Жилье

вещества

860г/А

400г/м

ШШ

то спустя некоторое время не дне сосуда, в который была налита сточная вода, образуется осадок, произошло выделение из воды твердых веществ. Взятая на пробу сточная вода немного посветлела, но не стала еще совсем чистой. Мутность воды объясняется наличием в ней полурастворенных, или, как их иногда еще называют, коллоидных (коллодий— клей) частиц. Эти частицы настолько малы, что не оседают на дно, а находятся во взвешенном состоянии вследствие беспорядочного теплового движения молекул воды. Этот процесс назван броуновским движением молекул по имени впервые открывшего его ученого. Растворенные вещества неразличимы невооруженным глазом и не вызывают помутнения воды. Осаждающиеся, полурастворенные и растворенные вещества, находящиеся в сточных водах,—это преимущественно (58%) органические вещества, т. е. продукты живой природы. Поскольку все они представляют собой химические соединения углерода, то в сухом состоянии горят. Остальные твердые вещества (42%) являются неорганическими. К ним относятся такие минералы, как песок, глина и т. п.; эти вещества не горят. В природе все органические вещества спустя какое-то время разлагаются. В этом можно убедиться, если,

ЮО

г/гелсуп

30

г/гел.сут. 60

50%

50%

ренные SaaecmSa

ющил

бсеуага-веществе.

70% ^А

например, сосуд с донным осадком взятой на пробу сточной воды оставить на несколько дней открытым. Осадок, состоящий преимущественно из органических веществ, превращается вскоре в гниющую массу с очень неприятным запахом. При этом не только осадок, но и находящаяся над ним мутная вода скоро начинает загнивать, что легко определяется по запаху. В такой воде имеется еще значительное количество разлагающихся органических веществ. Если в лабораторных условиях пропустить эту мутную воду через тонкий фильтр, то полурастворенные вещества осядут на фильтре, а полученная в результате фильтрования вода будет прозрачной. Но даже от нее через некоторое время начинает исходить неприятный тухлый запах. Это свидетельствует о том, что даже растворенные вещества, которые не были задержаны фильтром, являются отчасти веществами органического происхождения, вследствие чего они разлагаются. Эти опыты показывают, что очистка сточных вод не ограничивается только выделением осадков, т. е. отстаиванием. В мутной воде остаются еще органические вещества, и даже в результате последующей очистки не удается получить воду, которая не содержала бы веществ, вызывающих гниение.

ёо^ы

Мы еще подробно рассмотрим процессы, происходящие при разложении органических веществ. А пока вернемся к нашей взятой на пробу воде. Если пребывание ее в городском канализационном коллекторе не было продолжительным, то она будет выглядеть грязно-серой. Сначала кажется странным, что вода нисколько не концентрированнее и не грязнее содержимого фекальных ям. Следует, однако, учитывать, что сбрасываемые в канализацию сточные воды состоят в основном из воды (99,9% воды и 0,1% твердых веществ). Такая сточная вода, похожая внешне на воду от мытья полов, не об-

ладает резким запахом, если она не очень долго протекала по городским коллекторам. Это пока свежая вода, процесс разложения в ней еще не начался. О начавшемся процессе разложения можно судить по почернению воды и исходящему от нее резкому, неприятному запаху. При разложении белковых соединений наряду с другими веществами выделяется сероводород. Это ядовитый газ, присутствие которого в воде даже в небольших количествах придает ей запах тухлых яиц. Сероводород, соединяясь с постоянно имеющимся в воде железом, образует сернистое железо черного цвета, чем и объясняется почернение разлагающейся воды. Процесс гниения сопровождается выделением зловонного запаха. Это происходит не только со сточной водой, но и при загнивании ила и твердых отбросов. Для городских сточных вод иногда целесообразно при общих расчетах знать количество загрязняющих веществ на одного жителя. Расчетами установлено, что в сутки на одного жителя приходится 60 г оседающих, 30 г неоседающих и 100 г растворенных веществ. Всего в сутки на одного жителя приходится 190 г твердого вещества. Две трети оседающих и неоседающих веществ—органического происхождения. У растворенных же веществ органические соединения составляют половину. Крупные отбросы, задерживаемые на решетках и ситах (кусочки дерева, пробки, остатки фруктовых плодов, овощей, кусочки кала, бумаги, текстиля и многие другие твердые вещества), содержатся в количестве от 2 до 10 л на человека в год*. Эти величины являются усредненными и получены в результате лабораторных исследований городских канализационных стоков. В отдельных случаях в составе

в отечественной практике сумму оседающих и неоседающих веществ называют взвешенными веществами. На одного жителя в сутки принимают расчетную норму, равную 65 г взвешенных веществ, а не 90 г.

- Норма для расчетов, принятая в СССР, составляет 8 л/чея в год для решеток с проворами 16 мм.

этих стоков наблюдаются отклонения, главным образом вследствие смешения их с производственными сточными водами.

Помимо физических характеристик сточных вод и их химического состава, важно знать биологические особенности этих вод. В любой сточной воде находится большое количество микроорганизмов. Это прежде всего бактерии. В 1 см^ сточной воды, т. е. в объеме менее наперстка, содержится несколько сот миллионов бактерий. Общий объем бактериальной массы составляет примерно 0,04% всего количества сточной воды. Эти бактерии подразделяются на безвредные, подозреваемые и опасные, т. е. болезнетворные. Обычно городские сточные воды содержат большее или меньшее количество болезнетворных бактерий. С гигиенической точки зрения, при минимальном числе бактеоий сточные воды должны считаться сомнительными, при большом числе—санитарно-опас-ными.

К сточным водам относятся также дождевые воды, отводимые с территорий населенных пунктов. Дождевые воды, стекающие с крыш, дворов, улиц, сильно загрязнены, так как смывают на своем пути всю грязь с указанных поверхностей. Содержание грязи в дождевой воде в начале дождя настолько значительно, что ее можно сравнить с бытовыми сточными водами.

Каким образом можно вообще определить степень загрязнения сточных вод? Для этой цели разработаны специальные тесты, основанные на способности органических веществ разлагаться. Разложение органических веществ происходит под воздействием микроорганизмов, главным образом бактерий, присутствующих в сточных водах. Если в сточных водах постоянно имеется какое-то количество растворенного кислорода, что, как правило, бывает в природной воде, то происходит разложение загрязнений при участии аэробных бактерий. С помощью

Стогная вуа.

организмы

Ссуержамие кисяерс^ на З^^нт <^иохим.иглскал потрл^иаоть

специальных ферментов, управляющих процессами обмена, они расщепляют сложные органические вещества, превращая их в более простые. Как и более сложным организмам, бактериям для жизнедеятельности необходим кислород. Если взятую в качестве пробы сточную воду выдержать в определенных условиях в лаборатории в течение нескольких дней (обычно 5 дней), обеспечивая постоянное присутствие в ней кислорода, то по количеству потребляемого кислорода можно судить о количестве находящихся в сточной воде микроорганизмов. Это количество, в свою очередь, зависит от наличия в сточной воде питательных веществ, потребляемых микроорганизмами. Пищей же являются как раз органические вещества сточных вод. Таким образом, эта «биохимическая потребность в кислороде» определяет степень загрязнения сточных вод и позволяет сопоставлять сточные воды различного

происхождения. Большая биохимическая потребность в кислороде (БПК) означает, что вода сильно загрязнена, и, наоборот, малая потребность в кислороде свидетельствует о том, что вода сравнительно чиста. При выдерживании пробы в течение 5 дней при температуре 20 °С БПК сточных вод в расчете на одного жителя в сутки составляет 60 г. Другими словами, сточные воды, приходящиеся на одного жителя, потребляют при биохимическом разложении 60 г кислорода в течение 5 дней.

Для многих производственных сточных вод также можно определить биохимическую потребность в кислороде, причем в том случае, если примеси в этих во-

дах могут разлагаться под воздействием присутствующих в них микроорганизмов. Это происходит главным образом тогда, когда сточные воды содержат органические вещества, т. е. соединения углерода. Таким .образом, степень загрязнения сточных вод можно легко определить. Это особенно важно при разработке технических решений по очистке сточных вод, так как техника всегда основывается на точных понятиях и конкретных цифрах. Прежде чем перейти к рассмотрению технических проблем очистки сточных вод, познакомимся в следующей главе с естественно-научными основами водного хозяйства.

Круговорот воды

в природе

и охрана водоемов

Огромные количества воды, испаряясь, изо дня в день поднимаются в верхние слои атмосферы с поверхности мирового океана. Часть этих испарений возвращается в океан в виде выпадающих над ним атмосферных осадков. Другая же часть, увлекаемая воздушными потоками, уносится на большие расстояния над землей. Сгущаясь, эти испарения превращаются в облака или туман и затем в виде дождя, снега или града выпадают на землю. Часть этой воды через реки вновь стекает в моря, часть испаряется, а оставшаяся часть, просачиваясь в землю, превращается в грунтовую воду. Но и здесь не прекращается движение воды, которая в виде подземных потоков вновь возвращается в моря. Так заканчивается большой круговорот воды в природе. Человеку вода требуется для питья, а также для многих других целей. Поэтому он активно вмешивается в природный круговорот, используя грунтовые и поверхностные воды во все возрастаю-

щем количестве для удовлетворения своих - многообразных потребностей. Ббльшая часть использованных вод, ставших теперь уже сточными водами, отводится обратно в водоемы. Такой искусственный круговорот воды особенно интенсивно происходит в густонаселенных районах земного шара. Вода на территориях, богатых реками, должна при этом многократно использоваться, однако это возможно только при наличии достаточного числа установок для очистки сточных вод, а также соответствующих сооружений для подготовки питьевой и технической воды.

Водное хозяйство должно обеспечивать водой самых различных потребителей. При этом необходимо, во-первых, чтобы в наличии всегда имелись достаточные количества воды и, во-вторых, чтобы вода отвечала определенным качественным требованиям. Органы водного хозяйства постоянно следят за тем, чтобы соблюдалось необходимое соотношение между потребностями в воде и возможностями удовлетворять эти потребности с помощью природных ресурсов. При правильно организованном водном хозяйстве водные ресурсы должны всегда превышать потребность в воде. Если же баланс будет отрицательным, то в какой-то момент может возникнуть нехватка воды, что вызовет значительные осложнения. Поскольку природные водные ресурсы увеличить нельзя, то выравнивание баланса осуществляется путем создания запасов воды. В период паводков, когда реки несут большое количество воды, образовавшейся в результате таяния снегов, нужды потребителей легко удовлетворяются. Потребности в воде резко возрастают в период сухого, жаркого лета. Однако в это время количество воды в реках значительно уменьшается. Для удовлетворения потребностей в воде в летнее время следует накапливать паводковые воды, что осуществляется путем устройства водохранилищ, в которые собирают весенние

IS

паводковые воды. В этом случае в летнее время всегда можно будет забирать воду из водохранилищ. Таким образом, важной задачей органов водного хозяйства является проектирование, строительство и эксплуатация водохранилищ.

Качество воды зависит от входящих в ее состав компонентов. В природе не встречается химически чистая вода. В ней всегда содержатся различные примеси в виде растворенных или взвешенных веществ. Эти примеси отнюдь не всегда следует рассматривать как нежелательные. Достаточно лишь вспомнить о содержащихся в целебных источниках минеральных веществах или о растворенном в воде кислороде, наличие которого является необходимым условием существования рыб в водоемах. По-другому рассматриваем мы загрязнения водных источников вследствие выпуска в них

сточных вод, что является в настоящее время одной из важнейших проблем цивилизации. В зависимости от степени загрязнения водные источники подразделяются на классы по качеству воды. Качество воды загрязненных водоемов определяется не только химическим способом, но также путем биологического исследования на месте и в лабораторных условиях. На основании проведенных исследований издавна различают четыре степени загрязнения водоемов.

I.Чистые до незначительно загрязненных. Вода прозрачна и богата растворенным в ней кислородом. Биохимическая потребность в кислороде незначительна. Встречается множество высших организмов, а также водятся лососевые породы рыб.

II.Незначительно загрязненные до умеренно загрязненных. Вода уже не прозрачна. Биохимическая потребность в кислороде все еще мала. Часто встречаются водоросли и другие водные растения. .Имеются в большом количестве живые организмы, такие, как ресничные, рачки, улитки, ракушки и т. п. Среди рыб преобладают рыбы семейства карповых.

III.Умеренно загрязненные. В воде еще имеется некоторое количество кислорода. Биохимическая потребность в кислороде увеличивается. Наряду с бак-