Природа Подмосковья преобразована трудом многих поколений, причем каждое последующее поколение приспосабливалось к уже «очеловеченной» природе и продолжало ее изменять. Многовековое природоиспользование ныне отражено в сильно изменившихся лесах, в пересыхающих малых речках и родниках, в участившихся засухах и резких похолоданиях, которым не может противостоять ни поредевший естественный растительный покров, ни насаженные человеком лесопарки, монокультурные хозяйственные угодья.

Малые реки в силу своей природной уязвимости в первую очередь реагируют на хозяйственную деятельность человека ­– на вырубку лесов, распашку, осушение, орошение, они обладают более низкой способностью к самоочищению, быстрее загрязняются.

Сегодня в Московской области насчитывается 4312 рек, из которых все, кроме Москвы, относятся к малым. Длина таких колеблется от нескольких сотен метров до 100 км. Но полтора века назад рек было на 25-30 процентов больше, а родников, как свидетельствуют исторические материалы, насчитывалось в Подмосковье вдвое больше, сегодня. Могучие широколиственные дубравы с липой, вязом, кленом, ясенем, с глубокими корневыми системами, по которым дождевая влага поступает в глубь почвы, а не сбегает по ее поверхности, обеспечивали половодье рек, предотвращали высокие весенние паводки и насыщали водоносные горизонты в летнюю межень.

Сегодня о былых дубравах Подмосковья напоминают лишь топонимические названия сел и рек, остатки мощных дубовых стволов, устилающих дно подмосковного Тростенского озера, исторические свидетельства. Еще в XVIII веке дубовые сплавы по Москве-реке к Москве были довольно часты. По свидетельству географа П. П. Семенова-Тянь-Шаньского («Географо-статистический словарь Российской империи», 1865), вплоть до середины XIX века строевой лес десятками тысяч бревен в год сплавлялся в Москву по рекам Истре, Маглуше, Рузе, Озерне. Сегодня по этим обмелевшим рекам с трудом можно пройти лишь на байдарке. Пароходы еще в прошлом веке поднимались по Протве вплоть до Боровска, теперь вся Протва не судоходна.

До появления железных дорог малые реки были основными транспортными артериями страны. Межбассейновыми каналами они соединялись друг с другом, что делало их основными торговыми путями, оживляло жизнь на их берегах. Так, в 1826 году развернулось строительство канала между реками Сестра и Истра с целью доставки камня с Волги для строительства храма Христа Спасителя в Москве. Работы продолжались 25 лет, было построено три каменных шлюза, канал длиной 8,5 км и плотина, которая подняла уровень реки Сестры и образовала искусственное озеро Сенеж площадью 7 кв. км. Канал просуществовал недолго – он не выдержал конкуренции с Николаевской железной дорогой и в 1860 году был окончательно заброшен. Почвы пойм малых рек обладали хорошими агрохимическими свойствами и позволяли снимать урожай до 50-75 центнеров с десятины. Чем выше была урожайность лугов, тем богаче становились почвы. Кроме отложения плодородного наилка, на поймах малых рек сложился благоприятный водный режим. Запрещалась вырубка кустарников по берегам рек. Заболоченные поймы осушались. На сенокосах запрещалась пастьба скота, выпас строго регламентировался, за потраву строго взыскивали. Теперь вследствие перевыпаса поймы большинства подмосковных малых рек разрушены. Сенокосных лугов практически нет, а оставшиеся используются как пастбища, которые лишь наполовину покрыты растительностью. На поймах стали преобладать малопоедаемые и непоедаемые виды растений, сформировался своеобразный рельеф, в котором преобладают тропинки, скотопрогонные тропы, валики, лунки, появилась закочкаренность.

В результате неумеренных рубок лесов в верховьях бассейна реки Москвы участились наводнения. За 150 лет наблюдений их число к 1908 году удвоилось, что явилось одной из причин возведения на ней водохранилищ. Роль естественных гидротехнических систем перешла от лесов к искусственным гидросистемам. Сегодня в Московской области широколиственных лесов осталось не более одного процента, более половины лесной площади занимают малоценные березняки и осинники, высасывающие большое количество воды из почвы, вследствие чего ее недополучают грунтовые воды и малые реки, особенно в летнюю межень.

Последние 70 лет жизнь подмосковных малых рек стала особенно тяжелой. В 1918-1923 годах сплошными рубками были уничтожены все леса в 30-верстной зоне вокруг столицы. В первую пятилетку запас по деловой древесине в лесах области был взят на 13 лет вперед. За годы войны Подмосковье потеряло пятую часть своих лесов. Все эти обстоятельства отразились на судьбе малых рек. Большое воздействие на них оказали также и разработка торфяных болот в довоенные годы, и развернувшиеся в послевоенное время по плану «Великого преобразования природы» мелиоративные работы.

Сегодня Московская область – самый «пьющий» регион России. На территории, составляющей всего 0,4 процента площади страны, отбирается около 12 процентов всех подземных вод, добываемых в Российской Федерации. Водоотбор во многих городах Подмосковья уже в несколько раз превысил величину утвержденных запасов, в результате чего за последние полстолетия подземный сток сократился в 3-4 раза. Такая интенсивность не приводит к добру. Сегодня водозабор производится главным образом в центральной части области, наиболее насыщенной промышленными предприятиями – главными загрязнителями грунтовых вод. К тому же по мере истощения подземных вод возрастают концентрации вредных веществ до опасных пределов. В подмосковных городах Воскресенск, Коломна, Лыткарино, Люберцы, Подольск, Балашиха и во многих других 35-100 процентов добываемых грунтовых вод уже загрязнены и мало пригодны для питья. В них – повышенное содержание железа, стронция и других вредных веществ.

Большое и вредное влияние на малые реки оказало градостроительство. Около 90 малых рек Москвы заключены в подземные трубы, а общая протяженность всех 150 подземных и наземных и наземных малых рек достигает 400 км. На территории города за последнее столетие исчезло более ста рек и ручьев, более семисот озер, болот и прудов. Всего же сегодня на территории Москвы осталось 59 рек и ручьев. Все они подвержены мощному техногенному воздействию промышленности и автотранспорта. Кроме этого, в Москве около четырехсот прудов, общее зеркало которых составляет 650 га, общая же площадь всех водоемов Москвы, включая Химкинское водохранилище, насчитывает 8 кв. км. За последние два десятилетия в Москве было засыпано около ста прудов с площадью зеркала около 170 га. На их месте построены здания, проложены улицы. Это свидетельствует о недооценке значения небольших водоемов в создании ландшафтно-архитектурного облика столицы. Московские водоемы и реки страдают и от химического загрязнения. Сегодня с поверхности столицы ежегодно смывается в реку Москву свыше ста тысяч тон взвешенных веществ и тысяча тон нефтепродуктов. На Яузе, самом загрязненном ее притоке, концентрация нефтепродуктов, железа и аммиака превышают нормативы в пятьдесят-сто раз. Ниже впадения Яузы качество вод реки резко ухудшается: в 3 раза повышается содержание нефтепродуктов, на порядок – бактериальное загрязнение, в шесть-восемь раз – содержание взвешенных веществ. Поэтому воды Москвы-реки ниже города не могут быть использованы ни для хозяйственно-бытовых, ни для рекреационных целей. Кроме того, промышленными предприятиями столицы ежесекундно сбрасывается более 73 кубометров промышленных стоков – столько же, сколько выносит и Москва-река при выходе из столицы.

При значительной или продолжительной перегрузке реки сточными водами в ней прекращаются нормальные процессы жизнедеятельности организмов, расходуется большая часть растворенного в воде кислорода, и водоток превращается в канализационный коллектор. В Московской области такими коллекторами стали реки Шаловка (приток Клязьмы), Яуза (в среднем и нижнем течении) с малыми притоками, Сходня (в верхнем течении), ручей Черный (приток Пахры) и многие другие.

Свой вклад в химическое загрязнение водоемов Подмосковья вносит и сельское хозяйство. Так, минерализация воды в подмосковной Протве за десять лет возросла более чем в полтора раза (от 122 до 195 мг/л) за счет сноса с полей аммиачной селитры, суперфосфата, доломитовой муки и других удобрений. При этом повысилась эвтрофикация русла, в котором активно стали развиваться различные водоросли. И хотя за последние годы количество вносимых удобрений уменьшилось вследствие их дороговизны, оно не снизилось, а даже возросло в тех хозяйствах (прежде всего в частных), которые главный смысл сельскохозяйственного производства видят в получении чистой прибыли, не считаясь с расходами на охрану природы, и в частности малых рек.

Большой вред малым рекам наносят животноводческие комплексы, фермы, складирование навоза по берегам. За год в Московской области скапливается до 15 миллионов тонн навоза и птичьего помета. Наиболее угрожающая на сегодняшний день ситуация сложилась на реке Маглуше (правый приток Истры), в пойме которой скопились тысячи тонн невывезенного куриного помета из Глебовского птицеводческого объединения (пос. Глебово Истринского района). При высоком паводке эта ситуация может привести к экологической катастрофе.

Большой ущерб поймам малых рек Подмосковья в последнее десятилетие нанесла распашка их частниками под огороды. Малые реки загрязняются свалками, которые организуются по берегам рек и оврагов. Во время половодья и дождей с них текут стоки, загрязняющие реки. Особое беспокойство вызывает свалка мусора областного значения возле села Павловское Истринского района, непосредственно находящаяся в средней и низкой пойме Истры. Ее потенциал уже исчерпан, и в любой момент десятки тонн мусора могут с талыми водами попасть в реку Истру.

Русла рек также беспощадно замусориваются. Механический и бытовой мусор, не влияющий на русловые процессы на крупных и средних реках, приобретает иное значение на малой реке. Любая свалка на ее берегах может стимулировать аккумуляцию наносов и отмирание русла. Даже средних размеров предмет, например тракторное колесо, может вызвать прорыв излучин, развитие острова. К сожалению, какого-либо действенного контроля за загрязнением, распашкой и использованием пойм до сих пор нет. На реки приходятся большие рекреационные нагрузки, которые будут неуклонно возрастать.

Отдыхающие уничтожают кустарники вблизи русел рек, вытаптывают травостой, загрязняют места стоянок отбросами.

Как видим, хозяйственная деятельность сегодня стала фактором, перекрывающим по своей силе действие многих естественных природных сил. И этой силой надо умело управлять. Поэтому назрела необходимость принятия действенных мер для восстановления чистоты и полноводности наших малых рек.

Прежде чем сохранять и восстанавливать, надо знать, что восстанавливать и как. Необходимо создать Красную книгу малых рек Подмосковья, в которую следует включить не только все исчезнувшие за последнее столетие реки (около шестисот), но и те, которым угрожает опасность обмеления и исчезновения.

Приоритетной задачей для лесохозяйственников Подмосковья должно стать не выращивание высококачественной древесины преимущественно хвойных пород для хозяйственных целей, а повышение эколого-эстетических и водоохранных свойств лесов. Кубометры досок можно заменить и другими материалами, чистый воздух, воду и журчание лесного ручья заменить нечем. Сегодня большая часть лесов Подмосковья такими свойствами не обладает - они молоды (их средний возраст около сорока лет - в этом возрасте они активно растут и много "пьют", из-за чего все меньше воды доходит до малых рек) и имеют маломощную поверхностную корневую систему. Породный их состав неудовлетворителен - преобладают хвойные искусственные насаждения и почти отсутствуют широколистные. Наиболее благоприятные в отношении водоохранных функций для условий западного Подмосковья смешанные многоярусные леса, где есть дубы, липы, клены, возрастом более 140 лет. Но таких почти уже не осталось.

Для проведения первоочередных мер по очистке малых рек следует:

• провести облесение вдоль русел малых рек и примыкающих к речным долинам оврагов;

• ограничить сброс неочищенных стоков в малые реки и очистить русла от хлама, упавших деревьев, мусора;

• восстановить старую и построить новую сеть прудов и малых водоемов, прежде всего каскадных (верхний пруд служит как наносоуловитель и периодически чистится, ил используется как удобрение);

• ликвидировать свалки по берегам рек и оврагов;

• расчистить родники, ключи, источники;

• осуществлять контроль за выпасом в поймах, за технологией и сроками внесения удобрений и ядохимикатов в бассейнах малых рек.

Необходимо разработать комплексную программу рационального природопользования в бассейнах малых рек Подмосковья и предусмотреть в ней инвентаризацию малых рек (скажем для первого этапа - для всех рек длиной более 100 км) и определить для каждой реки природные условия и ресурсы водосбора. Надо рационализировать землепользование в речных долинах, выявить возможности для создания прудовых хозяйств рекреационного и рыбохозяйственного назначения, устройства малых и микро-ГЭС (например, для фермерских хозяйств). В такой программе будут заинтересованы прежде всего сельские и районные администрации, руководители предприятий. Поэтому она может быть обеспечена финансированием за счет местных бюджетов или той ее частью, которая в виде налога на природоохранную деятельность перечисляется в областной и федеральный бюджеты.

Сохранить и восстановить потенциал малых рек необходимо не только для получения чистой воды, дешевой гидроэнергии и рыбы из прудовых хозяйств. Малые реки Подмосковья, пожалуй, главная эколого-эстетическая ценность региона. В летние дни на природу выезжает ежедневно до пяти миллионов горожан, многие из которых предпочитают отдыхать на берегах водоемов, под тенью деревьев. А в соединении воды и леса и заключается, как говорил писатель Аксаков, высшая прелесть русского ландшафта.

Методы очистки сточных вод

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения- сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода)

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротен0ки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)

Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.

Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде примесей и высоким требованиями, предъявленными к качеству очистки воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды: при сбросе в водоем - ПДС ( предельно допустимые сбросы) и ПДК (предельно допустимые концентрации веществ), а при использовании очищенных сточных вод в производстве - те требования, которые необходимы для осуществления конкретных технологических процессов.

Для приготовления из сточных вод технической воды или обеспечения условий сброса очищенных сточных вод водоемов большое значение имеет технико-экономическая оценка способов подготовки воды. Экономическое преимущество имеют, как правило, замкнутые системы водоиспользования [1-3]. Однако процесс замены современных производств безотходными, в том числе и с полностью замкнутой системой водоиспользования, достаточно длительный. Поэтому часть очищенных сточных вод сбрасывают в водоемы. В этих случаях необходимо соблюдать установленные нормативы для относительной концентрации вредных веществ в очищенных сточных водах.

Применяемые схемы очистки должны обеспечивать максимальное использование очищенных вод в основных технологических процессах и минимальный их сброс в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса в открытые водоемы. При широком внедрении оборотных систем имеются дополнительные резервы по сокращению расхода свежей воды и уменьшению сброса сточных вод в водоемы (совершенствование технологических процессов, повышение эффективности очистки сточных вод). Сточные воды являются чистыми, если их отведение в водные объекты не приводит к нарушению норм качества воды в контролируемом створе или пункте водоиспользования.

Степень очистки сточных вод при сбросе их в водоемы определяется нормативами качества воды водоема в расчетном створе и в большой степени зависит от фоновых загрязнений. Для снижения концентраций вредных примесей, присутствующих в сточных водах, до требуемых величин необходима достаточно глубокая очистка. Поэтому важное значение имеет надежный контроль степени очистки сточных вод, так как с ужесточением требований к качеству очищенных вод значение ПДК большинства вредных веществ снижается и, следовательно, возрастают трудности их определения [4]. Кроме того, контроль усложняется при определении концентраций вредных веществ в сильно разбавленных сточных водах.

Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов

Для обеспечения высокой степени очистки сточных вод в ряде случаев одной биохимической очистки производственных сточных вод недостаточно, поэтому в последние годы отмечено возрастающее применение физико-химических методов. Широкое распространение получили коагуляция и флотация. Реагентный способ очистки достаточно эффективен и прост. Этот способ можно применять практически при неограниченных объемах сточных вод.

Совместное использование коагулянтов и флокулянтов позволит еще более расширить использование этих реагентов для очистки сточных вод. Большие резервы интенсификации метода коагуляции и флокуляции связаны как с более глубоким исследованием механизмов явлений, сопровождающих эти процессы, так и с более эффективным использованием различных физических воздействий.

Данные зарубежных исследований показывают, что значительного повышения эффективности реагентного способа можно добиться оптимизацией технологии очистки, предусматривающей смешение реагентов с водой, а также подбором используемых коагулянтов и флокулянтов [5].

Эффективность реагентного способа очистки воды, в частности с использованием коагулянтов, можно повысить, установив долее строгий контроль за расходом реагентов в зависимости от количества загрязнений, присутствующих в сточных водах, и физико-химических характеристик этих загрязнений, в первую очередь от их заряда, характеризуемого  потенциалом. Внедрение автоматизированного контроля за расходом реагентов позволит повысить не только степень очистки воды, но и снизить расход реагентов.

Эффективность реагентного способа можно также повысить, применяя физические воздействия на обрабатываемую воду и водные системы (например, электрические и магнитные поля, ультразвук, радиацию и другие способы). Однако внедрение этих методов интенсификации коагуляции и флокуляции тормозится недостаточной изученностью процессов, протекающих на молекулярном и ионном уровне.

Очистка производственных сточных вод реагентным способом включает несколько стадий, основными из которых являются:

1) Приготовление и дозирование реагентов;

2) Смешение реагентов с водой;

3) Хлопьеобразование;

4) Отделение хлопьевидных примесей от воды.

Приготовление реагентов

Правильная организация процесса приготовления реагентов позволит при минимальном их расходе получить максимальный эффект очистки воды. От качества приготовленных растворов зависит не только эффективность воздействия коагулянтов на загрязнения, но и работа оборудования этого узла. Наибольшее применения в качестве коагулянтов получили сульфат алюминия, гидроксохлорид алюминия и хлорид железа(III). В несколько меньшем масштабе используются сульфаты железа, смешанные коагулянты в виде солей алюминия и железа. Заметно в меньших количествах используют алюмоаммонийные и алюмокалиевые квасцы. Возрастает использование коагулянтов, в первую очередь железа и алюминия, получаемых электрохимическим способом. В этом случае их свойства как коагулянтов резко улучшаются.

Реагенты как в твердом, так и в виде концентрированных растворов, необходимо доводить до рабочей концентрации (5-15%). В связи с этим следует проанализировать растворение солей и в первую очередь солей алюминия и железа

Зная основные закономерности процесса растворения реагентов в воде, можно выбрать оптимальный режим растворения реагентов в воде и подобрать для этого необходимое оборудование.

Эффективность очистки сточных вод с использованием коагулянтов и флокулянтов в значительной мере зависит от точности поддержания основных параметров. основными параметрами регулирования являются рH обработанных сточных вод, электропроводность, мутность, окислительно-восстановительный потенциал.

В настоящее время широко используются разработанные ВНИИВодгео системы автоматического регулирования (САР), предназначенные для управления реагентной очисткой сточных вод. Повышение уровня автоматизации процессов физико-химической очистки промышленных сточных вод позволяет уменьшить расходы реагентов.

В практике очистки вод, как правило, применяют объемнопропорциональные дозирующие системы. В основном по такому принципу построены САР подачи растворов коагулянтов и флокулянтов.

Дозаторы, используемые в САР раегентной очистки сточных вод, должны надежно работать и при подаче растворов, содержащих взвешенные частицы, осадки, шламы, так как часто в качестве реагентов используют отходы различных производств.

При использовании предварительно осветленных растворов реагентов можно применять плунжерные насосы-дозаторы с ручным регулированием производительности.

Для нормального функционирования узла реагентной обработки с использованием плунжерных насосов-дозаторов необходима предварительная очистка растворов реагентов. В противном случае насос-дозатор забивается взвешенными частицами, а следовательно необходимо его останавливать и промывать.

Оптимизация дозы реагентов

Для технологии очистки воды и обезвреживания осадков большое значение имеет рациональное использование реагентов, так как годовой расход только флокулянтов составляет сотни тонн. Определение оптимальной дозы реагентов представляет собой весьма сложную задачу, так как в практике очистки воды возможно одновременное изменение ряда факторов, например состава и количества примесей.

Следует отметить, что при коагуляции примесей в объеме воды и при контакте с зернистой загрузкой оптимальная доза будет различной, так как кинетические условия коагуляции на поверхности фильтрующего материала значительно лучше, чем в объеме воды.

Эффективность процессов очистки воды в аппаратуре всех типов обусловлена прочностью и плотностью коагуляционной структуры.

Для тонкодисперсной суспензии с частицами заданного размера одним из основных критериев выбор а дозы коагулянта является прочность структуры.

Одновременного увеличения прочности и плотности коагуляцоинной структуры можно достичь комбинированным воздействием на структуру гидродинамических условий перемешивания и дозы коагулянта. Выбор оптимального режима очистки воды с использованием реагентов возможен на основе цепочечно-ячеистой модели коагуляционной структуры.

Представляет интерес определение оптимальной дозы реагента при добавлении его в воду электрохимическим способом. В этом случае наиболее легко оптимизировать процесс изменением плотности тока и продолжительности обработки в зависимости от количественного состава сточных вод.

Применяя известные методы математического моделирования можно определить оптимальный режим электрохимической обработки. Существующие устройства для автоматического дозирования реагентов дают возможность, как правило, поддерживать только их расход, установленный на основе предварительных исследований. Поддержание оптимальной дозы реагентов для соблюдения основных качественных параметров процесса коагуляции пока еще затруднено.

Перемешивание сточных вод с реагентами.

Приготовленный раствор через дозирующее устройство и смеситель вводят в воду. Перемешивание воды с реагентами целесообразно осуществлять в две стадии, причем первую стадию проводить в режиме, приближающемся к режиму идеального смешения, а вторую - в режиме идеального вытеснения по жидкой фазе. Это обусловлено тем, что на первой стадии должно быть обеспечено равномерное распределение реагента по всему объему очищаемых сточных вод, а на второй - создание условий, исключающих распад образовавшихся агломератов частиц загрязнений. Первый режим можно осуществить, например, а аппарате с интенсивно вращающейся мешалкой, а второй - в слое взвешенного осадка.

Как показывают результаты многих исследований, процесс перемешивания воды с реагентами, в частности с неорганическими коагулянтами, необходимо проводить с максимальной скоростью. Оптимизация режима смешения коагулянта с водой может привести к более эффективному использованию, а в некоторых случаях и к сокращению расхода коагулянта.

Эффективность мгновенного перемешивания заключается в изменении степени дисперсности продуктов гидролиза коагулянтов, абсорбирующихся на поверхности частиц загрязнений. При более интенсивном перемешивании увеличивается вероятность сорбции на поверхности частиц загрязнений мелких частиц продуктов гидролиза коагулянтов, что приводит к экономии коагулянта и одновременному увеличению прочности связи частиц в микрохлопьях.

При выборе режима смешения коагулянта необходимо учитывать состав и физико-химические свойства сточных вод, а также вводимых реагентов. Важность определения оптимальных параметров режима смешения обусловлена также большой ролью ортокинетической стадии коагуляции в процессах агрегации частиц загрязнений. Вероятность столкновений между коагулирующими частицами возрастает с увеличением интенсивности перемешивания. Однако при достижении определенного скоростного градиента образующиеся хлопья начинают разрушаться. Для применяемых коагулянтов значение скоростного градиента составляет примерно 20-70 с^-1. В качестве критериальной оценки процесса смешения реагентов с водой наряду со скоростным градиентом применяют также произведение последнего на продолжительность смещения, введенное Кэмпом (критерий Кэмпа).

В направлении интенсификации перемешивания воды с реагентами развивается и разработка смесителей. Рекомендуется при выборе типа, конструкции и режима действия перемешивающих устройств на стадиях быстрого смешения воды с реагентами и медленного перемешивания воды в камерах хлопьеобразования учитывать закономерности коагуляционного структурообразования, определяющие начальные значения скоростного градиента, необходимость постепенного перемешивания и концентрации твердой и жидкой фаз на поверхности раздела.

Быстрое перемешивание реагентов с водой может быть достигнуто в смесителях с псевдоожиженной насадкой и предварительной электрообработкой смеси.

Электромагнитные смесители целесообразно применять прежде всего при контактировании воды с растворами электролитов, например с растворами кислот, щелочей, солей. Однако возможно перемешивание неэлектропроводимых реагентов, например полиакриламида с водой, в электромагнитных смесителях с псевдоожиженной или магнитоожиженной насадкой.

Наиболее просты в аппаратурном оформлении смесители, содержащие камеру электрообработки, в которой установлены два или несколько электродов. В результате воздействия электрического поля на растворы электролитов происходит эффективное смешение воды с коагулянтом, что позволяет существенно сократить время перемешивания, а также расход реагентов на очистку стоков. Электролиз проводят, как правило, в режимах без заметного выделения газов (кислорода и водорода)

Другим простейшим вариантом электромагнитного перемешивания является использование генераторов магнитного поля, устанавливаемых на участке трубы, где одновременно подают воду и раствор коагулянта (электролита). Такие смесители весьма просты и их легко установить практически на любом участке технологической линии. Кроме того, смесители с использованием постоянных магнитов могут быть установлены в помещениях любой категории.

Высокая интенсивность очистки достигается в электромагнитных смесителях с магнитоожиженной насадкой, состоящей из ферромагнитных частиц.

В тех случаях, когда недопустимо загрязнение очищаемой воды примесями железа, вместо смесителей с магнитоожиженной насадкой можно применить электромагнитные смесители типа статора асинхронного двигателя с использованием в качестве насадки многоосевого ротора с подвижными элементами.

Отделение взвешенных частиц от воды.

Очистка воды от взвешенных коагулированных частиц является многостадийным процессом, включающим, по крайней мере, образование агрегатов и отделение их от воды. Процесс начинается с образования агрегатов частиц, затем происходит их распад, переход агрегатов в осадок, выпадение агрегатов частиц из осадка снова в жидкую фазу, выпадение монодисперсных частиц из жидкости в осадок, минуя стадию агрегатообразования. Процесс отделения агрегатов частиц от воды называется отстаиванием.

Для отделения скоагулированных частиц примесей от воды используют также флотацию или фильтрацию. Отстаивание представляет собой экстенсивный процесс, однако, являясь универсальным методом, позволяет очищать сточные воды различного состава. Интенсификация процесса отстаивания связана как с улучшением седиментационных характеристик скоагулированных частиц примесей, так и с оптимизацией конструкций отстойников.

В последнее время для очистки сточных вод все чаще используют флотацию. Преимущество ее - достаточно высокая эффективность извлечения примесей из воды. процесс флотации зависит как от свойств частиц, так и от их размера, а также от ряда физико-химических свойств осветляемых токсидисперсных суспензий, включая и сточные воды. все это приводит к определенным трудностям внедрения флотационного способа очистки вод.

Использование реагентов при флотации позволяет в ряде случаев добиться высоких показателей очистки. В практике флотационного разделения суспензий известно достаточно много способов насыщения жидкости пузырьками газов (воздуха). Однако для очистки сточных вод наибольший интерес представляет способ напорной флотации с образованием пузырьков газа в