stringtranslate.com

Канализация

Сточные воды (или бытовые сточные воды , бытовые сточные воды , городские сточные воды ) — это тип сточных вод , которые производятся сообществом людей . Обычно они транспортируются через канализационную систему . [1] : 175  Сточные воды состоят из сточных вод, сбрасываемых из жилых домов и из коммерческих, институциональных и общественных объектов, которые существуют в данной местности. [2] : 10  Подтипами сточных вод являются серые воды (из раковин, ванн, душевых, посудомоечных машин и стиральных машин) и черные воды (вода, используемая для смыва туалетов , в сочетании с человеческими отходами , которые она смывает). Сточные воды также содержат мыло и моющие средства. Пищевые отходы могут присутствовать от мытья посуды , и количество пищи может быть увеличено там, где используются мусороуборочные машины . В регионах, где туалетная бумага используется вместо биде , эта бумага также добавляется в сточные воды. Сточные воды содержат макро- и микрозагрязнители, а также могут включать некоторые твердые бытовые отходы и загрязняющие вещества из промышленных сточных вод .

Сточные воды обычно попадают из водопровода здания либо в канализацию , которая переносит их в другое место, либо в местное канализационное сооружение . Сбор сточных вод из нескольких домохозяйств обычно происходит либо в санитарных , либо в комбинированных канализационных системах . Первая предназначена для исключения ливневых стоков, тогда как вторая предназначена также для приема ливневых стоков. Производство сточных вод обычно соответствует потреблению воды. Ряд факторов влияет на потребление воды и, следовательно, на расход сточных вод на человека. К ним относятся: доступность воды (противоположность дефициту воды ), варианты водоснабжения , климат (более теплый климат может привести к большему потреблению воды), размер сообщества, экономический уровень сообщества, уровень индустриализации , учет потребления домохозяйств, стоимость воды и давление воды. [2] : 20 

Основные параметры сточных вод, которые измеряются для оценки прочности или качества сточных вод, а также вариантов очистки, включают: твердые частицы, показатели органических веществ, азота, фосфора и показатели фекального загрязнения. [2] : 33  Их можно считать основными макрозагрязнителями сточных вод. Сточные воды содержат патогены , которые происходят из фекалий . В сточных водах обнаруживаются следующие четыре типа патогенов: патогенные бактерии , вирусы , простейшие (в форме цист или ооцист) и гельминты (в форме яиц). [3] [4] Для количественной оценки органических веществ обычно используются косвенные методы: в основном биохимическое потребление кислорода (БПК) и химическое потребление кислорода (ХПК). [2] : 36 

Управление сточными водами включает сбор и транспортировку для сброса в окружающую среду после уровня очистки , совместимого с местными требованиями для сброса в водоемы, на почву или для повторного использования. [2] : 156  Варианты утилизации включают разбавление (самоочищение водоемов, используя, если возможно, их ассимилирующую способность ), морские сбросы , захоронение на суше и сточные воды на фермах . Все варианты утилизации могут быть сопряжены с риском загрязнения воды .

Терминология

Канализация и сточные воды

Сточные воды (или бытовые сточные воды) состоят из сточных вод, сбрасываемых из жилых домов, а также из коммерческих, институциональных и общественных объектов, которые существуют в данной местности. [2] : 10  Сточные воды представляют собой смесь воды (из системы водоснабжения сообщества ), человеческих экскрементов ( фекалий и моча ), использованной воды из ванных комнат , отходов приготовления пищи, сточных вод из прачечных и других отходов обычной жизнедеятельности.

Сточные воды муниципалитетов содержат сточные воды от коммерческой деятельности и учреждений, например, сточные воды, сбрасываемые ресторанами , прачечными , больницами , школами , тюрьмами , офисами , магазинами и учреждениями, обслуживающими местные территории крупных сообществ. [2] : 21 

Сточные воды можно разделить на «неочищенные сточные воды» (также называемые «сырые сточные воды») и «очищенные сточные воды» (также называемые «стоками» с очистных сооружений ).

Термин «сточные воды» в настоящее время часто используется взаимозаменяемо с термином «сточные воды» — подразумевая «муниципальные сточные воды» — во многих учебниках, политических документах и ​​литературе. [2] [5] [6] Если быть точным, сточные воды — это более широкий термин, поскольку он относится к любой воде после того, как она была использована в различных целях. [5] : 1  Таким образом, он может также относиться к « промышленным сточным водам », сельскохозяйственным сточным водам и другим потокам, которые не связаны с бытовой деятельностью.

Блэкуотер

Черная вода в контексте санитарии обозначает сточные воды из туалетов, которые, вероятно, содержат патогены , которые могут распространяться фекально-оральным путем . Черная вода может содержать фекалии , мочу , воду и туалетную бумагу из смывных туалетов . Черная вода отличается от серой воды , которая поступает из раковин, ванн, стиральных машин и других бытовых приборов, помимо туалетов. Серая вода образуется в результате мытья пищи, одежды, посуды, а также принятия душа или ванны. [7]

Черные и серые воды хранятся отдельно в «экологических зданиях», таких как автономные здания . В домах на колесах часто есть отдельные резервуары для серых вод из душевых и раковин, а также черных вод из туалета.

Серая вода

Серая вода (или серая вода, сточная вода, также пишется как серая вода в Соединенных Штатах) относится к бытовым сточным водам, образующимся в домохозяйствах или офисных зданиях из потоков без фекального загрязнения, т. е. все потоки, за исключением сточных вод из туалетов. Источниками серой воды являются раковины , душевые , ванны , стиральные машины или посудомоечные машины . Поскольку серая вода содержит меньше патогенов , чем черная вода , ее, как правило, безопаснее обрабатывать и легче очищать и повторно использовать на месте для смыва туалета , полива ландшафта или сельскохозяйственных культур и других непитьевых целей . Серая вода все еще может содержать некоторое количество патогенов от стирки грязной одежды или очистки анальной области в душе или ванне.

Применение повторного использования серой воды в городских системах водоснабжения обеспечивает существенные преимущества как для подсистемы водоснабжения , сокращая потребность в свежей чистой воде , так и для подсистем сточных вод, сокращая объемы транспортируемых и очищаемых сточных вод. [8] Очищенная серая вода имеет множество применений, например, для смыва туалетов или орошения. [9]
Насосная станция, перекачивающая сточные воды на очистные сооружения в Бужумбуре , Бурунди
Серая вода (компонент сточных вод) в отстойнике

Общий вид

Общий вид сточных вод выглядит следующим образом: [2] : 30  Температура, как правило, немного выше, чем у питьевой воды, но более стабильна, чем температура окружающей среды. Цвет свежих сточных вод слегка серый, тогда как старые сточные воды (также называемые «септическими стоками») темно-серые или черные. Запах свежих сточных вод «маслянистый» и относительно неприятный, тогда как старые сточные воды имеют неприятный неприятный запах из- за сероводорода и других побочных продуктов разложения. [10] : 9–38  Сточные воды могут иметь высокую мутность из-за взвешенных твердых частиц.

Значение pH сточных вод обычно близко к нейтральному и может находиться в диапазоне 6,7–8,0. [2] : 57 

Загрязнители

Сточные воды в основном состоят из воды и обычно содержат менее одной части твердого вещества на тысячу частей воды. Другими словами, можно сказать, что сточные воды состоят примерно из 99,9% чистой воды, а оставшиеся 0,1% - это твердые вещества, которые могут быть в форме либо растворенных твердых веществ, либо взвешенных твердых веществ . [2] : 28  Соотношение тысяча к одному является оценкой порядка величины, а не точным процентом, поскольку, помимо изменений, вызванных разбавлением, твердые вещества могут быть определены по-разному в зависимости от механизма, используемого для отделения этих твердых веществ от жидкой фракции. Осадки осаждаемых твердых веществ, удаленных отстаиванием , или взвешенных твердых веществ, удаленных фильтрацией , могут содержать значительное количество увлеченной воды, в то время как высушенный твердый материал, остающийся после испарения, удаляет большую часть этой воды, но включает растворенные минералы, не улавливаемые фильтрацией или гравитационным разделением. [11] Взвешенные и растворенные твердые вещества включают органические и неорганические вещества плюс микроорганизмы. [2] : 28 

Около трети этого твердого вещества взвешено турбулентностью , а остальное растворено или коллоидно . Для ситуации в Соединенных Штатах в 1950-х годах было подсчитано, что отходы, содержащиеся в бытовых сточных водах, примерно наполовину органические и наполовину неорганические . [10] : 9–38 

Органическое вещество

Органические вещества в сточных водах можно классифицировать по форме и размеру: взвешенные (твердые частицы) или растворенные (растворимые). Во-вторых, их можно классифицировать по биоразлагаемости : инертные или биоразлагаемые. [2] : 35  Органические вещества в сточных водах состоят из белковых соединений (около 40%), углеводов (около 25–50%), масел и жиров (около 10%) и мочевины , поверхностно-активных веществ , фенолов , пестицидов и других (меньшее количество). [2] : 35  Для количественной оценки содержания органических веществ обычно используют «косвенные методы», которые основаны на потреблении кислорода для окисления органических веществ: в основном биохимическое потребление кислорода (БПК) и химическое потребление кислорода (ХПК). [2] : 36  Эти косвенные методы связаны с основным воздействием сброса органических веществ в водоемы: органические вещества будут служить пищей для микроорганизмов, популяция которых будет расти, и приводить к потреблению кислорода, что затем может повлиять на водные живые организмы.

Массовая нагрузка органического содержимого рассчитывается как расход сточных вод, умноженный на концентрацию органических веществ в сточных водах. [2] : 55 

Типичные значения физико-химических характеристик неочищенных сточных вод приведены ниже.

Питательные вещества

Помимо органических веществ, сточные воды также содержат питательные вещества. Основными питательными веществами, представляющими интерес, являются азот и фосфор . Если сточные воды сбрасываются без очистки, их азот и фосфор могут привести к загрязнению озер и водохранилищ посредством процесса, называемого эвтрофикацией . [2] : 77 

В неочищенных сточных водах азот существует в двух формах: органического азота или аммиака . Аммиак образуется из мочевины в моче . Мочевина быстро гидролизуется и поэтому обычно не встречается в неочищенных сточных водах. [2] : 43 

Общий фосфор в основном присутствует в сточных водах в форме фосфатов . Они либо неорганические (полифосфаты и ортофосфаты), и их основным источником являются моющие средства и другие продукты бытовой химии. Другая форма - органический фосфор, где источником являются органические соединения, с которыми связан органический фосфор. [2] : 45 

Возбудители болезней

Человеческие фекалии в сточных водах могут содержать патогены, способные передавать заболевания. [10] : 9–38  В сточных водах обнаруживаются следующие четыре типа патогенов: [3] [4]

В большинстве практических случаев патогенные организмы не исследуются напрямую в лабораторных анализах. Более простой способ оценки наличия фекального загрязнения — это оценка наиболее вероятного количества фекальных колиформных бактерий (называемых термотолерантными колиформными бактериями), особенно Escherichia coli . Escherichia coli — это кишечные бактерии, выделяемые всеми теплокровными животными, включая людей, и, таким образом, отслеживание их присутствия в сточных водах легко из-за их существенно высокой концентрации (около 10–100 миллионов на 100 мл). [2] : 52 

Твердые отходы

Фильтрация сточных вод с помощью решеток на очистных сооружениях для удаления крупных предметов в Нортоне, Зимбабве.
Фильтрация сточных вод на очистных сооружениях в Бужумбуре , Бурунди

Способность смывного туалета заставлять вещи «исчезать» вскоре осознается маленькими детьми, которые могут экспериментировать практически со всем, что они могут отнести в туалет. [13] Взрослые могут поддаться искушению выбросить туалетную бумагу , влажные салфетки , подгузники , гигиенические салфетки , тампоны , аппликаторы тампонов, презервативы и просроченные лекарства , даже рискуя вызвать засоры. Уединенность туалета предлагает тайные средства удаления неловких улик путем смывания таких вещей, как принадлежности для приема наркотиков , наборы для тестов на беременность , дозаторы комбинированных оральных контрацептивов и упаковки для этих устройств. Может возникнуть нежелание извлекать предметы, такие как детские игрушки или зубные щетки, которые случайно упали в туалет, а предметы одежды могут быть найдены в сточных водах тюрем или других мест, где обитатели могут быть неосторожны. [14] Мусор и отходы с улиц могут быть вынесены в объединенную канализацию ливневыми стоками.

Микрозагрязнители

Сточные воды содержат экологически стойкие фармацевтические загрязнители . Тригалометаны также могут присутствовать в результате прошлой дезинфекции . Сточные воды могут содержать микропластик, такой как полиэтиленовые и полипропиленовые шарики или полиэфирные и полиамидные фрагменты [15] из синтетической одежды и постельных принадлежностей, изношенных при носке и стирке, или из пластиковой упаковки и бумажных изделий с пластиковым покрытием , разложившихся насосами подъемных станций . Фармацевтические препараты , эндокринные разрушители и гормоны [16] [17] [18] могут выводиться с мочой или калом, если не катаболизируются в организме человека.

Некоторые бытовые пользователи склонны сливать нежелательные жидкости, такие как использованное растительное масло , [19] : 228  смазочные материалы , [19] : 228  клеи , краски , растворители , моющие средства , [19] : 228  и дезинфицирующие средства в свои канализационные соединения. Такое поведение может привести к проблемам в работе очистных сооружений и поэтому не рекомендуется.

Типичный состав сточных вод

Факторы, определяющие состав

Состав сточных вод меняется в зависимости от климата, социальной и экономической ситуации, а также привычек населения. [2] : 28  В регионах, где потребление воды низкое, концентрация сточных вод (или загрязняющих веществ) намного выше, чем в Соединенных Штатах, где потребление воды на человека высокое. [5] : 183  Доход домохозяйства и рацион питания также играют роль: например, в случае Бразилии было обнаружено, что чем выше доход домохозяйства, тем выше нагрузка БПК на человека и тем ниже концентрация БПК. [2] : 57 

Концентрации и нагрузки

Типичные значения физико-химических характеристик неочищенных сточных вод в развивающихся странах были опубликованы следующим образом: 180 г/чел./день для общего содержания твердых веществ (или 1100 мг/л в пересчете на концентрацию), 50 г/чел./день для БПК (300 мг/л), 100 г/чел./день для ХПК (600 мг/л), 8 г/чел./день для общего азота (45 мг/л), 4,5 г/чел./день для аммиачного азота (25 мг/л) и 1,0 г/чел./день для общего фосфора (7 мг/л). [2] : 57  Типичные диапазоны для этих значений: 120–220 г/чел./день для общих твердых веществ (или 700–1350 мг/л, если выражать как концентрацию), 40–60 г/чел./день для БПК (250–400 мг/л), 80–120 г/чел./день для ХПК (450–800 мг/л), 6–10 г/чел./день для общего азота (35–60 мг/л), 3,5–6 г/чел./день для аммиачного азота (20–35 мг/л) и 0,7–2,5 г/чел./день для общего фосфора (4–15 мг/л). [2] : 57 

Для стран с высоким уровнем дохода «нагрузка органического вещества на человека» составляет приблизительно 60 граммов БПК на человека в день. [6] Это называется эквивалентом населения (ПЭ) и также используется в качестве параметра сравнения для выражения концентрации промышленных сточных вод по сравнению со сточными водами.

Значения для домохозяйств в Соединенных Штатах были опубликованы следующим образом, при этом оценки основаны на предположении, что 25% домов имеют кухонные отходы - измельчители пищевых продуктов (сточные воды из таких домохозяйств содержат больше отходов): 95 г/чел./день для общего количества взвешенных твердых частиц (концентрация 503 мг/л), 85 г/чел./день для БПК (450 мг/л), 198 г/чел./день для ХПК (1050 мг/л), 13,3 г/чел./день для суммы органического азота и аммиачного азота (70,4 мг/л), 7,8 г/чел./день для аммиачного азота (41,2 мг/л) и 3,28 г/чел./день для общего фосфора (17,3 мг/л). Приведенные здесь значения концентрации основаны на расходе 190 л на человека в день. [5] : 183 

Источник в США, опубликованный в 1972 году, подсчитал, что ежедневный сухой вес твердых отходов на душу населения в сточных водах оценивается в 20,5 г (0,72 унции) в фекалиях, 43,3 г (1,53 унции) растворенных твердых веществ в моче, 20 г (0,71 унции) туалетной бумаги, 86,5 г (3,05 унции) твердых веществ в серой воде, 30 г (1,1 унции) твердых пищевых веществ (если используются мусороперерабатывающие установки ) и различные количества растворенных минералов в зависимости от солености местных источников водоснабжения, объема потребления воды на душу населения и степени использования смягчителей воды . [19] : 234 

Сточные воды содержат мочу и фекалии. Масса фекалий варьируется в зависимости от потребления пищевых волокон. В среднем человек производит 128 граммов мокрых фекалий в день, или медианную сухую массу 29 г/человек/день. [20] Медианная скорость образования мочи составляет около 1,42 л/человек/день, как было определено глобальным обзором литературы. [20]

Расходы

Объем бытовых сточных вод, производимых на человека (или « на душу населения », сокращенно «cap»), варьируется в зависимости от потребления воды в соответствующей местности. [2] : 11  Ряд факторов влияет на потребление воды и, следовательно, на расход сточных вод на человека. К ним относятся: доступность воды (противоположность дефициту воды ), варианты водоснабжения , климат (более теплый климат может привести к большему потреблению воды), размер сообщества, экономический уровень сообщества, уровень индустриализации , учет потребления домохозяйств, стоимость воды и давление воды. [2] : 20 

Производство сточных вод в целом соответствует потреблению воды. Однако вода, используемая для орошения ландшафта, не попадает в канализационную систему, в то время как грунтовые и ливневые воды могут попадать в канализационную систему в дополнение к сточным водам. [2] : 22  Обычно существует два пиковых расхода сточных вод, поступающих на очистные сооружения в день: один пик приходится на начало утра, а другой пик — на начало вечера. [2] : 24 

Что касается потребления воды, расчетная цифра, которую можно считать «средним мировым показателем», составляет 35–90 л на человека в день (данные 1992 года). [5] : 163  В той же публикации указано, что потребление воды в Китае составляет 80 л на человека в день, в Африке — 15–35 л на человека в день, в Восточном Средиземноморье в Европе — 40–85 л на человека в день, а в Латинской Америке и Карибском бассейне — 70–190 л на человека в день. [5] : 163  Даже внутри одной страны могут быть большие различия от одного региона к другому из-за различных факторов, определяющих потребление воды, как указано выше.

В странах с высоким уровнем дохода в качестве оценки часто используется значение расхода в 200 литров сточных вод на человека в день , например, при проектировании очистных сооружений. [6]

Для сравнения, типичные расходы сточных вод из городских жилых источников в Соединенных Штатах оцениваются следующим образом: 365 л/чел./день (для домохозяйств из одного человека), 288 л/чел./день (для домохозяйств из двух человек), 200 л/чел./день (для домохозяйств из четырех человек), 189 л/чел./день (для домохозяйств из шести человек). [5] : 156  Это означает, что общий диапазон для этого примера составит 189–365 л (42–80 британских галлонов; 50–96 галлонов США).

Аналитические методы

Общие показатели качества

Показатели качества сточных вод — это лабораторные методики испытаний для оценки пригодности сточных вод для утилизации, очистки или повторного использования. Основные параметры сточных вод, которые измеряются для оценки прочности или качества сточных вод, а также вариантов очистки, включают: твердые частицы, показатели органических веществ, азота, фосфора, показатели фекального загрязнения. [21] : 33  Выбранные тесты различаются в зависимости от предполагаемого использования или места сброса. Тесты могут измерять физические, химические и биологические характеристики сточных вод. Физические характеристики включают температуру и твердые частицы. Химические характеристики включают значение pH, концентрацию растворенного кислорода , биохимическую потребность в кислороде (БПК) и химическую потребность в кислороде (ХПК), азот, фосфор, хлор. Биологические характеристики определяются с помощью биопроб и тестов на водную токсикологию .

Конкретные организмы и вещества

Сточные воды можно контролировать как на предмет наличия болезнетворных, так и доброкачественных организмов с помощью различных методов. Традиционные методы включают фильтрацию, окрашивание и исследование образцов под микроскопом. Гораздо более чувствительное и специфическое тестирование может быть выполнено с помощью секвенирования ДНК , например, при поиске редких организмов, попытке искоренения , специальном тестировании на лекарственно-устойчивые штаммы или обнаружении новых видов. [22] [23] [24] Секвенирование ДНК из образца окружающей среды известно как метагеномика .

Сточные воды также были проанализированы для определения относительных показателей употребления рецептурных и нелегальных наркотиков среди городского населения. [25] Также можно сделать вывод об общих социально-экономических демографических показателях. [26]

Коллекция

Отсутствие технического обслуживания привело к переливу сточных вод из люка на улицу неформального поселения недалеко от Кейптауна , Южная Африка.

Сточные воды обычно собираются и транспортируются в гравитационных коллекторах , либо в санитарной канализации , либо в комбинированной канализации . Последняя также транспортирует городские стоки ( ливневые воды ), что означает, что сточные воды разбавляются во время дождей. [2] : 9 

Канализация санитарная

Канализация — это подземная система труб или туннелей для транспортировки сточных вод из домов и коммерческих зданий (но не ливневых вод ) на очистные сооружения или канализационные стоки.

Объединенная канализация

Объединенная канализация — это тип гравитационной канализации с системой труб, туннелей, насосных станций и т. д. для транспортировки сточных вод и городских стоков вместе на очистные сооружения или полигон. Это означает, что во время дождей сточные воды разбавляются, что приводит к более высоким расходам на участке очистки. Незагрязненная ливневая вода просто разбавляет сточные воды, но сток может растворять или приостанавливать практически все, с чем он контактирует на крышах, улицах и складских дворах. [27] : 296  Когда дождь проходит по крышам и земле, он может собирать различные загрязняющие вещества, включая частицы почвы и другие отложения , тяжелые металлы, органические соединения , отходы животных, а также масло и смазку . Объединенные канализации также могут получать дренаж в сухую погоду от ландшафтного орошения , осушения строительства и мытья зданий и тротуаров .

Разбавление в канализации

Просачивание грунтовых вод в канализационную систему

Инфильтрация - это грунтовые воды , попадающие в канализационные трубы через дефектные трубы, соединения, стыки или люки . [2] : 26  [5] : 164  Загрязненные или соленые грунтовые воды могут привносить дополнительные загрязняющие вещества в сточные воды. Количество такой инфильтрованной воды зависит от нескольких параметров, таких как длина коллекторной сети, диаметр трубопровода, площадь дренажа, тип почвы, глубина грунтовых вод, топография и количество соединений на единицу площади. [2] : 26  Инфильтрация увеличивается из-за плохих строительных процедур и имеет тенденцию увеличиваться с возрастом канализации. Количество инфильтрации варьируется в зависимости от глубины канализации по сравнению с местным уровнем грунтовых вод . [10] : 9–1, 9–9  Старые канализационные системы, которые нуждаются в восстановлении, также могут отфильтровывать сточные воды в грунтовые воды из протекающих канализационных стыков и сервисных соединений. [5] : 167  Это может привести к загрязнению грунтовых вод . [28]

Ливневая вода

Объединенные канализационные системы предназначены для транспортировки сточных вод и ливневых вод вместе. Это означает, что сточные воды разбавляются во время дождей. Существуют и другие типы притока, которые также разбавляют сточные воды, например, «вода, сбрасываемая из дренажей подвалов и фундаментов, сбросы охлаждающей воды и любые прямые соединения сточных вод ливневых вод с системой санитарного сбора». [5] : 163  «Прямые притоки» могут привести к пиковым расходам сточных вод, аналогичным таковым в объединенных канализационных системах во время дождливых погодных явлений. [5] : 165 

Промышленные сточные воды

Сточные воды из сообществ с промышленными предприятиями могут включать некоторые промышленные сточные воды , образующиеся в результате промышленных процессов, таких как производство или изготовление товаров. Объемы промышленных сточных вод сильно различаются в зависимости от типа отрасли. [2] : 27  Промышленные сточные воды могут содержать самые разные загрязняющие вещества в гораздо более высоких концентрациях, чем те, которые обычно встречаются в сточных водах. [5] : 188  Загрязняющими веществами могут быть токсичные или не поддающиеся биологическому разложению отходы, включая фармацевтические препараты , [29] биоциды , тяжелые металлы , радионуклиды или тепловое загрязнение .

Промышленность может очищать свои сточные воды и сбрасывать их в окружающую среду (или даже использовать очищенные сточные воды для определенных целей), или, если она расположена в городской местности, она может сбрасывать сточные воды в общественную канализационную систему. В последнем случае промышленные сточные воды могут проходить предварительную очистку на заводах для снижения нагрузки загрязняющих веществ . [2] : 27  Смешивание промышленных сточных вод со сточными водами не делает ничего для уменьшения массы загрязняющих веществ, подлежащих очистке, но объем сточных вод снижает концентрацию загрязняющих веществ, уникальных для промышленных сточных вод, а объем промышленных сточных вод снижает концентрацию загрязняющих веществ, уникальных для сточных вод.

Утилизация и разбавление

Трубы для сброса воды в океан в Кейп-Мей, штат Нью-Джерси , США — трубы обнажились после того, как песок был вымыт сильным штормом

Ассимиляционная способность водоемов или земельных угодий

Когда сточные воды сбрасываются в водоем (реку, озера, море) или на сушу, их относительное воздействие будет зависеть от ассимилирующей способности водоема или экосистемы . [2] : 78  Водоемы обладают способностью к самоочищению, поэтому концентрация загрязняющего вещества может уменьшаться по мере удаления от точки сброса. Кроме того, водоемы обеспечивают разбавление концентраций сбрасываемых загрязняющих веществ, хотя это не уменьшает их массу. В принципе, чем выше разбавляющая способность (соотношение объема или потока принимающей воды и объема или потока сбрасываемых сточных вод), тем ниже будет концентрация загрязняющих веществ в принимающей воде, и, вероятно, тем ниже будут негативные воздействия. Но если водоем уже сильно загрязнен в точке сброса, разбавление будет иметь ограниченную ценность. [30]

В ряде случаев сообщество может частично очищать свои сточные воды и по-прежнему рассчитывать на ассимиляционную способность водоема. Однако это необходимо проанализировать очень тщательно, принимая во внимание качество воды в принимающем водоеме до того, как он получит сброс сточных вод, результирующее качество воды после сброса и воздействие на предполагаемое использование воды после сброса. Существуют также особые правовые требования в каждой стране. В разных странах действуют разные правила относительно спецификаций качества сбрасываемых сточных вод и качества, которое должно поддерживаться в принимающем водоеме. [2] : 152  Сочетание очистки и утилизации должно соответствовать существующим местным правилам.

Ассимиляционная способность зависит — среди нескольких факторов — от способности принимающей воды поддерживать концентрацию растворенного кислорода, необходимую для поддержания организмов, катаболизирующих органические отходы. [19] : 9, 673  Например, рыба может погибнуть, если уровень растворенного кислорода упадет ниже 5 мг/л. [31] : 573 

Сброс сточных вод в почву можно рассматривать как форму окончательной утилизации или очистки, или и то, и другое. [2] : 189  Альтернативы утилизации сточных вод требуют учета доступности земли, качества грунтовых вод и возможного ухудшения состояния почвы. [32]

Другие методы утилизации

Сточные воды могут сбрасываться в испарительный или инфильтрационный бассейн . [10] : 9–41  Подпитка грунтовых вод используется для уменьшения проникновения соленой воды или пополнения водоносных горизонтов, используемых для сельскохозяйственного орошения . Обработка обычно требуется для поддержания фильтрационной способности инфильтрационных бассейнов, а для водоносных горизонтов, используемых в качестве источников питьевой воды , может потребоваться более интенсивная обработка . [19] : 700–703 

Морской сток

Морской сброс (или океанский сброс) — это трубопровод или туннель, который сбрасывает муниципальные или промышленные сточные воды , ливневые воды , комбинированные канализационные переливы (CSOs), охлаждающую воду или рассолы с опреснительных установок в море. Обычно они сбрасываются под поверхностью моря (подводный сброс). В случае муниципальных сточных вод стоки часто сбрасываются после того, как не прошли никакой или только первичной очистки , с намерением использовать ассимилирующую способность моря для дальнейшей очистки. Подводные сбросы распространены во всем мире и, вероятно, исчисляются тысячами. Интенсивность света и соленость в естественной морской воде значительно дезинфицируют систему сброса сточных вод в океан. [33] Только более 200 сбросов были перечислены в единой международной базе данных, которую ведет Институт гидромеханики в Университете Карлсруэ для Комитета по системам морских сбросов Международной ассоциации гидротехники и исследований (IAHR) / Международной ассоциации водного хозяйства (IWA). [34]

Глобальная ситуация

До 20 века в Европе сточные воды обычно сбрасывались в водоем, например, реку, озеро или океан. Очистки не было, поэтому разложение человеческих отходов было предоставлено экосистеме . Это могло бы привести к удовлетворительным результатам, если бы ассимилирующая способность экосистемы была достаточной, что в настоящее время нечасто случается из-за растущей плотности населения. [35] : 78 

Сегодня ситуация в городских районах промышленно развитых стран обычно такова, что канализация направляет свое содержимое на очистные сооружения, а не напрямую в водоем. Однако во многих развивающихся странах основная часть муниципальных и промышленных сточных вод сбрасывается в реки и океан без какой-либо очистки или после предварительной очистки или только первичной очистки. Это может привести к загрязнению воды . Существует мало надежных данных о доле сточных вод, собранных в канализации, которые очищаются во всем мире. Глобальная оценка ПРООН и ООН-Хабитат в 2010 году заключалась в том, что 90% всех образующихся сточных вод сбрасываются в окружающую среду неочищенными. [36] Более недавнее исследование, проведенное в 2021 году, показало, что во всем мире очищается около 52% сточных вод. [37] Однако показатели очистки сточных вод крайне неравномерны для разных стран мира. Например, в то время как страны с высоким уровнем дохода очищают примерно 74% своих сточных вод, развивающиеся страны очищают в среднем всего 4,2%. [37] По состоянию на 2022 год без достаточной очистки более 80% всех сточных вод, образующихся в мире, сбрасываются в окружающую среду. Страны с высоким уровнем дохода очищают в среднем 70% производимых ими сточных вод, согласно данным UN Water. [38] [39] [40] Только 8% сточных вод, образующихся в странах с низким уровнем дохода, подвергаются какой-либо очистке. [38] [41] [42]

Уход

Очистка сточных вод полезна для снижения загрязнения окружающей среды. Сетчатые решетки могут удалять крупные твердые частицы из сточных вод, [19] : 274–275  , а первичная очистка может удалять плавающие и осаждаемые вещества . [19] : 446  Первично очищенные сточные воды обычно содержат менее половины исходного содержания твердых веществ и приблизительно две трети БПК в форме коллоидов и растворенных органических соединений. [43] Вторичная очистка может снизить БПК органических отходов в неразбавленных сточных водах, [31] : 575  , но менее эффективна для разбавленных сточных вод. [44] Дезинфекция воды может быть предпринята для уничтожения патогенов перед утилизацией, и становится все более эффективной после завершения большего количества элементов вышеуказанной последовательности обработки. [19] : 359 

Повторное использование и утилизация

Альтернативой сбросу в окружающую среду является повторное использование сточных вод производительным способом (для сельскохозяйственных, городских или промышленных целей) в соответствии с местными правилами и требованиями для каждого конкретного применения повторного использования. Риски для здоровья населения от повторного использования сточных вод в сельском хозяйстве можно свести к минимуму, следуя «многобарьерному подходу» в соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения . [45]

Существует также возможность восстановления ресурсов , что может сделать сельское хозяйство более устойчивым за счет использования углерода , азота , фосфора , воды и энергии , извлеченных из сточных вод. [46] [4]

Канализационное хозяйство

Канализационные фермы используют сточные воды для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий. Эта практика распространена в теплом засушливом климате, где орошение имеет большое значение, а источники пресной воды скудны . Взвешенные твердые частицы могут быть преобразованы в гумус микробами и бактериями для обеспечения азотом , фосфором и другими питательными веществами для роста растений. Многие промышленно развитые страны в настоящее время используют обычные очистные сооружения вместо канализационных ферм. Это уменьшает проблемы с переносчиками и запахом ; но канализационное хозяйство остается недорогим вариантом для некоторых развивающихся стран . Канализационное хозяйство не следует путать с утилизацией сточных вод через инфильтрационные бассейны или подземные дренажи .

Правила

Управление сточными водами включает сбор и транспортировку для сброса в окружающую среду после уровня очистки , совместимого с местными требованиями к сбросу в водоемы, на почву или для повторного использования. [2] : 156  В большинстве стран неконтролируемый сброс сточных вод в окружающую среду не допускается законом, и должны соблюдаться строгие требования к качеству воды. Требования в Соединенных Штатах см . в Законе о чистой воде .

Правила управления сточными водами часто являются частью более широкой политики страны в области санитарии . Они также могут включать управление человеческими экскрементами (из неканализованных систем сбора ), твердыми отходами и ливневыми водами.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Tilley, E.; Ulrich, L.; Lüthi, C.; Reymond, Ph.; Zurbrügg, C. (2014). Compendium of Sanitation Systems and Technologies (2nd Revised ed.). Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий (Eawag), Дюбендорф, Швейцария. ISBN 978-3-906484-57-0. Архивировано из оригинала 8 апреля 2016 года.
  2. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak Фон Шперлинг, М. (2007). "Характеристики, очистка и утилизация сточных вод". Water Intelligence Online . 6 . doi : 10.2166/9781780402086 . ISBN 978-1-78040-208-6. ISSN  1476-1777. Текст скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International.
  3. ^ ab Руководство по безопасному использованию сточных вод, экскрементов и серых вод. Всемирная организация здравоохранения. 2006. стр. 31. ISBN 92-4-154685-9. OCLC  71253096.
  4. ^ abc Андерссон, К.; Роземарин, А.; Ламизана, Б.; Кварнстрём, Э.; Макконвилл, Дж.; Сейду, Р.; Дикин, С.; Триммер, К. (2016). Санитария, управление сточными водами и устойчивость: от утилизации отходов до восстановления ресурсов. Найроби и Стокгольм: Программа ООН по окружающей среде и Стокгольмский институт окружающей среды. стр. 56. ISBN 978-92-807-3488-1. Архивировано из оригинала 1 июня 2017 . Получено 2 января 2023 .
  5. ^ abcdefghijkl Сточные воды: очистка и повторное использование . Джордж Чобаноглоус, Франклин Л. Бертон, Х. Дэвид Стенсел, Меткалф и Эдди (4-е изд.). Бостон: McGraw-Hill. 2003. ISBN 0-07-041878-0. OCLC  48053912.{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
  6. ^ abc Хенце, М.; ван Лосдрехт, М.К.М.; Экама, ГА; Брджанович, Д. (2008). Биологическая очистка сточных вод: принципы, моделирование и проектирование. IWA Publishing. doi : 10.2166/9781780401867. ISBN 978-1-78040-186-7. S2CID  108595515.Версии на испанском и арабском языках доступны бесплатно онлайн
  7. ^ Tilley, E.; Ulrich, L.; Lüthi, C.; Reymond, Ph.; Zurbrügg, C. (2014). Compendium of Sanitation Systems and Technologies (2nd Revised ed.). Дюбендорф, Швейцария: Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий (Eawag). стр. 10. ISBN 978-3-906484-57-0.
  8. ^ Бехзадиан, К; Капелан, З (2015). «Преимущества комплексной и основанной на устойчивости оценки для стратегического планирования городских водных систем на основе метаболизма» (PDF) . Наука общей окружающей среды . 527–528: 220–231. Bibcode :2015ScTEn.527..220B. doi :10.1016/j.scitotenv.2015.04.097. hdl : 10871/17351 . PMID  25965035.
  9. ^ Даттл, Марша (январь 1990 г.). "NM State greywater advice". Университет штата Нью-Мексико . Архивировано из оригинала 13 февраля 2010 г. Получено 23 января 2010 г.
  10. ^ abcde Уркухарт, Леонард Чёрч (1959). Справочник по гражданскому строительству (Четвертое изд.). Нью-Йорк : McGraw-Hill Book Company, Inc.
  11. ^ Нортон, Джон Ф.; Макси, Кеннет Ф.; Пирни, Малкольм (1947). Стандартные методы исследования воды и сточных вод (девятое изд.). Нью-Йорк: Американская ассоциация общественного здравоохранения . С. 145–146.
  12. ^ Наддео, Винченцо; Лю, Хайчжоу (2020). «Редакционные перспективы: новый коронавирус 2019 года (SARS-CoV-2): какова его судьба в городском водном цикле и как может отреагировать сообщество исследователей воды?». Науки об окружающей среде: водные исследования и технологии . 6 (5): 1213–1216. doi : 10.1039/D0EW90015J .
  13. ^ Коллинз, Мэг. «The Infamous Toilet Lock». Lucie's List . Получено 24 августа 2021 г.
  14. ^ Jamrock, Thomas E. "Grinders and Comminutors: An Evolving Technology". Защита окружающей среды . Получено 5 августа 2021 г.
  15. ^ Гатиду, Джорджия; Арванити, Ольга С.; Стасинакис, Афанасиос С. (2019). «Обзор возникновения и судьбы микропластика на очистных сооружениях». Журнал опасных материалов . 367 : 504–512. doi : 10.1016/j.jhazmat.2018.12.081. PMID  30620926. S2CID  58567561.
  16. ^ Arvaniti, Olga S.; Stasinakis, Athanasios S. (2015). «Обзор возникновения, судьбы и удаления перфторированных соединений при очистке сточных вод». Science of the Total Environment . 524–525: 81–92. Bibcode : 2015ScTEn.524...81A. doi : 10.1016/j.scitotenv.2015.04.023. PMID  25889547.
  17. ^ Bletsou, Anna A.; Asimakopoulos, Alexandros G.; Stasinakis, Athanasios S.; Thomaidis, Nikolaos S.; Kannan, Kurunthachalam (19 февраля 2013 г.). «Массовая загрузка и судьба линейных и циклических силоксанов на очистных сооружениях сточных вод в Греции». Environmental Science & Technology . 47 (4): 1824–1832. Bibcode : 2013EnST...47.1824B. doi : 10.1021/es304369b. ISSN  0013-936X. PMID  23320453. S2CID  39997737.
  18. ^ Гатиду, Джорджия; Киньюа, Джульетта; ван Нуйс, Александр Л. Н.; Грасия-Лор, Эмма; Кастильони, Сара; Ковачи, Адриан; Стасинакис, Афанасиос С. (2016). «Злоупотребление наркотиками и потребление алкоголя среди различных групп населения на греческом острове Лесбос через эпидемиологию на основе сточных вод». Наука общей окружающей среды . 563–564: 633–640. Bibcode : 2016ScTEn.563..633G. doi : 10.1016/j.scitotenv.2016.04.130. hdl : 10067/1345920151162165141 . PMID  27236142. S2CID  4073701.
  19. ^ abcdefghi Metcalf & Eddy, Inc. (1972). Водоочистка . Нью-Йорк: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-041675-8.
  20. ^ ab Rose, C.; Parker, A.; Jefferson, B.; Cartmell, E. (2015). «Характеристика фекалий и мочи: обзор литературы для информирования о передовых технологиях лечения». Критические обзоры в области экологической науки и технологий . 45 (17): 1827–1879. Bibcode :2015CREST..45.1827R. doi :10.1080/10643389.2014.1000761. ISSN  1064-3389. PMC 4500995 . PMID  26246784. 
  21. ^ Фон Шперлинг, М. (2007). «Характеристики, очистка и утилизация сточных вод». Water Intelligence Online . 6 : 9781780402086. doi : 10.2166/9781780402086 . ISSN  1476-1777. Текст скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International.
  22. ^ Полиовирус обнаружен в пробах окружающей среды в Израиле. Архивировано 04.11.2013 на Wayback Machine.
  23. ^ Обзор бактерий, устойчивых к лекарствам: NDM-1 в сточных водах Нью-Дели, призывы ВОЗ к действию, недавние вспышки бактерий, устойчивых к антибиотикам. Архивировано 05.11.2013 на Wayback Machine
  24. ^ Неочищенные сточные воды являются пристанищем для различных вирусных популяций. Архивировано 07.06.2013 на Wayback Machine.
  25. ^ "Ведущие эксперты рассмотрят мировые разработки в области обнаружения запрещенных наркотиков в сточных водах". Европейский центр мониторинга наркотиков и наркомании. 2 мая 2013 г. Архивировано из оригинала 9 февраля 2014 г. Получено 2 января 2023 г.
  26. ^ Чой, Фил М. (7 октября 2019 г.). «Социальные, демографические и экономические корреляты потребления продуктов питания и химикатов, измеренные с помощью эпидемиологии на основе сточных вод». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 116 (43): 21864–21873. Bibcode : 2019PNAS..11621864C. doi : 10.1073/pnas.1910242116 . PMC 6815118. PMID  31591193 . 
  27. ^ Хаммер, Марк Дж. (1975). Технология водоснабжения и очистки сточных вод . Нью-Йорк: John Wiley & Son. ISBN 0-471-34726-4.
  28. ^ UN-Water (2015). "Wastewater Management – ​​A UN-Water Analytical Brief" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 ноября 2016 года . Получено 22 марта 2017 года .
  29. ^ Наддео, В.; Мерич, С.; Кассинос, Д.; Бельджорно, В.; Гуида, М. (сентябрь 2009 г.). «Судьба фармацевтических препаратов в загрязненных городских сточных водах под воздействием ультразвукового излучения». Water Research . 43 (16): 4019–4027. Bibcode : 2009WatRe..43.4019N. doi : 10.1016/j.watres.2009.05.027. PMID  19589554. S2CID  23561392.
  30. ^ Шмидт, Михаэль (2008). Стандарты и пороговые значения для оценки воздействия . Берлин: Springer Verlag. ISBN 978-3-540-31141-6. OCLC  261324614.
  31. ^ ab Linzley, Ray K.; Franzini, Joseph B. (1972). Water-Resources Engineering (Второе издание). Нью-Йорк : McGraw-Hill Book Company, Inc.
  32. ^ Рич, Линвилл Джин (1980). Малообслуживаемые, механически простые системы очистки сточных вод . Нью-Йорк : McGraw-Hill Book Company, Inc. стр. 187. ISBN 0-07-052252-9.
  33. ^ Ян, Лей; Чан, Вэнь-Ши; Ло Хуан, Монг-На (15 февраля 2000 г.). «Естественная дезинфекция сточных вод в морских сбросных полях». Water Research . 34 (3): 743–750. Bibcode : 2000WatRe..34..743Y. doi : 10.1016/S0043-1354(99)00209-2. ISSN  0043-1354.
  34. ^ База данных Outfalls Архивировано 28 июня 2008 г. на Wayback Machine Нажмите «Действия», затем «Репозиторий Outfalls», затем «База данных», затем «Вывод».
  35. ^ Фон Шперлинг, М. (2007). «Характеристики , очистка и утилизация сточных вод». Water Intelligence Online . 6. doi : 10.2166/9781780402086 . ISSN  1476-1777. Текст скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International.
  36. ^ Corcoran E, Nellemann C, Baker E, Bos R, Osborn D, Savelli M, ред. (2010). Больная вода?: центральная роль управления сточными водами в устойчивом развитии: оценка быстрого реагирования (PDF) . Арендал, Норвегия: ЮНЕП/ГРИД-Арендал. ISBN 978-82-7701-075-5. Архивировано из оригинала (PDF) 18 декабря 2015 г. . Получено 26 декабря 2014 г. .
  37. ^ ab Jones, Edward R.; van Vliet, Michelle TH; Qadir, Manzoor; Bierkens, Marc FP (2021). «Оценки на уровне страны и сетки производства, сбора, очистки и повторного использования сточных вод». Earth System Science Data . 13 (2): 237–254. Bibcode : 2021ESSD...13..237J. doi : 10.5194/essd-13-237-2021 . ISSN  1866-3508.
  38. ^ ab "Восстановление ресурсов сточных вод может исправить нехватку воды и сократить выбросы углерода". Европейский инвестиционный банк . Получено 29 августа 2022 г.
  39. ^ ООН-Водные ресурсы. «Качество и сточные воды». ООН-Водные ресурсы . Получено 29 августа 2022 г.
  40. ^ "Вода и санитария". Устойчивое развитие Организации Объединенных Наций . Получено 29 августа 2022 г.
  41. ^ "Только 8 процентов сточных вод в странах с низким уровнем дохода подвергаются очистке: ООН" . Получено 29 августа 2022 г.
  42. ^ "50% глобальной очистки сточных вод все еще недостаточно". www.aquatechtrade.com . Получено 29 августа 2022 г. .
  43. ^ Эббетт, Роберт У. (1956). Американская практика гражданского строительства . Том II. Нью-Йорк: John Wiley & Sons. С. 19–28.
  44. ^ "Руководство для авторов разрешений Национальной системы ликвидации выбросов загрязняющих веществ (NPDES)" (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США . стр. 5–11 . Получено 14 сентября 2021 г. .
  45. ^ Всемирная организация здравоохранения (14 февраля 2024 г.). Руководство ВОЗ по безопасному использованию сточных вод, экскрементов и серых вод (Том IV: Использование экскрементов и серых вод в сельском хозяйстве). Женева: Всемирная организация здравоохранения. ISBN 978-92-4-154685-0. Архивировано из оригинала 17 октября 2014 . Получено 2 января 2023 .
  46. ^ Banwart, S.; Carter, L.; Daniell, T.; Yong-Guan, Z.; Guo, H.; Guest, J.; Kirk, S.; Chen, X.; Evans, B. (14 сентября 2021 г.). «Расширение агросанитарной циклической экономики: возможности и преимущества». www.leeds.ac.uk . doi :10.5518/100/71 . Получено 16 сентября 2021 г. .

Внешние ссылки