Очистка сточных вод от ПАВ

Очистка сточных вод от ПАВ — ключевой этап водоочистки. Он направлен на удаление химических соединений, вредных для природы и здоровья людей. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) входят в состав бытовой химии, стиральных порошков и других моющих средств. Попав в водоёмы, они вносят дисбаланс в экосистему, ухудшают качество воды и создают плёнку на поверхности.

Что такое сточные воды?

Природа обладает удивительной способностью справляться с небольшим количеством отходов и загрязнений. Но она была бы перегружена, если бы мы не обрабатывали загрязненную ими воду, прежде чем выпустить обратно в окружающую среду.

Сточные воды — это отработанная использованная жидкость. Она включает в себя человеческие пищевые отходы, масла, мыло, различные химические продукты и прочие вредные вещества.

В домах она — от раковин, ванн, туалетов, стиральных машин. Предприятия разных отраслей промышленности также вносят свою долю загрязнений, от которых необходимо избавляться.

Сюда же относят и ливневые стоки. Хотя некоторые люди предполагают, что дождь довольно чистый, это не так. Вредные продукты с дорог, парковок и крыш, смываемые с дождём, могут нанести вред рекам и озерам.

Зачем нужно очищать?

Это вопрос не только заботы об окружающей среде, но и о нашем здоровье.

Есть много веских причин, почему сохранение нашей воды в чистоте является приоритетным:

• Рыболовство. Чистая вода имеет первостепенное значение для растений и животных, которые живут в ней. Это важно для рыболовной отрасли, любителей спортивной рыбалки и будущих поколений.

• Сохранение мест обитания животных и птиц. Изобилие видов и их жизнедеятельность напрямую зависят от чистоты вокруг, т.к. водоёмы являются их непосредственной средой обитания. Перелетные водоплавающие птицы используют водные просторы и прилегающую к ним землю для отдыха и кормления.

• Отдых и качество жизни. Многих людей привлекают водные развлечения, такие как плавание, рыбалка, катание на лодках и пикники. Живописность мест и пригодность их для отдыха тоже зависят от содержания в чистоте окружающей среды.

Возникновение поверхностно-активных веществ в окружающей среде

Благодаря специфической структуре молекул поверхностно-активные вещества применяются в различных областях человеческой деятельности. В домашнем хозяйстве или промышленных производствах различные соединения из группы ПАВов используются довольно активно. Это объясняется тем, что их присутствие ведет к повышению эффективности различных процессов. После использования и выгрузки с очистных сооружений в качестве стоков поверхностно-активные вещества выбрасываются в различные элементы окружающей среды и циркулируют в ней. Они могут в значительной степени способствовать нарушению водного цикла в различных экосистемах. Исследование экологической судьбы поверхностно-активных веществ может способствовать повышению уровня знаний о путях миграции загрязняющих веществ и лучшей защите живых организмов в различных экосистемах от них.

Поверхностно-активные вещества представляют собой группу соединений со специфическим химическим составом их молекул (одна часть растворима в полярной среде — гидрофильная, и вторая в неполярной среде — гидрофобная).

Основная классификация ПАВ основана на делении по заряду гидрофильных частей их молекул: катионные, анионные и неионные соединения. Поверхностно-активные вещества характеризуются склонностью к поглощению на различных типах поверхностей. Еще одно свойство — это способность к объединению в растворе и образованию мицелл.

В процессе формирования мицелл поверхностно-активные вещества способны задерживаться на границе фаз для удаления гидрофобной части из H2O для улучшения ее качеств.

Влияние ПАВ на окружающую среду

Загрязнения в составе стоков предприятий попадают в озёра, водохранилища, пруды.

Недостаточное разложение ПАВ негативно воздействует на природу и приводит к активному образованию ила.

Стоки, в которых есть продукты распада полифосфатных ПАВ, служат причиной чрезмерного пенообразования и бурного роста растений, это плохо сказывается на чистоте водоёмов. После отмирания растений идёт бурный процесс гниения, вода обедняется кислородом, ухудшается воздухообмен, что затрудняет естественное её очищение.

Соли фосфатных кислот в чистом виде плохо влияют на окружающую среду, а при поступлении с обработанной жидкостью в водоемы начинают действовать как удобрение.

Водоросли в водоемах под влиянием ПАВов растут очень быстро. При распаде они начинают выделять много водородных соединений неметаллов, убивая всё живое. Из-за того, что угроза для человека от солей фосфатных кислот высока, природоохранные организации установили жесткие требования по наличию фосфатов в сточной, питьевой воде и продуктах питания. В западных странах содержание фосфатов в стоках должно быть не более 1 мг/литр.

Время биоразложения в отстойниках дает возможность узнать и просчитать, сколько ПАВов может попасть в окружающую среду. Существуют два параметра — скорость биоразложения, в ходе которого главную роль берут на себя бактерии. Молекула ПАВ превращается в углекислый газ и окиси других элементов. Если продукт не подвержен естественному биоразложению, он устойчив и накапливается в окружающей среде. Скорость биоразложения зависит от типа ПАВ и колеблется от 1-2 часов. Второй параметр — это степень токсичности в водной среде. Он определяет возможное влияние ПАВ на окружающую среду. Этот показатель измеряют экспериментально на рыбах, дафниях, водорослях. Значения неопасных ПАВ должны быть не выше 10 мг/л.

Влияние ПАВ на организм человека

ПАВ (поверхностно-активные вещества), попадая в воду и далее в организм человека через питьё или пищу, могут оказывать влияние на различные органы.

Особенно чувствительными являются:

1. Печень — основной орган, отвечающий за детоксикацию. Печень обрабатывает ПАВ, пытаясь нейтрализовать их, что при длительном воздействии может привести к повышенной нагрузке и потенциальным изменениям в её функционировании.
2. Почки — отвечают за выведение токсических веществ из организма. ПАВ могут увеличивать нагрузку на почки, особенно при их накоплении в организме.
3. Кишечник — при поступлении ПАВ внутрь они могут влиять на микрофлору кишечника, нарушая баланс полезных бактерий и потенциально вызывая дисбактериоз.
4. Слизистые оболочки — при контакте с водой, содержащей ПАВ, могут возникать раздражения, особенно в области глаз, носа и рта.
5. Дыхательные пути — при вдыхании водяных аэрозолей с ПАВ (например, в бассейнах или при купании) возможны раздражение и воспаление дыхательных путей.
6. Кожа — при контакте с водой, содержащей ПАВ, может происходить сухость, раздражение или аллергические реакции, особенно у людей с чувствительной кожей.

Важно помнить, что большинство ПАВ в малых количествах и при соблюдении норм безопасности не представляют угрозы для здоровья. Однако при длительном или чрезмерном воздействии они могут негативно влиять на организм, поэтому все сточные воды необходимо очищаь от данного вида загрязнений. 

Влияние СПАВ на окружающую среду

СПАВы — это вещества, которые способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз (вода — воздух) и понижать их поверхностную энергию.

В зависимости от свойств синтетического поверхностно-активного вещества при растворении в воде и его характеристик, различают разные виды.

По степени биохимической устойчивости и структуре молекул синтетические поверхностно-активные вещества подразделяют на мягкие, промежуточные и жесткие. Легче всего окисляются первичные и вторичные алкилсульфаты нормального строения. В соединениях с более разветвленной цепью скорость окисления снижается. К числу трудноразрушаемых СПАВ относят алкилбензолсульфонаты на основе тетрамеров пропилена.

Наиболее распространенными являются анионоактивные и неионогенные ПАВ. Производство анионоктивных и неионогенных, а также моющих средств на их основе составляет 95-98% общего количества вырабатываемых промышленностью СПАВ.

Неионогенные опасны из-за гниения. Все СПАВ на очистных сооружениях и в природных средах плохо и медленно разрушаются. Совокупность окислительных процессов в живом организме протекает с обязательным участием кислорода, при температуре выше 10℃, pH-нейтральной и слабощелочной от 7,0 до 9,0.

При концентрации СПАВ в воде более 0,3-0,5 мг/дм³ образовывается много пены на поверхности водоемов, вследствие чего нарушается подача воздуха в аэротенки и происходит неблагоприятный рост микробной флоры, что требует биологической очистки.

На очистных сооружениях из-за присутствия СПАВ увеличивается вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников, уменьшается нагрузка активности ила и постепенно падает качество очистки. В аэротенках пена может достигать два и три метров. Перенесенная ветром, она является источником заболевания, характеризующегося появлением паразитов в организме человека, имеет общее название – гельминтоз. СПАВы в стоках понижают качество процесса первичного отстаивания и тормозят процессы переноса кислорода в клетки микроорганизмов активного ила.

По степени биохимического распада подразделяются на:

• биохимически легко окисляемые («биологически мягкие»), для которых биохимическое окисление в течение 6 ч составляет более 25% по показателю ХПК
• трудно биохимически окисляемые, 6 ч составляет 25% по показателю ХПК
• вещества промежуточной группы

В ходе биологического очищения уходят до 80% «биологически мягких». Потребление кислорода «биологически жесткими» составляет не более 10% ХПК, а в процессе очистки они удаляются не более чем на 40%, главным образом за счет сорбции активным илом и образования промежуточных продуктов распада. При этом присутствие в стоках «биологически жестких» веществ в концентрациях более 10 мг/дм³ ухудшает степень их очистки.

Содержание в неочищенных городских стоках колеблется от 5 до 40 мг/дм³.

Устранение СПАВ в аэротенках происходит несколькими путями: биохимическим распадом и сорбцией активным илом.

Биохимическая очистка может дать хороший результат в случае содержания в сточных водах «биологически мягких» СПАВ в количестве не более 20-30 мг/дм3.

Аэротенки эффективнее биофильтров по степени удаляемости СПАВ.

В аэротенках нужно поддерживать, по необходимости, высокую дозу активного ила (2-3 г/дм³), что будет улучшать процессы обмена бактериальных клеток через поры с окружающей средой. Одновременно за счет повышения дозы активного ила частично снижается пенообразование, что особенно важно при поступлении с водами не очень «мягких» СПАВ.

Методы очистки сточных вод от ПАВ

Присутствие в промышленных стоках ПАВ требует подбора наиболее приемлемых методов очистки. Согласно нашему многолетнему опыту работы, специалисты компании ООО «НПО «Агростройсервис» считают, что наиболее оптимальным для обеспечения глубокого очищения воды от ПАВ является чередование физико-химических и биологических методов.

Для извлечения малых концентраций из состава загрязненных жидкостей (не более 100–200 мг/л) необходимо применять адсорбционную очистку на активированных углях или других сорбентах.

Возможность получить очищенную воду необходимого качества для последующего использования после извлечения из неё ПАВ дает применение в составе очистных сооружений фильтров с ионообменными смолами.

Еще применяются способы очистки, основанные на адсорбционных технологиях и синтетических адсорбентах, которые получают путем синтеза. Например, пенопласт, полипропилен, резиновая крошка и т. д., а также адсорбенты, полученные переработкой отходов различных отраслей промышленности.

Следующим часто используемым способом удаления является флотация.

Особенностями процесса флотации являются постоянство процесса очистки при значительных колебаниях концентрации продуктов загрязнения, достаточно большой спектр применения, простота аппаратурного исполнения, невысокие эксплуатационные затраты, селективность (избирательность) выведения загрязняющих веществ по сравнению с фильтрованием, высокая степень очистки (95÷98%), достаточно высокая скорость процесса, возможность повторного использования удаляемых веществ.

Флотация сопровождается насыщением кислородом сточных вод, понижением концентрации поверхностно-активных веществ и взвешенных веществ. Это способствует успешной работе следующих стадий биологической очистки.

Используется и метод пенного сепарирования. Процесс основан на адсорбции ПАВ на разделе фаз: сточная вода — воздух при непрерывном снятии поверхностного слоя.
Для этого через обработанную воду пропускают воздух, что вызывает высокое пенообразование из пузырьков газа различного размера.

Процесс разрушения пенного слоя, состоящего из загрязнений, проходит медленно. Для ускорения разрушения пены используют различные химические пеногасители, в качестве которых применяют кремний, органические соединения. Но их использование приводит к вторичному загрязнению пеноконденсата. Поэтому чаще применяют механические способы гашения посредством разрушения пены под воздействием струй.

Есть проблемы с очисткой воды? Обращайтесь в нашу компанию за подбором технологии очистки и строительством очистных сооружений. Звоните по телефонам 8-800-222-45-62, 8-8313-34-75-40 или оставляйте ваш запрос на почту acs@acs-nnov.ru