Современные сточные воды всё чаще становятся причиной нарушения экологии из-за развития технического прогресса, который в корне изменил состав стоков и сделал их сложными по конфигурации.
За последние 30 лет в стоках появились новые виды промышленных загрязнителей, тяжелые металлы, фенолы, фторсодержащие препараты, нефтепродукты, сложные жиры, консерванты и пищевые добавки различного вида происхождения (не органического), фармацевтические препараты и антибиотики.
Основной принцип действия традиционных биологических очистных сооружений (БОС) основан на биологическом разложении органических соединений микроорганизмами (бактериями и простейшими) при активной подаче кислорода и расщеплении загрязнителей до простых веществ – воды, метана, сероводорода, углекислого газа. Именно по этой причине, технологически, БОС имеют ограничения по входным параметрам по уровню загрязнения, ХПК (химическое потребление кислорода), БПК (биохимическое потребление кислорода) и хлоридов. Максимум, на что способны современные БОС – это очищать стоки с ХПК не более 1800 мг/л. К сожалению, наличие в стоках новейших загрязнителей техногенного характера делает ХПК стоков намного выше предельного значения, что приводит к некачественной очистке стоков. В итоге на выходе из БОС очищенная вода не отвечает требованиям СанПиНа для сброса на рельеф или в водоём, а не выведенные загрязнители вместе с активным илом попадают на иловые карты, где существенно загрязняют окружающую среду, создавая условия для экологической катастрофы.
Отдельной и острейшей проблемой современности становится содержание в сточных водах – микропластика. Эти крошечные частицы не улавливаются и не выводятся на существующих БОС ни механическим или биологическим способом, ни физико-химической доочисткой или дезинфекцией. БОС технологически не приспособлены к обработке и выведению не биоразлагаемых твёрдых веществ - таких как пластик.
Также стоит отметить, что сезонные, производственные и климатические (засухи или обильные осадки и наводнения) колебания объёмов стоков приводит к затруднению, а порой и невозможности очистки данных стоков на БОС (например, 3-х или 4-х кратное колебание хозяйственно-бытовых стоков в курортных городах). Резкое увеличение или уменьшение объёмов сточных вод приводит к гидравлическим и органическим перегрузкам на биологических очистных сооружениях и к существенному ухудшению эффективности процесса очистки стоков.
Подводя итог, отметим, что традиционные очистные сооружения перестали справляться с вызовами технологического прогресса, с уровнем урбанизации и ростом населения.
Основные причины следующие:
- Устаревание технологии биологической очистки
Первые БОС были спроектированы человечеством в середине 18 века и были предназначены для удаления традиционных загрязнителей, таких как неорганические вещества и биоразлагаемые органические соединения. БОС конструктивно не претерпели изменения и по сегодняшний день, но применяются повсеместно и широко по всему миру.
- Увеличение количества и сложности загрязнителей
С развитием промышленности и увеличением населения неуклонно во всём мире растёт объём сточных вод. Вместе с этим, в стоках появились большое количество новых техногенных, химических и неорганических загрязнителей, включая фармацевтические препараты и микропластик, для удаления и выведения которых стандартные БОС не предназначены.
- Ограниченность нормативных требований
Нормативные требования к очистке сточных вод во многих странах до сих пор ориентированы на классические показатели загрязнения (БПК, ХПК, хлориды и пр.) и не включают новые типы загрязнителей. Это означает, что даже если БОС сертифицированы, они в любом случае выпускают в окружающую среду вещества, представляющие риск для здоровья человека и экосистем.
- Необходимость нейтрализации стоков
Современные сточные воды сегодня содержат вирусы и прочую опасную для здоровья людей и животных патогенную микрофлору. По этой причине сточные воды перед очисткой в первую очередь необходимо нейтрализовывать. Традиционные БОС для нейтрализации стоков не приспособлены технологически от слова «совсем» и не способны справляться с заданной задачей.
- Технологические и конструктивные ограничения
Стандартные БОС не способны справиться с кратным колебанием объёмов сточных вод, из-за невозможности поддерживать число необходимых бактерий, или кратного его увеличения в случае необходимости. К конструктивным недостаткам также стоит отнести невозможность БОС работать в районах Крайнего Севера, где бактерии неспособны жить и размножаться.
Современный мир столкнулся с вызовом применения новейших технологий очистки сточных вод, которые должны прийти на замену морально и технологически устаревшим биологическим очистным.