Правильная очистка стоков важная задача современной экологии

      22 Виктор Нефедьев

Каждый год в водоёмы попадают миллионы тонн недостаточно очищенных сточных вод. Последствия видны невооружённым глазом: цветение рек и озёр, гибель рыбы, исчезновение водных растений. Но это только видимая часть проблемы. Загрязнение воды бьёт по всей экосистеме - и в конечном счёте по человеку.

Разберём, какие загрязнители наиболее опасны, как работают экологичные технологии очистки и почему замкнутый водооборот становится нормой для ответственных предприятий.

Чем опасны загрязнённые стоки

Биогенные элементы - азот и фосфор - кажутся безобидными, но именно они вызывают эвтрофикацию водоёмов. Избыток питательных веществ провоцирует бурный рост водорослей. Когда водоросли отмирают, бактерии разлагают их, потребляя кислород. В результате в воде создаётся дефицит кислорода - рыба и другие водные организмы задыхаются.

Тяжёлые металлы - медь, цинк, свинец, кадмий, ртуть - накапливаются в донных отложениях и в тканях водных организмов. По пищевым цепочкам они попадают к рыбам, птицам и в конечном счёте к людям. Хроническое отравление тяжёлыми металлами нарушает работу нервной системы, почек и репродуктивной функции.

Нефтепродукты образуют плёнку на поверхности воды, которая нарушает газообмен между водой и атмосферой. Даже небольшие концентрации нефтяных углеводородов токсичны для рыб и ракообразных.

Патогенные микроорганизмы из хозяйственно-бытовых стоков - возбудители кишечных инфекций, гепатита A, лямблиоза. При попадании в водоём они сохраняют жизнеспособность и заражают тех, кто использует воду для питья или купания.

Биологическая очистка: экологичный ответ на органическое загрязнение

Биологические методы очистки - самые близкие к природным. Те же процессы, которые происходят в здоровом водоёме при самоочищении, воспроизводятся в реакторе под управляемыми условиями.

Аэробные бактерии разлагают органику при наличии кислорода. Анаэробные - без него, производя биогаз. Нитрифицирующие бактерии окисляют аммоний. Денитрифицирующие — восстанавливают нитраты до безвредного газообразного азота, который улетучивается в атмосферу. Фосфор-аккумулирующие организмы накапливают фосфор в своей биомассе, убирая его из воды.

Хорошо спроектированная биологическая система не требует добавления большого количества химических реагентов. Это снижает эксплуатационные расходы и уменьшает вторичное загрязнение - то есть загрязнение, которое создаёт сама система очистки.

Мембранные биореакторы: шаг к нулевому сбросу

Классическая очистная станция хорошо справляется с основными загрязнителями, но не даёт воды достаточного качества для повторного использования. На выходе - вода, пригодная для сброса, но не для возврата в производственный цикл.

Мембранный биореактор меняет эту ситуацию. Объединение биологической очистки с ультрафильтрационной мембраной даёт воду, очищенную от взвесей, бактерий и вирусов. Такая вода годится для технического повторного использования: полива, охлаждения, мойки оборудования, технологических нужд производства.

Возможность повторного использования воды - это прямой путь к снижению забора природной воды из рек и подземных горизонтов. Для предприятий в регионах с дефицитом водных ресурсов это не просто экология, это экономика.

Удаление биогенных элементов: азот и фосфор под контролем

Биологическое удаление азота - двухэтапный процесс. На первом этапе нитрифицирующие бактерии в аэробных условиях превращают аммоний в нитриты и нитраты. На втором денитрифицирующие бактерии в анаэробных или аноксических условиях восстанавливают нитраты до газообразного азота, который безвредно улетучивается в атмосферу.

Для эффективной денитрификации нужен органический субстрат - источник углерода для бактерий. В большинстве случаев его достаточно в самих сточных водах. Если нет — добавляют метанол или ацетат. Это дешевле, чем химическое осаждение нитратов.

Фосфор удаляют либо химически (осаждением солями железа или алюминия), либо биологически - через специальные режимы работы реактора с чередованием аэробных и анаэробных зон. Биологическое удаление фосфора сложнее в управлении, но не требует реагентов и не производит химического осадка.

Доочистка перед сбросом в водоёмы рыбохозяйственного значения

Самые жёсткие нормативы - для сброса в водоёмы рыбохозяйственного значения. Требования по взвешенным веществам, ХПК, БПК, азоту и фосфору значительно строже, чем для сброса в городскую канализацию или на рельеф.

Чтобы соответствовать этим нормативам, одной биологической очистки обычно недостаточно. Нужна доочистка - мембранная фильтрация или, в отдельных случаях, активированный уголь для удаления трудноокисляемой органики.

Финальное обеззараживание - УФ или озонирование - исключает патогенный риск. УФ не вносит в воду никаких химических веществ, что особенно важно перед сбросом в природные водоёмы. Озон также разлагается до безвредного кислорода, но требует более сложного оборудования.

Замкнутый водооборот: экологический идеал и экономическая реальность

Замкнутый водооборотный цикл - это когда предприятие практически не потребляет свежую воду и не сбрасывает стоки. Звучит как идеал, но ряд производств к этому уже пришёл.

Достичь нулевого сброса технически возможно при наличии полноценной цепочки очистки: биологическая ступень + мембранная фильтрация + обратный осмос + управление концентратом. Последний момент - самый сложный: концентрат RO содержит всё то, что задержали мембраны, и его тоже нужно куда-то девать.

Для предприятий, которые работают в зонах с дефицитом воды или рядом с особо охраняемыми природными территориями, замкнутый цикл - это не опция, а необходимость. Инвестиции в такую систему окупаются за счёт экономии на водоснабжении и отсутствия штрафных рисков.

Локальные очистные сооружения: экология начинается с малого

Не только крупные заводы влияют на качество воды в регионе. Небольшие предприятия, фермерские хозяйства, коттеджные посёлки и гостиничные комплексы тоже вносят свой вклад в загрязнение. И часто именно здесь уровень очистки ниже всего - потому что подключиться к городской канализации невозможно, а строить полноценную очистную станцию кажется слишком дорогим.

Современные компактные биологические системы и мембранные биореакторы малой производительности сделали локальную очистку доступной. Установки для 50, 100, 500 человек или для небольшого производства занимают площадь нескольких квадратных метров и работают в автоматическом режиме.

Для таких объектов правильно подобранная локальная система - это способ не только соблюдать законодательство, но и реально снизить нагрузку на природные водоёмы в своём регионе.