Хозяйственно-бытовые сточные вод

 

Состав судовых сточных вод аналогичен составу хозяйственно-бытовых сточных вод населенных пунктов. Поэтому для контроля качества очистки их на судах предусмотрены обязательные показатели:

- коли-индекс;

- содержание взвешенных веществ;

- биохимическое потребление кислорода (БПК);

- максимальное, минимальное и среднегеометрическое свободного активного хлора или озона.

Кроме этих показателей, в связи с постоянным повышением требований к очистке сточных вод, используют ряд дополнительных показателей:

- количество летучих и осаждающихся веществ;

- количество летучих взвешенных веществ;

- химическое потребление кислорода (ХПК);

- мутность;

- полное содержание фосфатов;

- водородный показатель рН;

- количество суммарного органического углерода;

- суммарное количество энтерококков.

Некоторые из указанных показателей качества воды были рассмотрены ранее (курс "Охрана вод"). Поэтому кратко рассмотрим только те показатели, которые ранее не встречались.

Свободный активный хлор или озон вводятся в сточную воду для инактивации содержащихся в ней бактерий. Концентрация этих веществ является косвенным показателей степени обеззараживания стоков. При увеличении концентрации активного хлора или озона происходит уменьшение значения коли-индекса сточной воды, но при этом наличие в воде большого количества этих веществ отрицательно сказывается на биоценозе водоема. Поэтому концентрация озона или активного хлора должны находиться в строго ограниченных рамках.

Летучие вещества характеризуют загрязненность сточных вод летучими органическими соединениями: спиртами (от метилового до гексилового), одноатомными фенолами и жирными аминами из щелочной среды, жирными кислотами, а также нейтральными летучими веществами.

Осаждающиеся вещества являются одним из важнейших показателей качества сточных вод. Этот показатель определяет скорость осаждения взвешенных веществ и используется при проектировании судовых установок, имеющих в своем составе отстойники.

Летучие взвешенные вещества характеризуют долю летучих соединений (органических и неорганических) во взвешенных веществах. Их количество определяется как разность массы сухого и прокаленного остатков.

Полное содержание фосфатов – количество органических и неорганических фосфатов, находящихся в сточных водах в растворенном и нерастворенном состояниях.

Суммарный органический углерод характеризует общее содержание в сточных водах органических соединений, находящихся в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях. Этот показатель более полно отражает загрязненность сточной воды органическими веществами, чем БПК и ХПК, так как он не зависит от условий проведения анализа и химического состава органических веществ. Показатель используют при определении прироста или убыли органической массы активного ила, взаимоотношения биогенных элементов, контрольном сравнении очистной способности установок по обработке стоков, основанных на разных принципах их очистки и т.д.

Суммарное количество энтерококков характеризует бактериальную загрязненность сточных вод. Анализ на содержание энтерококков является дополнительной проверкой фекального загрязнения сточных вод.

Физико-химический состав хозяйственно-бытовой воды достаточно сложен. В него входят минеральные, органические и биологические примеси, находящиеся в различных фазовых состояниях. Кроме них, содержаться крупнофракционные компоненты, такие как бумага, вата, волокнистые вещества и т.д.

Минеральные примеси в основном состоят из солей, кислот, щелочей, растворенных газов и т.д.

Органические примеси по происхождению можно подразделить на две группы:

ü вещества растительного происхождения;

ü вещества животного происхождения.

К первой группе относят остатки непереваренных растений и плодов, бумага, растительные масла. Ко второй группе - физиологические выделения, остатки мышечных тканей и биологические загрязнения.

Кроме этих примесей в сточных водах содержаться ПАВ, минеральные масла, дезинфицирующие средства, используемые при уборке помещений, а также вещества попадающие с заборной водой (количество и состав их зависит от района плавания судна).

В хозяйственно-бытовых сточных водах содержится следующее количество органических и минеральных веществ [г/(чел×сут)]:

Органические вещества:

мочевана – 30;

мочевая кислота – 0,7;

креатинин – 1,5;

гипуровая кислота - 0,7;

бактерии – 14;

детрит – 13;

мышечные волокна –2,0;

жир - 0,75;

мыла – 0,7;

старкобилин – 0,4;

амилаза – 0,1;

аминокислоты – 1,9×10^-2;

органические кислоты - 1,5×10^-2;

летучие жирные кислоты - 8×10^-3;

ферменты - 5×10^-3;

белок - 2×10^-3;

остальные органические вещества – 2,1.

Минеральные вещества:

хлориды – 1,5;

сульфаты – 2,5;

натриевые соли – 7,9;

фосфаты – 2,5;

калиевые соли – 3,3;

аммонийные соли – 0,7;

кальциевые соли – 0,8;

магниевые соли – 0,9;

аммиак - 3×10^-3;

известковые соли – 0,2¸0,3;

вода - 1500¸2000.

Бактериальная загрязненность хозяйственно-бытовых стоков составляет не менее 10⁸¸10¹⁴ штук на 1л воды. Бактерии в свою очередь состоят из 85% воды и 15% сухих веществ, в состав которых входят 75% белка и 25% углеводов.

Количество крупнодисперсных примесей составляет 0,12¸0,15 г/л.

Концентрация загрязнений в сточных водах определяется исходя из норм водопотребления, которые, в свою, очередь, зависят от категории судна, района плавания, типа сточно-фановой системы и конструкции санитарно-технический устройств.

 

Нормы водопотребления

 

Для морских судов и судов внутреннего плавания нормы водопотребления различны.

В зависимости от района плавания и времени его продолжительности морские транспортные суда подразделяются на категории:

I - суда неограниченного района плавания (включая заграничное арктическое и антарктическое);

II - суда ограниченного района плавания (с удалением от берега до 100 морских миль), совершающие рейсы продолжительностью более 24 часов;

III - суда совершающие рейсы продолжительностью от 6 до 24 часов, а также суда технологического флота;

IV - суда, совершающие рейсы продолжительностью 6 часов и менее.

В зависимости от категории судна устанавливаются следующие нормы потребления питьевой и мытьевой воды [л/(чел×сут)], соответственно:

I категория -40¸80; 60¸200;

II категория - 30¸60; 40¸150;

III категория - 20¸40; 30¸100;

IV категория - 10¸20; 10¸70.

В зависимости от района плавания, численности экипажа и длины судна промысловые суда подразделяют также на категории:

I - суда неограниченного района плавания, длиной свыше 65 м независимо от численности экипажа;

II - суда неограниченного района плавания, длиной 40-65 м при численности экипажа не более 40 человек;

III - суда ограниченного района плавания с удалением от берега или от обслуживающей плавучей базы до 200 миль, длиной 24¸40 м при численности экипажа не более 24 человек;

IV - суда ограниченного района плавания с удалением от берега не более 100 миль, длиной 12¸24 м при численности экипажа не более 15 человек, а также несамоходные суда.

Нормы по питьевой и мытьевой воде для этих судов составляют [л/(чел×сут)], соответственно:

I категория - 50; 100;

II категория - 40; 90;

III категория - 30; 40;

IV категория - 30; 40.

На судах III и IV категорий норма мытьевой воды может быть снижена на 25%.

Нормы водопотребления для судов внутреннего плавания и скоростных судов зависят от продолжительности пребывания членов экипажа и пассажиров на борту. По этому принципу выделяют три категории судов:

I -  судна с продолжительностью пребывания членов экипажа и пассажиров на борту свыше 16 часов;

II  - суда с продолжительностью пребывания членов экипажа и пассажиров на борту до 16 часов;

III - суда с продолжительностью пребывания членов экипажа и пассажиров на борту до 8 часов.

Нормы водопотребления для этих судов в зависимости от категории, составляют:

Питьевая вода [л/(чел×сут)]:

I категория - 40;

II категория - 15;

III категория - 10;

Мытьевая вода [л/(чел×сут)]:

I категория - 30;

II категория - 20;

III категория - не предусмотрена.

Норма расхода питьевой воды для скорости судов II категории составляет 10л/(чел×сут); для судов III категории - 7л/(чел×сут).

 

Подсланевые воды

 

Подсланевые воды по составу можно охарактеризовать как нефтесодержащие сточные воды. При этом нефть и нефтепродукты в этих водах могут находиться в различных состояниях, основными из которых являются следующие: свободная (пленочная) нефть, нестабилизированные дисперсии, стабилизированные дисперсии, молекулярно растворенная нефть, нефть, обволакивающая твердые частицы и т.д.

Кратко рассмотрим каждое из указанных состояний нефтепродуктов.

Свободная (пленочная) нефть представляет собой слой нефти, образующийся на поверхности воды при отстаивании вследствие разности плотностей воды и нефти. Всплывшая нефть является свободной нефтью, имеющей, в основном физические и химические свойства исходного нефтепродукта. Однако с течением времени эти свойства могут измениться из-за наличия таких явлений, как испарение летучих компонентов, окисление воздухом, растворение растворимых фракций, микробная активность, химическая реакция с веществами, содержащимися в воде.

Нестабилизированные дисперсии. Образуются в результате турбулентного перемешивания нефтесодержащей воды, которое приводит к дроблению и рассеиванию капелек нефтепродукта. В зависимости от интенсивности перемешивания получаются первичные и вторичные дисперсии.

Первичные дисперсии включают в себя капельки нефтепродукта с диаметром 1000¸10000 А. Они обычно термодинамически неустойчивы (капельки нефти с течением времени сливаются в более крупные, из-за наличия коагуляции и изотермической перегонки). Созданию первичной дисперсии в значительной степени способствует перекачивание нефтесодержащих вод насосами объемного типа, создающими давление более 0,3МПа. При этом, чем выше давление создаваемое насосом, тем больше его диспергирующая способность и, соответственно, тем меньше размер капель нефтепродукта. Кроме того, образованию дисперсий способствует перемешивание подсланевых вод в результате качки судна.

Для вторичных эмульсий характерен диаметр частиц нефти порядка 50¸60 А.. Эти дисперсии также термодинамически неустойчивы. Их образованию способствует повышенная турбулентность потока, качка судна и перекачивание подсланевых вод центробежными или вихревыми насосами. Концентрация нефти в таких дисперсиях колеблется в пределах 50¸1000 мг/л. В отличие от первичных дисперсий, вторичные более устойчивы, что объясняется действием межфазного поверхностного натяжения и поверхностного заряда частиц нефтепродукта.

Стабилизированные дисперсии возникают из нестабилизированных дисперсий при наличии в воде поверхностно - активных веществ (ПАВ), которые, снижая поверхностное натяжение на границе "вода-нефть", образуют защитную пленку вокруг частиц нефтепродукта, предотвращающую их слияние.

Стабилизации дисперсий способствует также уменьшение электрокинетического потенциала нефтяных частиц и повышение температуры нефтеводяной смеси.

Растворенная нефть. Растворимость нефти в воде зависит, в основном, от вида нефти и её молекулярной массы. В общем случае нефть плохо растворяется в воде. Молекулярно растворенная нефть - это нефть, образующая с водой истенный раствор, с размером частиц нефти не более 50 А. Концентрация нефтепродуктов в таком растворе не превышает 20 мг/л. Хотя вопрос растворимости нефти в воде не достаточно изучен, замечено, что растворимость нефти увеличивается при наличие в воде растворенного органического вещества и ПАВ. Поэтому смешивание подсланевой воды с хозяйственно-бытовой нецелесообразно, так как усложняет процесс её очистки.

Нефть, обволакивающая твердые включения. Твердые включения, находящиеся в воде, могут отстаиваться или быть нейтральными по плавучести. Эти частицы покрываются тонкой пленкой нефти. К твердым включениям могут быть отнесены: песок, глина, уголь, продукты коррозии, асфальтены, щелочно-земельные соли и т.д. Их концентрация в подсланевой воде определяется большим количеством факторов, которые нет смысла специально рассматривать.

Кроме рассмотренных состояний нефти в воде, существенное значение для очистки подсланевых вод имеют физико-химические характеристики нефтесодержащей воды и её компонентов, а именно: плотность, температура, величина рН, соленость, электропроводность и другие электрокинетические свойства.

Плотность подсланевой воды обычно составляет 1022¸1033 кг/м³, а нефтепродуктов, используемых на судах - 830¸950 кг/м³. Температура подсланевой воды колеблется в широких пределах и зависит от района плавания судна, температуры воздуха в машинном отделении и т.д. Значение рН обычно составляет рН=6¸7,6, то есть подсланевые воды имеют нейтральную или слабокислую реакцию, что является свидетельством наличия в нефтепродуктах органических кислот, которые совместно с серосодержащими соединениями могут способствовать некоторой стабильности системы "вода-нефть" за счет ионно-статического фактора.

Сравнительно невысокое значение поверхностного натяжения  указывает на наличие в подсланевых водах ПАВ. Удельная электропроводность воды  и компонентов нефтепродуктов .

 

 

Источники загрязнения