Определение понятию «сточные воды», скорее всего можно найти в энциклопедическом слова­ре. Давайте посмотрим Малый энцикло­педический словарь под редакцией Мейера: «Сточная вода: отработанная, в боль­шинстве случаев сильно загрязненная вода населенных пунктов (от 100 до 350 л в сутки на каждого жителя) и про­мышленных предприятий. Перед сбросом в реки сточные воды следует очищать до такой степени, чтобы не отравить речную воду и не придать ей неприят­ного запаха».

Это, несомненно, короткое и правильное объяснение, которое в даль­нейшем окажет нам определенную по­мощь. Теперь посмотрим, что говорится по этому поводу в Малой технической энциклопедии: «Сточные воды — это в большей или меньшей степени загрязнен­ные в результате использования быто­вые, промысловые и производственные воды, содержащие отбросы или отработанное тепло, а также отличающиеся изменившимися в отрицательную сторону физическими и биологическими свойствами. Здесь мы узнаем уже нечто большее о происхождении сточных вод.

Сточные воды не имеют однородного состава. Определения дают лишь общую характеристику всех загрязненных вод. В качестве больших групп различаются бытовые и производственные сточные воды, а также атмосферные воды. Такое подразделение сточных вод основано на их происхождении и не учитывает их состава.

 

Дело в том, что очень трудно дать краткую характеристику ингредиентов сточных вод, так как загрязненные воды могут содержать в большем или меньшем количестве многие вещества. Находящиеся в сточных водах твердые вещества различаются по крупности. Диапазон крупности довольно широк: от крупных механических примесей, задерживаемых решетками с прозорами в несколько сантиметров, до полурастворенных и растворенных веществ, различимых лишь с помощью микроскопа. Среди них имеются частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, от крупных песчинок до мельчайших взвесей.

Если взять на пробу небольшое количество сточной воды из городского канализационного коллектора, то спустя некоторое время на 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, 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.

 

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 см3 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 бактерий сточные воды должны считаться сомнительными, при большом числе—санитарно-опасными.

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 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 (ВПК) 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 ВПК 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 водах 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.