При выборе системы и схемы водоотведения промышленного предприятия учитывают требования к качеству воды, используемой в различных технологических процессах; количество, состав и свойства сточных вод отдельных производственных цехов и предприятия в целом, а также режимы водоотведения; возможность сокращения количества загрязненных производственных сточных вод за счет рационализации производственных процессов; возможность повторного использования производственных сточных вод; целесообразность извлечения и использования ценных веществ, содержащихся в сточных водах; возможность и целесообразность совместного отведения и очистки сточных вод нескольких близлежащих промышленных предприятий, а также возможность комплексной очистки сточных вод промышленных предприятий и населенных пунктов; возможность использования в технологическом процессе очищенных бытовых сточных вод; возможность и целесообразность использования бытовых и промышленных сточных вод для орошения сельскохозяйственных и технических культур; целесообразность локальной очистки сточных вод отдельных цехов предприятия; способность водоема к самоочищению, условия сброса в него сточных вод и необходимую степень их очистки; целесообразность применения того или иного метода очистки.
Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы определяются их народнохозяйственной значимостью и характером водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение качества воды в водоемах, однако это не должно заметно отражаться на его жизни и возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных целей.
Условия спуска производственных сточных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Правилами санитарной охраны прибрежных районов морей», содержащими указания по предупреждению и устранению загрязнения сточными водами поверхностных водоемов — рек, озер, искусственных каналов, водохранилищ и морей. В 1991 г. утверждены нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в водные объекты; предусматривается нормативная плата за сброс загрязняющих веществ в пределах ПДК, а при превышении ПДК плата увеличивается.
Наблюдение за выполнением условий спуска производственных сточных вод в водоемы осуществляют санитарно-эпидемиологические станции и бассейновые управления.
Нормативы качества воды водоемов хозяйственно-бытового и культурно-бытового назначения установлены раздельно для водоемов двух видов: водоемов — источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также водоснабжения предприятий пищевой промышленности; водоемов, используемых для купания, спорта и отдыха населения, а также находящихся в черте населенных пунктов.
Отдельные нормативы установлены для водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях.
Для определения необходимой степени очистки спускаемых в водоем сточных вод в каждом случае необходимо иметь подробные данные об их количестве и составе, а также детальную гидрологическую и санитарную характеристику водоема. Необходимую степень очистки сточных вод определяют по количеству взвешенных веществ, допустимой величине БПК (биологической потребности в кислороде) в смеси речной воды и сточных вод; потреблению сточными водами растворенного кислорода; температуре воды, окраске, запаху и солевому составу, ПДК токсичных примесей и других вредных веществ, а также по изменению величины активной реакции воды водоема
Взаимосвязь между санитарными требованиями к условиям спуска сточных вод в водоемы и необходимой степенью очистки сточных вод перед спуском в водоем в общем виде выражается балансовым уравнением:
Cст·g+Cв·a·Q≤(L·Q + q)·Cпд (4.1)
где Сст — концентрация загрязнения сточных вод, при которой не будут превышаться предельно допустимые пределы загрязнений; g — расход сточных вод, поступающих в водоем; Св — концентрация этого же вида загрязнения в воде водоема выше места выпуска сточных вод; a — коэффициент смешения; Q — расход воды в водоеме; Спд — предельно допустимое содержание загрязнения в воде водоема.
Схема взаимосвязи источника загрязнения (объекта) и приемника сточных вод (водоема) представлена на рисунке.
Схема взаимосвязи источника загрязнения и приемника сточных вод (водоема):
I — источник загрязнения с комплексом водоотводящих сетей и сооружений, II — место расчетного створа
Определив из приведенного выше балансового уравнения допустимую величину концентрации загрязнения в сбрасываемых сточных водах
Cст<а·Q·(Cпд — Cв)/q+Cпд (4.2)
и зная величину этого загрязнения в сточных водах, поступающих на очистные сооружения, можно рассчитать необходимую степень его очистки (%):
Э = (Снач — Сст)/Снач·100 (4.3)
Выполнение требований в отношении необходимой степени очистки сточных вод по всей номенклатуре загрязняющих факторов обеспечивается комплексом очистных сооружений, которые проектируются и строятся в соответствии со СНиП.
Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, делятся на четыре группы: механические, химические, физико-химические, биологические.
В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени счистки они дополняются сооружениями химической, биологической либо физико-химической очистки, а при более высоких требованиях — сооружениями глубокой очистки.
Общая схема очистки сточных вод:
1 — необработанные сточные воды, 2 — сооружения механической очистки, 3 — сооружения химической, биологической, физико-химической очистки, 4 — сооружения глубокой очистки, 5 — сооружения по обеззараживанию сточных вод, 6 — очищенные сточные воды, 7 — осадок или избыточная биомасса, 8 — сооружения по обработке осадка, 9 — обработанный осадок
Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживают. Образующийся на всех стадиях очистки осадок, или избыточная биомасса, поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды направляют в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасывают в водоем. Обработанный осадок утилизуют, уничтожают или складируют.
Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она используется для предварительной очистки, т.е. для подготовки сточных вод к последующей очистке, и обеспечивает снижение содержания взвешенных веществ до 90 %, органических — до 20 %. В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного рода уловители, отстойники, фильтры. С целью повышения эффективности их работы применяют методы преаэрации, биокоагуляции, отстаивания в тонком слое и поле центробежных сил. Число рабочих единиц любых сооружений механической очистки должно быть не менее двух, а число отстойников — не менее четырех с целью обеспечения надежной работы очистной станции при аварии или ремонте сооружений.