Очистка сточных хозяйственно-бытовых и промышленных вод не менее важная проблема охраны окружающей среды.
Способы, применяемые для такой очистки, объединяют в группы:
- механическую,
- химическую,
- флотацию,
- биохимическую,
- обеззараживание (дезинфекцию).
Механически очищают сточную воду для выделения находящихся в ней нерастворимых загрязнителей. Для этого ее процеживают, отстаивают и фильтруют.
Для процеживания используют различного рода решетки и сита. Решетки устанавливают на всех очистных станциях независимо от способа подачи стоков: самотеком или под напором. Роль таких устройств — задержание крупных плавающих примесей. Применяют неподвижные решетки и совмещенные с дробилками, на которых частицы размельчаются.
Основную массу мелкой взвеси органического характера выделяют из сточных вод в отстойниках. Взвешенные органические частицы, главным образом песок, осаждают в сооружениях-песколовках.
Более легкие, чем вода, вещества (масла, смолы, нефть, жиры) и всякого рода плавающие на поверхности частицы улавливают в сооружениях, называемых ловушками или уловителями. Например, для смолы применяют смолоуловители. Такие сооружения, как правило, устанавливают на очистных станциях производственных и уличных стоков.
Сточные воды освобождают от суспензии, находящейся во взвешенном состоянии, фильтрами. Они представляют собой сетки из специальных тканей или слой зернистого материала, в толще которого задерживается взвесь. Эти установки главным образом применяют при предварительной механической очистке производственных сточных вод. Как самостоятельный способ их используют для получения производственно-технологической осветленной воды.
Химические способы очистки основаны на введении в стоки реагентов.
Они, вступая в реакцию с находящимися в воде примесями, способствуют выделению нерастворимых и части растворимых веществ, тем самым уменьшая их концентрацию, и реагенты переводят растворимые соединения в нерастворимые или безвредные, содержание которых не влияет на качество воды. Ими можно не только нейтрализовать, но и обесцветить сточные воды.
Электролитический способ близок к химическому. Он основан на пропуске через толщу стока постоянного электрического тока. Образующиеся при этом ионы электролитов направляются к аноду и катоду и, разряжаясь там, образуют новые соединения. Некоторые из них, например гидроксид железа, в дальнейшем действуют как реагенты.
Флотация — это способ, основанный на способности дисперсных частиц всплывать на поверхность вместе с пузырьками воздуха. Это возможно при плотности таких частиц, близкой к единице. Способ флотации обычно применяют для обработки производственных стоков бумажной, нефтяной и других отраслей промышленности.
Биохимические способы очистки сточных вод заключаются в использовании микроорганизмов. Их жизнедеятельность способствует окислению и минерализации органических веществ, находящихся в стоках в виде растворов, коллоидов и суспензий. Применяемые для очистки сооружения называют окислителями и делят на два типа:
специально создаваемые поля или естественные водоемы, в которых процесс очистки протекает в условиях, близких к естественным; биологические фильтры, в которых создают искусственные условия протекания очистительного процесса.
Для биохимической очистки в естественных условиях применяют поля орошения и фильтрации. Здесь питание кислородом идет главным образом за счет его поглощения микроорганизмами непосредственно из воздуха.
Второй тип — это естественные водоемы, превращенные в бассейны. Здесь подпитка кислородом идет за счет его реаэрации через поверхность воды.
Искусственные условия биохимической очистки сточных вод создают в биологических фильтрах и аэротенках. В них процесс очистки протекает значительно интенсивнее, чем в естественных условиях. Однако эти сооружения увеличивают стоимость обезвреживания стоков. Поэтому их применяют после соответствующего технико-экономического обоснования.
Дезинфекции (обеззараживанию) подвергают стоки перед спуском в водоемы. При этом уничтожают болезнетворные микробы и другие бактерицидные загрязнения, чем сокращают вероятность экологических рисков в водной среде. Для обеззараживания наиболее широко применяют хлорирование газообразным хлором или хлорной известью.
В результате очистки из сточной воды удаляют неорганические примеси, присутствующие в ней в виде взвесей, растворенных и коллоидных веществ разной дисперсности. О качестве очистки судят по степени осветления воды и содержанию вредных растворов, концентрация которых должна быть минимальной. Экологически особо опасны растворы тяжелых металлов и химически вредных веществ.
Органические вещества минерализуют. Это происходит в результате окисления при соприкосновении с кислородом. Степень очистки сточных вод определяют количеством кислорода, необходимого для окисления жидкости. Поэтому специалисты ввели показатель химической потребности в кислороде (ХПК) и биохимической потребности в этом элементе (БПК). Чем выше эти показатели, тем хуже очищены стоки.
Сточные воды анализируют и по содержанию микроорганизмов. Для определения степени заражения патологической микрофлорой исследуют наличие бактерий группы кишечной палочки (coli). Они сами по себе не являются болезнетворными, но служат показателем загрязнения.
Степень бактериального загрязнения вод определяют в колититрах — величине количества воды, в котором содержится одна кишечная палочка.
Иногда узнают количество палочек, содержащихся в одном литре воды. Такой показатель называют коли-индекс.
Очищенные стоки сбрасывают в поверхностные водоемы. Применяют рассеянный выпуск через множество отверстий, что обеспечивает хорошее перемешивание с природной водой. Это повышает самоочищающую способность рек, озер, водохранилищ и морей.
Основные условия спуска очищенных вод в открытые водоемы вытекают из следующего. Во-первых, можно допустить некоторое ухудшение свойств воды, если такое нарушение не влияет на ее ре- продуктивность, а естественное воспроизводство флоры и фауны сохраняется.
Другим условием является хозяйственная функция водоема. Для рек и водохранилищ питьевого и культурно-бытового водопользования ставятся более жесткие ограничения сброса очищенных стоков. Для поверхностных водоемов рыбохозяйственного значения ограничения не такие жесткие.
Третье условие — это относительное соотношение объемов сбросов к объему природной воды. Чем большую ценность для биосферы и жологического равновесия представляет водоем, тем меньше должно быть это соотношение.
В результате очистки помимо очищенной и осветленной воды образуется большое количество осадка, состоящего из твердых обильно увлажненных веществ. В сыром состоянии осадок является экологически опасным, так как насыщен бактериями. Для уменьшения органических веществ осадок подвергают воздействию аэробных микроорганизмов. Обеспечивают сбраживание в соответствующих сооружениях. К таким сооружениям относят септики, отстойники и метатенки. Они представляют собой устройства биохимической очистки осадка.
Септики и отстойники выполняют две функции: выделения из сточных вод нерастворяемых веществ путем одновременного отстаивания и сбраживания образующегося осадка. Метатенки предназначены только для сбраживания. Тогда для уменьшения влажности осадка применяют иловые пруды и вакуум-фильтры — установки для механического обезвоживания.
Хорошо очищенный осадок органического происхождения используют в сельском хозяйстве как удобрение. Основным условием такой утилизации является проверка на вредные примеси типа тяжелых металлов и других канцерогенных веществ. В некоторых случаях осадок применяют в качестве топлива.
В последнее время ученые ведут исследования, направленные на более широкое применение твердых осадков, остающихся в результате очистки сточных вод. Проводят опыты получения кормовых добавок для скота и полезного для промышленности вторичного сырья. Такие решения могут смягчить экологическую обстановку на урбанизированных территориях.
Охрана окружающей среды в процессе эксплуатации городских планировочных структур — одно из существенных мероприятий, в значительной степени обеспечивающих экологическое состояние территорий.
Эффективная организация и, главное, регулирование движения городского транспорта способны значительно сократить выбросы вредных веществ в атмосферу. Добиваются сокращения простоев автомашин, учитывая, что двигатели стоящего на перекрестках и в уличных пробках транспорта выделяют намного больше газов, чем при движении со скоростью 50 — 70 км/ч.
Нерегулируемые перекрестки в одном уровне и другие конфликтные точки являются причиной дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Неограниченная скорость движения тоже чревата ДТП, обычно весьма серьезными. При разработке схем движения учитывают эти факторы, добиваются максимальной безопасности.
Качество содержания дорожных одежд и транспортных сооружений также влияет на безопасность. Поэтому эксплуатацию дорожного полотна и транспортных городских систем, организацию движения и содержание транспортных средств следует рассматривать и как экологические проблемы.
Содержание городских водоемов, систематическая очистка их ложа и воды сокращает риск размножения вредных насекомых и бактерий. Предотвращение попадания поверхностного стока предохраняет от загрязнения воды в этих водоемах. Неисправности затворов дамб и плотин на искусственных прудах могут служить причиной деградации воды. Разрушение самих сооружений способно привести к затоплению расположенных ниже по течению территорий. На межмагистральных территориях также важно качество содержания. Как бы хорошо не был благоустроен двор или придомовой участок, но если нет постоянного ухода, то он превращается в источник пыли и травматизма.
Для поддержания экологической чистоты нужно обеспечить эффективную деятельность организаций, ответственных за техническую эксплуатацию территорий.
Следует ухаживать за зелеными насаждениями, организовывать систематическую поливку летом. С территорий убирать мусор, а зимой с проездов и проходов счищать снег и лед, посыпать песком.
Важна бесперебойная работа служб мусороудаления. Они должны правильно содержать мусороприемники — источники инфекций и места размножения паразитов. Необходимо обеспечивать контейнеризацию мусора, не допускать многодневной концентрации бытовых отходов и регулярно вывозить их.
Таким образом влияние технической эксплуатации на окружающую городскую среду трудно переоценить. Экологическое состояние города во многом зависит от качества содержания городских территориально-планировочных образований.
