Тема 1. Вступ. Цілі та задачі предмету, загальні поняття

Чистой воды в природе практически не существует. Атмосферные осадки содержат до 100 мг/л примесей. По степени минерализации природная (речная) вода делится на:

1) маломинерализованная (до 200 мг/(л солей))',

2) среднеминерализованная (200-500 мг/(л солей)),

3) повышенной минерализации (500-1000 мг/л солей)),

4) высокой минерализации (> 1000 мг/ (л солей)).

Вода большинства рек Украины относится к первым двум категориям.

Многообразие химических производств, огромное число продуктов (исходных, конечных, промежуточных), применяемых и получаемых в технологических процессах обуславливают образование различных количеств сточных вод, загрязненных всевозможными органическими и неорганическими веществами. В зависимости от типа производства характерными загрязнителями могут быть :

Источники загрязнений	Состав загрязнений
Производства органического и нефтехимического синтеза.	Жирные кислоты, ароматические соединения, спирты, альдегиды и др.
Производство минеральных и неорганических солей.	Неорганические кислоты, щелочи, соли (фториды, сульфаты, фосфаты и др.)
Производства синтетических смол, полимеров .синтетических волокон и т.п.	Высокомолекулярные вещества, мономеры, частицы полимеров.

Степень вредности сточных вод зависит от токсичности загрязняющих ее веществ.. Попадание бытовых вод в производственные приводит к биологическому загрязнению последних. Температура сточных вод может колебаться в различных пределах.

В канализационную сеть поступают загрязнения минерального, органического и бактериального происхождения.

Такие примеси, как соли тяжелых металлов, сероводород, канцерогенные вещества и другие обуславливают высокую токсичность . Сточные воды могут содержать пожаро- и взрывоопасные вещества. Наличие большого количества взвешенных веществ, способных попимеризоваться в водном растворе может приводить к засорению трубопроводов и коллекторов. Часто сточные воды содержат вещества, обладающие резким неприятным запахом (сульфиды, сероводород). Многие сточные воды химических производств окрашены вследствие загрязнения красителями и другими веществами, имеющими окраску

К минеральным загрязнениям относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворенные в воде соли, кислоты, щелочи и другие вещества.

Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, овощей и злаков, бумага, растительные масла, гуминовые вещества и др. Основной химический элемент, входящий в состав этих загрязнений, — углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, органические кислоты и др. Основной химический элемент этих загрязнений — азот. В бытовых водах содержится примерно 60 % загрязнений органического происхождения и 40% минерального. В производственных сточных водах это соотношение может быть иным и изменяется в зависимости от вида обрабатываемого сырья и технологического процесса производства.

К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы — дрожжевые и плесневые грибки и различные бактерии. В бытовых сточных водах содержатся также болезнетворные бактерии (патогенные) — возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов (глистов), попадающие в сточные воды с выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах, например, в сточных водах кожевенных заводов, фабрик нервичной обработки шерсти и др.

Загрязнения в сточных водах по своему физическому состоянию могут быть в нерастворенном, коллоидном и растворенном виде. Нерастворенные вещества находятся в сточных водах в виде грубой суспензии с размером частиц более 100 мк и в виде тонкой суспензии (эмульсии) с размером частиц 100—0,1 мк. Исследованиями установлено, что в бытовых сточных водах количество нера-створенных взвешенных веществ более или менее постоянно и равно 65 г/сут на одного человека, пользующегося канализацией.

Состав и количество производственных сточных вод различны. Даже предприятия одного типа, например кожевенные заводы, в зависимости от характера технологического процесса могут сбрасывать сточные воды различного состава и в разных количествах. Некоторые производственные сточные воды содержат загрязнений не больше, чем бытовые, а другие значительно больше. Так, вода от рудообогатительных фабрик содержит до 25 000 мг/л взвешенных частиц, от шерстомоек — до 20 000 мг/л.

Производственные сточные воды делятся на малозагрязненные и загрязненные. Малозагрязненные чаще всего те, которые использовались для охлаждения; они почти не загрязняются, а только нагреваются. Загрязненные производственные воды условно делятся на группы, содержащие определенные загрязнения:

а) преимущественно минеральные;

б) преимущественно органические;

в) органические и минеральные.

Производственные сточные воды в зависимости от концентрации загрязнений могут быть высококонцентрированными и слабоконцентрированными.

Атмосферные воды могут быть сильно загрязнены веществами, смываемыми с территории предприятия. В этом случае они должны очищаться, как и производственные сточные воды.

В современных городах сточные воды промышленных предприятий поступают в городскую бытовую канализационную сеть, поэтому в городах обычно имеются смешанные воды, т.е. городские воды, количество загрязнений в которых сильно колеблется.

Структура и консистенция осадка различных сточных вод также различны.

Осадок, выпадающий из сточных вод при их отстаивании, может быть двух видов:

а) зернистый, частицы которого имеют более или менее гладкую поверхность и выпадают на дно независимо друг от друга с постоянной скоростью. Зернистый осадок представляет собой главным образом примеси минерального происхождения: песок, угольная пыль и рудничный шлам;

б) хлопьевидный, частицы которого имеют слизистую поверхность и по мере выпадения соединяются друг с другом. Хлопьевидный осадок содержит большое количество воды. К нему относятся органические вещества животного и растительного происхождения.

По существующим нормам при отстаивании бытовых сточных вод в течение 2 ч осадок с влажностью 95% составляет 0,8 л/сут на одного человека, при пересчете на сухое вещество — 40 г.

Коллоидные вещества в воде имеют размеры частиц 0,1—0,001 мкм. Состав коллоидной фазы бытовых сточных вод обусловливают ее органические составляющие — белки, жиры и углеводы, а также продукты их физиологической переработки.

Для бытовых сточных вод количество химических веществ, вносимых с загрязнениями, на одного человека остается более или менее постоянным. Так, на одного человека в сутки приходится: азота аммонийных солей — 8 г, хлоридов—9 г, фосфатов—3,3 г. Концентрация этих веществ, мг/л, в сточной воде изменяется в зависимости от степени разбавления загрязнений водой: чем выше норма водоотведения, тем ниже концентрация.

Количество ингредиентов, поступающих с загрязнениями в производственные сточные воды, сильно колеблется и зависит не только от содержания их в обрабатываемом продукте, но и от технологического процесса производства, режима поступления вод в производственную сеть и других причин. Следовательно, для данного вида производства можно установить лишь примерное количество загрязнений, содержащихся в сбрасываемых производственных сточных водах. При проектировании производственной канализации необходимо иметь данные анализа производственных сточных вод, и только в том случае, если такие данные получить нельзя, можно пользоваться данными по аналогичным производствам.

В связи с широким применением в различных отраслях радиоактивных веществ появились сточные воды, которые содержат радиоактивные примеси. Большая или меньшая степень опасности этих вод зависит от природы находящихся в них радиоактивных элементов и их концентрации, которая определяется анализом воды и выражается в единицах радиоактивности.