Профілактична медицина - Гігієнічна характеристика методів очищення стічних вод
Неділя, 11.12.2016, 16:46
Головна Реєстрація RSS
Вітаю Вас, Гість
Форма входу

Меню сайту
Реклама
Додай сайт
Статистика
Пошук
Block title
Спорткомплекс
Дошкольное развитие ребенка Обучение акробатики
Реклама
Мікробіологія
Попередження
При будь-якому використанні матеріалів сайту - посилання на http://profmed.at.ua обов'язково.
Знезараження і видалення каналізаційних стічних вод нерозривно пов'язане з проблемою санітарної охорони водойм. Це пояснюється тією обставиною, що в більшості випадків кінцевим етапом видалення стічних вод населеного пункту або промислового підприємства є річки, озера та моря. Випускання неочищених стоків може призвести до сильного забруднення водойм.

Побутові стічні води. Побутові стічні води — це каламутна, сіро-жовта, з неприємним запахом рідина з великою кількістю зависі і домішок, що плавають на поверхні. Більша частина забруднень складається з органічних речовин, половина з яких перебуває в розчиненому і колоїдному стані. Окислюваність побутових стічних вод — від 35 до 220 мг на 1 л, а БПК5 — від 185 до 600 мг/л; ці стічні води можуть загнивати.

З іншого боку, побутові стічні води мають значну цінність як добрива. У побутових стічних водах виявляють повний спектр патогенних для людини бактерій, вірусів, найпростіших, яєць гельмінтів. Наприклад, у стічній рідині міської каналізації знаходили до 1 млн кишкових паличок в 1 мл, до 1 тис. яєць аскарид віл, виявляли збудників кишкових інфекцій та ентеровіруси, як правило, від 1 до 100 в 100 мл води.

Природно, що випускання побутової стічної рідини у водойми без попереднього очищення створило б небезпеку поширення кишкових і вірусних інфекцій, а також гельмінтозів. Висока концентрація органічних речовин може спричинити порушення кисневого режиму водойми в процесі самоочищення, а також загибелі риб.


Значно погіршилися б і органолептичні властивості води.

Очищення стічних вод проводять з такою життєво важливою метою:
1) звільнити стічні води від хвороботворних агентів, серед яких найнебезпечнішими є збудники, що містяться в екскрементах; 
2) перетворити стічні води у водні ресурси, які можуть бути використані з агрокультурною метою (поливання, підживлення) або для господарсько-питного чи промислового водопостачання;
3) запобігти такому забрудненню відкритих водойм і підземних вод, яке мало б негативні економічні наслідки або обмежувало використання їх з господарсько-питною або іншою метою.

Очищення і знезаражування побутових стічних вод проводять шляхом низки операцій, у процесі яких вода послідовно звільняється від таких домішок:
1) важких мінеральних частинок і великих предметів, що плавають;
2) дрібних і легких органічних частинок;
3) розчинених органічних частинок; 
4) патогенних мікроорганізмів, які лишилися після попереднього оброблення.

Очищення стічних рідин від предметів, що плавають, зависі за допомогою проціджування і відстоювання називають механічним, первинним; очищення від розчинених органічних речовин — біологічним, вторинним, оскільки воно здійснюється внаслідок діяльності мікрофлори. Очищення від патогенних організмів (знезаражування, дезінфекція) і токсичних речовин (знешкодження) відносять до третинного.

Методи, що їх застосовують для очищення стічних вод, умовно поділяють на природні (ґрунтові, біологічні ставки) і штучні.

У разі застосування ґрунтових методів звільнення стічної рідини від зависі частинок, у тому числі мікроорганізмів, відбувається під час фільтрації через ґрунт, а звільнення від розчинених органічних сполук — за рахунок адсорбції їх ґрунтом та подальшої біохімічної мінералізації.
Під час спускання стічних вод, які попередньо пройшли механічне очищення, у біологічні ставки тут відбувається біохімічна мінералізація органічних речовин за рахунок процесів самоочищення, які в нормі здійснюються у відкритих водоймах.

Звільнення стічної рідини від зависі частинок за допомогою штучних методів здійснюється у відстійниках різного типу, а звільнення від розчинених органічних речовин — за допомогою біохімічної мінералізації на спеціальних біоокислювачах, в яких відтворюються умови, що є в ґрунті (біологічні фільтри) або у водоймах (аеротенки).

Штучні методи очищення стічних вод. Механічне очищення побутових стічних вод реалізується за допомогою решіток, пісковловлювачів і первинних відстійників. Великі предмети, що плавають, затримуються під час пропускання води через решітки. Пісковловлювач — це невеликий горизонтальний відстійник, через який вода протікає з великою швидкістю (0,3 м/с) протягом 30—60 с. За таких умов на дно пісковловлювача встигають осісти тільки важкі мінеральні частини, наприклад, пісок, щебінь, скло. Легкі частинки органічної зависі випадають під час повільного протікання стічної рідини у відстійниках (0,01—0,03 м/с). Застосовують первинні відстійники двох типів: звичайні, що дають свіжий мул (осад), і такі, в яких мул перегниває. У першому випадку вода відстоюється протягом 2—3 год.

Оскільки питома вага яєць гельмінтів не менша ніж 1,1, то вони осідають під час відстоювання зі швидкістю 50—60 см/год.

У разі використання звичайних первинних відстійників подальше знешкодження осаду, що в них випав, є складним завданням. Осад легко загниває, поширює неприємний запах, містить патогенні мікроби та інвазивні яйця гельмінтів, приваблює мух і служить середовищем для їхнього розмноження. Зневоднення і часткове знешкодження осаду первинних відстійників здійснюють на мулових майданчиках.

Висушений тут мул закопують або використовують як добриво під сільськогосподарські культури, які не вживаються в сирому вигляді. На великих станціях очищення стічних вод мул знезаражують у спеціальних закритих резервуарах — метантенках.

На невеликих і середніх очисних станціях часто застосовують відстійники другого типу, в яких відбувається освітлення стічної рідини і перегнивання мулу. До них належать септиктенк і двоярусні відстійники (мал. 41).

Септиктенк — це глибокий (до 3 м) горизонтальний відстійник таких розмірів, щоб стічна вода повільно протікала за 24 — 72 год. У разі повільного руху стічної рідини на дні септиктенка осідає навіть дрібна і легка завись органічних речовин та яйця гельмінтів. Осад, що випав на дно, одразу зазнає гнильного розкладання під дією анаеробних мікробів. У процесі розкладання утворюються вуглекислий газ, метан та інші гази. Якщо стічні води були в септиктенку протягом 3 діб, у них, як правило, помирають збудники кишкових інфекцій. Один раз на 6—12 міс септиктенк очищають від мулу, що в ньому зібрався. Септиктенки є кращими зразками відстійників для системи місцевої каналізації, їх також використовують для обладнання акватичної вбиральні. Ефективно очищуються побутові стічні води у двоярусних відстійниках, але вони значно складніші за обладнанням та експлуатацією.

Біологічне очищення. У стічній рідині, що пройшла через відстійники, залишаються розчинені органічні речовини, внаслідок чого вона здатна загнивати. Звільнення стічної рідини від розчинених органічних речовин проводять на спеціальних спорудах — біоокислювачах, де відтворюються біологічні процеси мінералізації органічних речовин, подібно до того, як це відбувається в природних умовах під час самоочищення ґрунту або водойм.

Як біоокислювачі часто використовують біологічні фільтри, особливо на невеликих станціях очищення стічних вод.

Біологічний крапельний фільтр — це резервуар, на дірчасте дренажне дно якого кладуть двометровий шар котельного шлаку, щебеню або якогось іншого великозернистого матеріалу з діаметром зерен від 20 до 70 мм (мал. 42).

Освітлена у відстійнику стічна рідина за допомогою розбризкувачів рівномірно розподіляється по поверхні фільтра і стікає зернами шлаку, які в уже дозрілих біологічних фільтрах вкриті слизистою біологічною плівкою з аеробною мікрофлорою. Розчинені в стічній воді органічні речовини абсор-буються біологічною плівкою і мінералізуються тут мікроорганізмами подібно до того, як це відбувається під час самоочищення грунту. Часто за допомогою вентилятора в біологічний фільтр вдувають знизу повітря, що стимулює життєдіяльність аеробних сапрофітів, прискорює мінералізацію органічних речовин.

Такі біологічні фільтри дістали назву біофільтрів. Із біологічних фільтрів вода спрямовується у вторинні відстійники. Стічна рідина, що пройшла біологічне очищення і вторинні відстійники, прозора, майже без запаху, містить лише незначну кількість розчинених органічних речовин, не загниває під час стояння. Після вторинних відстійників стічна рідина звільнюється від яєць аскарид на 98-100%.

Замість біологічних фільтрів або в поєднанні з ними на великих станціях очищення застосовують аеротенки. У разі їх застосування до стічної рідини, що витікає з відстійника, додають 10—20% від об'єму так званого активного мулу, в якому міститься велика кількість аеробних мікроорганізмів. Суміш стічної рідини і мулу повільно рухається в аеротенку — прямокутному витягнутому по довжині резервуарі. Глибина його становить 5 м, ширина — 2—3 м, а довжина — кілька десятків метрів. На дні аеротенка покладено дірчасті труби або пористі пластинки, через які в рідину, що протікає, компресорами подають повітря. Змішана з активним мулом і весь час збагачувана повітрям стічна рідина повільно рухається в аеротенку, і через 6—10 год у ній закінчується процес мінералізації органічних речовин.

З аеротенка воду спрямовують у вторинні відстійники. Мул, що випав тут в осад, перекачують у регенератор, де завдяки продуванню повітря він знову активується, тобто в ньому нагромаджуються аеробні мікроорганізми.

Після первинних відстійників уміст мікробів знижувався на 30—40%, після повного біологічного очищення (після вторинних відстійників) — на 90—95%, а після очищення в біологічних ставках шляхом відстоювання протягом ЗО днів — на 99%. Оскільки ентеровіруси стійкіші, ніж коліформні бактерії, то ступінь очищення від них стічних вод менший.

Таким чином, стічні води навіть після зразкового виконання механічного і бактеріологічного очищення можуть містити залишкову кількість патогенних бактерій, ентеровірусів і яєць гельмінтів, що обмежує використання їх як добрива та для поливання. Ними можна лише зрошувати лісонасадження, технічні культури або зернові, не призначені для безпосереднього споживання людиною. У деяких країнах, особливо аридної зони, дозволяють використовувати ці води для зрошення культур, що їх вживають у їжу тільки після термічного оброблення, наприклад, картоплі. При цьому ставиться вимога, щоб останнє поливання стічними водами проводилися не пізніше ніж за 1,5—2 міс до збирання врожаю.

Для знезаражування стічної води, що пройшла біологічне очищення від збудників кишкової інфекції, потрібно 5—10 мг/л активного хлору за 60-хвилинної експозиції. Доведено, якщо колі-індекс у стоках після дезінфекції не перевищує 1000, то в разі поливання такою водою ризик інфекційних захворювань бактеріальної етіології незначний. Але так віруси повністю не інактивуються (наприклад, поліовірус І інактивується на 90%). Повна інактивація вірусу досягається за вмісту залишкового вільного хлору у воді не менше ніж 0,5 мг/л і експозиції 60 хв.

Але оскільки в стічній воді багато амонійних солей та органічних речовин, що зв'язують вільний хлор, то при цьому витрачаються великі дози активного хлору — 20—50 мг/л.

Природні методи очищення стічних вод. Такі методи мають особливе значення, оскільки вони досить економічно вигідні, прості в експлуатації, надійні, дають змогу утилізувати дефіцитну воду.

Біологічні (стабілізаційні) ставки. Біологічні ставки можуть мати різне призначення. Одні — для попереднього оброблення стоків, інші — для основного окислення органічних речовин, ще інші — для доочищення і знезаражування. Часто їх застосовують у комбінації, розташовуючи каскадом. Зазвичай ставок — це басейн розміром близько 1 га, завглибшки, залежно від призначення, — 0,5—2 м. Дно ставка має бути водонепроникним (заасфальтоване, вкрите бітумом або поліетиленовою плівкою, глинисте тощо). Вода повільно протікає через ставок протягом кількох (2—5) діб, впускання і спускання стічної рідини здійснюють у кількох точках для якомога повнішого і рівномірнішого обміну води.

З цією метою ставкові надають прямокутної форми, щоб відношення довгого боку до короткого становило не менше ніж 5:3. Якщо застосовують серію ставків, то їх споруджують у вигляді каскаду, щоб вода витікала з одного в інший самопливом. У ставку, розташованому вище, воду трубою забирають з поверхні і подають на середину глибини ставка, розташованого нижче. Розрізняють такі ставки: анаеробні, факультативні та окисні.

Анаеробні ставки для попереднього оброблення. До них можна по-давати воду з великою кількістю органічних домішок. Фактично тут відбуваються ті самі анаеробні процеси, що і в септиктенку. Однак в анаеробному ставку зросте багато водоростей, що братимуть участь у процесі самоочищення. Вода повинна проходити ставок не менше ніж за 44—48 год. При цьому вона звільняється від зависі і на 50% — від органічних речовин (БПК5 знижується до 100 мг/л).

Факультативні ставки. До них подають стічну воду після відстоювання. Якщо БПК5 стічних вод дуже велика, то їх розводять річковою водою. Для цього ставки розміщують поблизу річки або інших водних джерел. Вода повільно протікає в ставок, перебуваючи в ньому не менше ніж 3—5 діб. У таких ставках діє симбіоз бактерій і водоростей. У глибоких шарах води превалюють анаеробні процеси, а біля поверхні, завдяки життєдіяльності водоростей, — аеробні.

Оптимальна глибина ставка — близько 1 — 1,5 м. Якщо обладнати глибший ставок, то в ньому превалюватимуть анаеробні процеси. В аридних зонах з метою зменшення випаровування води ставок поглиблюють до 2 м. У факультативних ставках стічна вода ще більше освітлюється, звільняється від основної маси органічних речовин (БПК5 зменшується до 15—40 мг/л), яєць гельмінтів і значної частини патогенних бактерій.

Окисні ставки. До них подають воду з факультативних ставків, і вона протікає в них протягом 5—7 діб. Тут відбуваються окисні процеси і закінчується руйнування розчинених органічних речовин, БПК5 зменшується до 25 мг/л. Вміст коліформних бактерій знижується на 90—95%. Перевагу надають ставкам завглибшки до 1 — 1,5 м, оскільки в них ефективніше руйнуються ентеро-віруси УФ-радіацією сонця. Однак незрідка окисні ставки споруджують завглибшки до 3 м.

Біологічні ставки з аерацією (аераційні лагуни). Не завжди і не в усі сезони року в ставках є умови для належного розвитку водоростей і забезпечення ними потрібної кількості кисню для мікрофлори. Тому санітарні інженери з метою інтенсифікації процесів окислення рекомендують застосовувати поплавкові аератори (по 4—5 на ставок) для механічної оксигенації води за рахунок вдування повітря. Як і в аеротенках, процес окислення органічних речовин інтенсифікується (тут також утворюється активний мул) і розкладання їх завершується протягом 2—6 діб. Часто застосовують таку серію ставків: анаеробний ставок-осадник, аераційна лагуна, другий ставок-осадник і окисний ставок для завершення знезаражування води. Глибина ставка з аерацією —3—4 м, його береги укріплюють, щоб запобігти їхньому руйнуванню внаслідок турбулентного руху води.

Ґрунтові методи. Використання стічної води для зрошення земельних полів є одним із методів її очищення, видалення та утилізації. Перед випусканням на поля зрошення, залежно від культур, що на них вирощують, стічна вода підлягає попередній підготовці:
1) решітки;
2) решітки і відстійники;
3) механічне та біологічне очищення, а інколи і дезінфекція.

Під час зрошення стічну рідину подають на ділянки полів (карти) для зрошення суцільним заливанням борознами, між якими висаджують сільськогосподарські культури, або дощуванням. Подають від 10 до 20 м3/га на добу і більше. Стічна вода очищується, фільтруючись через ґрунт, в якому потім відбуваються процеси самоочищення. Фільтрат, що пройшов через ґрунт, — це прозора, без кольору і неприємного запаху незагниваюча рідина, вільна від яєць гельмінтів і патогенних мікробів. В очищеній воді окислюваність знижена до 8—10 мг/л 02, БПК5 — 20 мг на 1 л, кількість кишкових паличок зменшується від кількох мільйонів до 1000—2000 в 1 мл. Ефект очищення на полях зрошення вищий, ніж у разі штучних методів.

Якщо на полях, що їх використовують для очищення стічних вод, не вирощують сільськогосподарських культур, то вони мають назву полів фільтрації. Окремі ділянки таких полів огороджують валами заввишки до 1 м і зрошують суцільним затоплюванням, після чого протягом певного часу вони "відпочивають", потім їх знову заливають і т. д. Поля фільтрації влаштовують у районах з великою вологістю і біля полів зрошення на період дощів. Норми граничного навантаження —50—250 м3/га на добу.

Поля зрошення і фільтрації мають бути розташовані на відстані не ближче ніж 1—2 км від житлових будинків за вітром. У разі дощування буферна зона має бути збільшена до 1,5—2 км, оскільки доведено, що на відстані 0,5 км від місця розпилення повітря може бути забруднене сальмонелами, туберкульозною паличкою та іншими патогенними збудниками.

Найкращими ґрунтами для полів є піщані та чорноземи. Гіршими — супіски і суглинки. У разі невиконання санітарних правил під час експлуатації полів ґрунтові методи очищення можуть становити епідемічну небезпеку.

У літературі з гігієни траплялися повідомлення, що на овочах із полів зрошення виявляють збудників кишкових інфекцій, яйця гельмінтів і ентеро-віруси. Персонал, який обслуговує деякі поля зрошення, буває у 5—8 разів більше інвазований гельмінтами, ніж інші мешканці того самого населеного пункту.

Вимоги до складу зрошувальної води в різних країнах світу істотно відрізняються, крім того, вони змінюються залежно від особливостей клімату, типу грунтів і сільськогосподарських культур. Так, в Індії вважають, що вміст мінеральних солей має бути в межах 700 мг/л (максимум 2000 мг/л), хлоридів — 70—200 мг/л, або 2,5 мекв/л (максимум 600 мг/л), сульфатів — 190—480 мг/л, або 4—10 мекв/л (максимум 1000 мг/л), бору —0,5 мг/л (максимум 2 мг/л), свинцю, арсену, шестивалентного хрому — до 0,05 мг/л, ціанідів — до 0,2 мг/л та ін. Для зрошення будь-яких культур можна використовувати лише воду, що містить менше ніж 100 колі-формних бактерій у 100 мл. У деяких країнах для стічних вод, які проходять дощування, встановлено колі-індекс, не вищий ніж 220.

Третинне оброблення води. Часто виникає потреба повторного використання очищених стічних вод у промисловості, для напування худоби, поповнення запасів підземних вод і навіть із господарсько-побутовою метою. В останньому випадку залежно від складу стічних вод використовують так звані третинні методи очищення, до яких належать коагуляція, адсорбція, відділення піни, іонний обмін, глибоке знезаражування. На завершальній стадії для поліпшення органолептичних властивостей і видалення екзогенних хімічних домішок стічні води піддають хімічній коаіуляцїї, відстоюванню, фільтруванню через піщаний фільтр та активоване вугілля, хлоруванню. Унаслідок оброблення стічні води повністю відповідають вимогам до якості водогінної води.

Для очищення промислових стічних вод, склад яких характеризується великою різноманітністю, крім методів, які використовують для очищення побутових стічних вод, застосовують ще такі: охолодження гарячих стічних вод; затримання легкої зависі у нафто- і жировловлювачах; нейтралізація кислих або основних стічних вод, а для усунення розчинених хімічних речовин — хімічне осаджування або окислення; екстрагування, адсорбцію на активованому вугіллі або інших матеріалах; іонообмін та інші методи, що є предметом спеціального вивчення.

Мала каналізація. Каналізування окремих житлових і громадських будівель або невеликої групи їх дістало назву малої, або локальної, каналізації. Її називають місцевою, коли очисні споруди містяться на території садиби каналізованого об'єкта. Продуктивність споруд малої каналізації незначна — від 0,5 до 500 м3 на добу.

Потреба у спорудах малої каналізації величезна в сільських умовах, а також для окремо розміщених лікувальних, оздоровчих та інших об'єктів. Розроблено багато конструкцій таких споруд. Деякі з них виготовляють заводським способом (компактні установки). Великий вибір споруд дає змогу гігієнічно правильно вирішити одне з найактуальніших завдань санітарного благоустрою невеликих населених пунктів у будь-яких місцевих умовах.