Существуют различные механизмы самоочищения воды в гидросфере:

- под действием ультрафиолетовых лучей активизируются фотохимические реакции (физ.-хим. процесс), под действием солнечных лучей гибнут многие болезнетворные микроорганизмы;

- перемешивание и разбавление, отстаивание и осаждение, осветление (механический процесс);

- адсорбция (физико-химический процесс);

- химическая нейтрализация (химический процесс);

- испарение (термический процесс);

- различные организмы – микроорганизмы, водоросли, высшая водная растительность, моллюски и другие также очищают воду (биологический процесс).

Методы очистки сточных вод

Защита поверхностных вод от загрязнений предусматривает следующие экозащитные мероприятия:

– развитие безотходных и безводных технологий;

– внедрение систем оборотного водоснабжения;

– очистка сточных промышленных и коммунально-бытовых вод. Очисткой сточных вод называется их обработка с целью разрушения или удаления из них вредных веществ.

Методы очистки можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

     - механические (фильтрация, отстаивание, осветление). Избавляются от крупнодисперсных примесей;

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. Механическая очистка позволяет выделить из бытовых сточных вод до 60 – 75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95 %, многие из которых (как ценные материалы) используются в производстве.

     В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (в основном песка). Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов.

     Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод. Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков.

     Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника, или всплывают на его поверхность.

Для очистки производственных сточных вод наиболее целесообразно применение химических и физико-химических методов очистки.

     коагуляция и флокуляция – введение в сточные воды специальных реагентов (коагулянтов и флокулянтов) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются фильтрованием, осаждением и другими механическими методами;

сорбция – поглощение вредных примесей из очищаемой жидкости сорбентами (активированный уголь, цеолиты, силикагель, торф и др.). Сорбция позволяет извлечь из сточных вод ценные растворимые вещества и направить их на последующую утилизацию;

флотация – создание условий для всплывания загрязнителей на поверхность сточной жидкости (например, пропуск воздуха через сточные воды с захватом газовыми пузырьками поверхностно-активных веществ, нефти, масел, других загрязнений и образованием на поверхности воды легко удаляемого пенообразного слоя;

электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции и электрофлотации;

мембранные способы очистки (ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ и др.);

магнитная обработка, позволяющая улучшить разделение воды и загрязнителей.

     - химические (ионизация, комплексообразование, нейтрализация, окисление, озонирование, хлорирование);

- физические (электрокоагуляция, воздействие электромагнитным полем);

     Биологическая очистка сточных вод.

     Этот метод во всей системе играет большую роль, основан он на использовании закономерностей биохимического и физиологического методов, которыми очищаются природные водоемы. Биологическая очистка сточных вод использует несколько видов сооружений: метанреакторы, аэротенки, биофильтры, биологические пруды. В биофильтрах через покрытый тонкой бактериальной пленкой слой крупнозернистого материала пропускают подлежащие очистке воды, в результате чего крупные частицы остаются на этом фильтре. Процессы биологического окисления при помощи этой специальной пленки протекают интенсивнее. Аэротенк представляет собой очень большую железобетонную емкость. Очистка происходит при помощи активного ила, состоящего из микроорганизмов и бактерий. В аэротенках среда для них благоприятна, и развиваются они очень бурно благодаря избытку кислорода и органическим веществам из сточных вод. Чтобы обеспечить активный ил кислородом, в емкость потоком подается воздух. Бактерии там складываются в большие хлопья, которые выделяют ферменты и минерализуют таким образом органические загрязнения. Очищенная вода быстро отделяется от ила, который вместе с хлопьями оседает на дне и стенках. Чтобы омолаживать бактериальную массу ила, во множестве нужны амебы, инфузории и жгутиковые, которые пожирали бы бактерии, не слипающиеся в хлопья.

Обработку сточных вод, независимо от метода очистки, можно поделить на 3 основные стадии, используемые при любых комбинациях методов. Это первичная, вторичная и третичная стадии обработки. Третичная является экономически самой затратной, поэтому принято использовать 2 первые, берущие на себя 90% операций, а оставшиеся 10% оставлять без внимания. Первичная стадия – отфильтровывание твердых частиц, примесей. Вторичная представляет собой медленную фильтрацию и аэрацию. Третичная стадия всецело зависит от методов очистки и качества стока, проведение ее никогда не бывает одинаковым и однородным.

     Основные методы очистки сточных вод показаны на рисунке 14.

Рис. 14. Основные методы очистки сточных вод

ЭКОЛОГИЯ ЛИТОСФЕРЫ