заводах

1	Механическая очистка	Крупные примеси и масляные пленки	Нефтеуловители, песколовки, гидроциклоны Дополнительные отстойники шлама
2	Физико-химическая очистка	Коллоидные и растворенные соединения	Флотация, адсорбция, коагуляция и флокуляция
3	Биохимическая очистка	Растворенные органические соединения	Аэротенки и отстойники
4	Дезинфекция	Патогенные организмы	Озонирование, ультрафиолетовая дезинфекция

Особенности отведения сточных вод на текстильных предприятиях

Особенностью сточных вод предприятий текстильной промышленности является содержание в них красителей, реагентов, примесей, соединений тяжелых металлов, ПАВ (синтетических ПАВ), волокон, вредных органических соединений и др.

Очистка сточных вод текстильных предприятий основана на применении механических, химических и биологических методов очистки. В зависимости от особенностей добычи механическая и химическая очистка может применяться как для окончательной очистки перед спуском в водоем, так и в качестве предварительной очистки. Механическая очистка воды применяется путем флотационной очистки с предварительной химической очисткой сточных вод. При этом достигается выход 90–95 % взвешенных веществ; биохимическое потребление кислорода (БПК) в этом случае снижается на 20-50%, а цветность до 50% и более.

Характеристика сточных вод прачечных предприятий и автомоек

Прачечные и автомойки производят большое количество сточных вод. В состав входят поверхностно-активные вещества, в том числе анионные (ПАВ) и неионогенные синтетические ПАВ (ПАВ) (детергенты, детергенты, отбеливатели), взвешенные вещества (в том числе эмульгированный шлам), соли жесткости, красители, нефтепродукты, механические частицы и тканевые волокна.

Концентрация загрязнений в сточных водах таких предприятий в 2–3 раза выше, чем загрязнение в составе городских сточных вод.

Еще одна отличительная черта – стойкое пенообразование при смешивании воды из прачечных и автомоек с городскими сточными водами. Поверхностно-активные вещества, попадающие в городские очистные сооружения, препятствуют работе отстойников, увеличивают нагрузку на очистные сооружения и снижают степень очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, в том числе подавляют микробиологическую активность.

Методы и конкретные технологии очистки сточных вод автомоек и прачечных выбраны с учетом характеристик загрязняющих веществ.

Особенности отведения сточных вод на животноводческих и птицеводческих фермах

30% водопотребления и сточных вод приходится на сельское хозяйство. Водные ресурсы используются для снабжения ферм, орошения земель и т.д.

Сельскохозяйственные сточные воды содержат до 10 граммов на литр химических компонентов, опасных для живых организмов. Кроме того, они часто содержат частицы почвы.

Сточные воды содержат неорганические (калий, фосфор, азот) и органические (удобрения, пестициды, фунгициды, гербициды и инсектициды) компоненты. Эти вещества опасны и вызывают отравление вплоть до летального исхода.

Сбрасываемые с животноводческих и птицеводческих комплексов воды характеризуются микробным и органическим загрязнением. Для оценки степени и состава загрязнения может быть проведен микробиологический и паразитологический анализ сточных вод.

При подготовке этих сточных вод к обеззараживанию должно быть обеспечено отстаивание с последующей очисткой. Очистка воды предприятий данной сферы регламентируется МУ 2.1.5.800-99 «Организация государственного санитарно-эпидемиологического надзора за обезвреживанием сточных вод». Методические указания».

Нормирование

Существует два принципиально разных сценария утилизации сточных вод:

• очищенные и неочищенные сточные воды сбрасываются в ливневую или бытовую канализацию;
• очищенные сточные воды сбрасываются в водоем или водоток участником хозяйственной деятельности.

В первом случае использование водных ресурсов предприятиями регулируется федеральным законом «О водоснабжении и водоотведении». Все предприятия, которые сбрасывают отходы в водоемы или канализацию, должны получить разрешение природоохранных органов.

На основании Постановления Правительства Российской Федерации от 29 июля 2013 г. № 644 введены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ для сточных вод предприятий, превышение которых недопустимо.

Взвешенное вещество	мг/дм3	300
БИР5	мг/дм3	300
Наложенным платежом	мг/дм3	500
Общий азот	мг/дм3	50
Общий фосфор	мг/дм3	12
Нефтепродукты	мг/дм3	10
Хлор и хлорамины	мг/дм3	5
Соотношение ХПК:БПК5		2,5
Фенолы	мг/дм3	5
Сульфиды	мг/дм3	1,5
Сульфаты	мг/дм3	1000
Хлориды	мг/дм3	1000
Алюминий	мг/дм3	5
Железо	мг/дм3	5
Марганец	мг/дм3	1
Медь	мг/дм3	1
Цинк	мг/дм3	1
Хром простой	мг/дм3	0,5
Хром шестивалентный	мг/дм3	0,05
Никель	мг/дм3	0,25
Кадмий	мг/дм3	0,015
Вести	мг/дм3	0,25
Мышьяк	мг/дм3	0,05
Меркурий	мг/дм3	0,005
Водородный индекс (pH)	единицы	6-9
Температура	ºC	+40
Толстый	мг/дм3	50
Летучие органические соединения (ЛОС) (включая толуол, бензол, ацетон, метанол, бутанол, пропанол, их изомеры и алкильные производные по общему содержанию ЛОС)	мг/дм3	20
ПАВ неионогенные	мг/дм3	10
ПАВ анионные	мг/дм3	10
Полихлорированные дифенилы (всего ПХД)	мг/дм3	0,001

Запрещается сброс жидких отходов, если они содержат вещества, для которых не разработаны ПДК. Также запрещается превышение разрешенных объемов сточных вод и выбросов в неустановленных местах или на территории, прилегающей к очистным сооружениям. При превышении ПДК загрязняющих веществ в сбрасываемых предприятием водах может быть наложен штраф в размере до 100 000 рублей или запрет на деятельность на срок до 90 суток.

Во втором случае сбросы отходов предприятий в водные объекты подразделяются на слабозагрязненные и загрязненные, которые перед сбросом в водный объект подлежат очистке. Уровень загрязнения определяется концентрацией примесей. В случае сброса предприятием загрязненных вод в водные объекты или водотоки нормативы предельно допустимых сбросов рассчитываются для каждого предприятия исходя из качества воды до точки сброса и с учетом объемов сброса. Как правило, такая вода требует очистки или отстаивания, даже если она используется исключительно для охлаждения. Расчет предельно допустимых выбросов (ПДВ) производится в индивидуальном порядке.

Методы очистки

Загрязнения можно разделить на:

• механические (нерастворимые частицы);
• химические (ядовитые вещества);
• бактериальные (болезнетворные бактерии и грибы);
• радиация (радиоактивные элементы);
• физические (изменились агрегатное состояние вещества или другие свойства, например температура).

Выбор оптимальных методов очистки возможен только после количественного анализа сточных вод. Степень очистки, выбор эффективного оборудования и фильтрующих элементов зависит от состава загрязнения и количества сточных вод.

Для очистки промышленных отходов используются различные методы и их комбинации. Просеивание, отстаивание и фильтрация относятся к методам механической очистки. Фильтрация – самый распространенный способ очистки воды. В металлургии таким способом очищают до 90% нерастворимых примесей. Но в пищевой промышленности этим методом можно удалить не более 5% загрязнений.

При использовании физико-химических методов очистки применяю реагенты осаждения, электрический ток и изменение температурного режима, замораживание и выпаривание.

Разрешающие документы на сброс промышленных сточных вод

Если открывающаяся компания нанесет ущерб окружающей среде в результате своей деятельности, она должна получить разрешительные документы. Для получения разрешения на водопользование бизнес должен провести анализ сточных вод в аккредитованной лаборатории, где компетентные сотрудники берут пробы воды для исследований. Отбор проб следует проводить после прохождения сточных вод через очистные сооружения. По результатам исследования составляется протокол, в котором указывается содержание вредных примесей. Для получения разрешения Росприроднадзора вредные вещества в протоколе не должны превышать ПДК. Также разработана норма ПДС для каждого отдельного предприятия-водопользователя.

Помимо химического анализа, компания должна:

• провести оценку количества сточных вод, направляемых с предприятия в определенную единицу времени;
• разработать план мероприятий по снижению концентрации вредных веществ, негативно влияющих на окружающую среду;
• согласовать оптимальную точку сброса технической воды;
• собрать полный пакет разрешительной документации.