В условиях растущей индустриализации и урбанизации проблема загрязнения водных ресурсов становится все более острой. Один из ключевых загрязнителей стоков - взвешенные вещества, оказывающие негативное воздействие на экологическое состояние водоемов, здоровье населения и эффективность использования водных ресурсов.

Взвешенные вещества (или частицы) - нерастворимые компоненты, присутствующие в воде в виде суспензии (другое название - грубодисперсные примеси).

В зависимости от размера и плотности частиц, содержащихся в воде, взвешенные вещества классифицируются на несколько групп:

• Крупные и плотные включения: эти частицы характеризуются значительным размером и плотностью, превышающей плотность воды, что обуславливает их высокую способность к осаждению.
• Мелкие и легкие взвеси: Данная группа подразделяется на две подкатегории:
• Взвеси, остающиеся в толще воды: эти частицы настолько малы и легки, что не оседают на дно и не всплывают на поверхность, оставаясь во взвешенном состоянии.
• Взвеси с затрудненным осаждением: эти частицы, хоть и обладают некоторой плотностью, осаждаются крайне медленно из-за малого размера и других факторов.

Всплывающие вещества: имеют плотность меньше плотности воды, благодаря чему поднимаются на поверхность водной среды.

• Неорганические (минеральные): частицы глины, песчинки, различные соли, оксиды неорганических соединений, частицы тяжелых металлов и т.д. Встречаются в сточных водах металлургической и машиностроительной промышленности.

• Органические: микроорганизмы, ил, остатки растительного и животного происхождения, продукты жизнедеятельности. Часто встречаются в стоках пищевых предприятий.

• Смешанные: комбинация органических и неорганических примесей. Встречаются чаще всего и образуются в результате промышленной и хозяйственно-бытовой деятельности. Основную часть составляют тяжелые фракции (около 60%), остальное - легкие фракции. Смешанные взвеси обладают хорошей способностью к слипанию, поскольку содержат достаточное количество органики - масел и жиров.

Чтобы определить, каких взвешенных веществ больше в сточной воде, нужно прокалить пробу и взвесить - это позволит узнать соотношение между органической и неорганической составляющей. Если вес после прокаливания существенно не поменялся, это указывает на загрязнения, легко поддающиеся осаждению.

Характеристики взвешенных веществ

• Концентрация: общее количество взвешенных частиц в стоках
• Дисперсность: распределение частиц по размерам
• Состав: определение доли неорганических (минеральных) и органических соединений, а также присутствия нефтепродуктов и тяжелых металлов
• Плотность: плотность частиц влияет на скорость их осаждения и эффективность гравитационных методов очистки.
• Заряд поверхности: электрический заряд взвешенных веществ, определяющий их способность к коагуляции и флокуляции.
• Гидрофобность: степень отталкивания частиц от воды, влияющая на эффективность флотационных методов очистки.

Получение подробной информации о характеристиках взвешенных частиц позволяет правильно оценить степень загрязнения сточных вод, выявить наиболее сложные для удаления компоненты и выбрать оптимальную технологию очистки, обеспечивающую достижение требуемых показателей качества очищенной воды.

• Концентрация: общее количество взвешенных частиц в стоках
• Дисперсность: распределение частиц по размерам
• Состав: определение доли неорганических (минеральных) и органических соединений, а также присутствия нефтепродуктов и тяжелых металлов
• Плотность: плотность частиц влияет на скорость их осаждения и эффективность гравитационных методов очистки.
• Заряд поверхности: электрический заряд взвешенных веществ, определяющий их способность к коагуляции и флокуляции.
• Гидрофобность: степень отталкивания частиц от воды, влияющая на эффективность флотационных методов очистки.

Получение подробной информации о характеристиках взвешенных частиц позволяет правильно оценить степень загрязнения сточных вод, выявить наиболее сложные для удаления компоненты и выбрать оптимальную технологию очистки, обеспечивающую достижение требуемых показателей качества очищенной воды.

Источники взвешенных веществ могут быть классифицированы на следующие группы:

• Промышленные предприятия: различные отрасли промышленности (пищевая, химическая, металлургическая, горнодобывающая, текстильная, бумажная и др.) - крупные источники взвешенных частиц в сточных водах.
• Жилищно-коммунальное хозяйство: хозяйственно-бытовые стоки содержат органические отходы, фекалии, моющие средства, бумагу и пластик что также вносит свой вклад в общее содержание взвешенных веществ в сточных водах.
• Сельское хозяйство: стоки с животноводческих ферм, полей и орошаемых сельскохозяйственных угодий содержат органические удобрения, пестициды и гербициды, которые могут попадать в водные объекты вместе со взвешенными частицами.
• Ливневые стоки: вода, стекающая с городских территорий во время дождей и таяния снега, содержит смытые с дорог и тротуаров загрязнения (песок, грязь, нефтепродукты, реагенты, мусор).
• Природные источники: Эрозия почвы, размыв берегов рек и озер, атмосферные осадки также могут вносить вклад в общее содержание взвешенных веществ в водных объектах.

Выбор оптимального способа зависит от многих факторов:

• Характеристики сточных вод: концентрация и состав взвешенных частиц, дисперсность, плотность, заряд поверхности, гидрофобность.
• Требования к качеству очищенной воды: ПДК взвешенных веществ, установленные нормативными документами.
• Экономические факторы: Стоимость оборудования, эксплуатационные затраты, стоимость утилизации отходов.
• Экологические факторы: Воздействие на окружающую среду, энергопотребление, образование отходов.

Для очистки сточных вод от взвешенных веществ применяются различные методы, которые можно разделить на 3 группы:

• Механические
• Физико-химические
• Биологические

Чаще всего для достижения требуемого качества очистки применяют комбинацию различных методов, образующих многоступенчатую систему очистки.

Начальный и очень важный этап очистки сточных вод. Основная цель – удаление крупных и грубых взвешенных частиц: песка, гравия, строительного мусора, текстильных волокон, пластиковых фрагментов, способных нанести вред оборудованию следующих этапов и снизить эффективность дальнейшей очистки. 

Основные методы механической очистки:

• Процеживание: основан на применении решеток и сит с различным размером ячеек для задержания крупных взвешенных веществ. Сита с более мелкими ячейками применяются для удаления мелких взвешенных частиц, очищая воду перед последующими этапами очистки. Регулярное обслуживание и чистка решеток и сит является важным условием эффективной работы системы процеживания.
• Песколовки: предназначены для удаления песка, гравия и подобных им минеральных веществ. Различают горизонтальные, вертикальные и тангенциальные песколовки, работа которых основана на осаждении (отделении) частиц за счет действия силы тяжести или центробежной силы. Эффективность песколовок зависит от скорости потока воды, размера и плотности частиц
• Отстаивание: основано на осаждении взвешенных веществ за счет действия силы тяжести в специально предназначенных для этого отстойниках. Отстойники могут быть горизонтальными, вертикальными или радиальными. Эффективность отстаивания зависит от времени пребывания воды в отстойнике, размера и плотности частиц, а также температуры воды. 
• Центрифугирование: эффективное разделение взвешенных веществ за счет центробежной силы. Значительно ускоряет процесс осаждения и позволяет удалить даже мелкие и легкие взвешенные частицы, которые плохо осаждаются в отстойниках. Центрифугирование широко используется для очистки промышленных стоков, содержащих мелкодисперсные взвешенные частицы. 

Для устранения мелких взвешенных частиц, которые не могут быть задержаны решетками и отстойниками, необходимо применять физико-химические методы очистки. Эти методы основаны на изменении физических и химических свойств взвешенных веществ с целью их укрупнения и извлечения.

Для физико-химического метода очистки применяют современное оборудование: Флотационную установку HYDRO F. Оборудование является: Высокоэффективным, Экономичным, Компактным – занимает меньше места по сравнению с отстойниками. Более подробно об этом оборудование можно узнать тут: ”Флотационные установки HYDRO F“

Основные методы физико-химической очистки:

• Коагуляция и флокуляция - связанные между собой процессы, целью которых является укрупнение мелких взвешенных частиц в стоках. Коагуляция – это процесс нейтрализации электрического заряда дисперсных частиц с помощью – коагулянтов (например, солей алюминия или железа). Нейтрализация заряда позволяет частицам сблизиться и слипнуться друг с другом. Флокуляция – это процесс образования крупных хлопьев из слипшихся частиц с помощью флокулянтов – высокомолекулярных органических полимеров. Флокулянты образуют мостики между частицами, объединяя их в крупные прочные агрегаты, которые легко удалить отстаиванием лиюо фильтрацией. 
• Флотация - метод разделения, основанный на извлечении взвешенных веществ из стоков с помощью пузырьков воздуха. Пузырьки прилипают к поверхности частиц, снижая их плотность и заставляя всплывать на поверхность воды, где они образуют пену, которую затем удаляют. Флотация эффективна для удаления мелких взвешенных веществ, которые плохо осаждаются. 
• Адсорбция - поглощение взвешенных веществ поверхностью твердого вещества – адсорбента. Адсорбенты обладают развитой поверхностью и высокой пористостью, что обеспечивает эффективное удержание загрязнителей. В качестве адсорбентов широко используются активированный уголь, силикагель, цеолиты. 

Мембранные методы - включают в себя ультрафильтрацию, нанофильтрацию и обратный осмос, представляют собой передовые технологии, позволяющие достичь высокого уровня очистки сточных вод от взвешенных и растворенных веществ. Данные способы основаны на использовании полупроницаемых мембран, пропускающих воду, но задерживающих загрязнители. Ультрафильтрация удаляет взвешенные частицы размером более 0,01 мкм, нанофильтрация – более мелкие частицы, включая органические молекулы и ионы тяжелых металлов, а обратный осмос – даже растворенные соли.

Биологические способы очистки используются для разложения органических загрязнений, в том числе и некоторых взвешенных веществ, в ходе жизнедеятельности микроорганизмов. Данные способы реализуются в специальных резервуарах - биореакторах и бывают аэробными (с доступом кислорода) и анаэробными (без доступа кислорода).