Курьяновские очистные сооружения. Очистные сооружения для частного дома. Проектирование очистных сооружений

Разные условия борьбы со сливами и различие решаемых при этом задач привели к созданию разных видов очистных сооружений. К примеру, ливневые очистные сооружения по своей комплектации, возможностям предназначены для обработки поверхностных стоков; локальные в зависимости от оснащения служат для предварительной очистки загрязненных вод определенных цехов, производств.

Городской тип очистных сооружений в отличие от других более универсален и может очищать любые типы жидких отходов, но при одном условии (которое и отличает его от других) – все они должны быть приведены к определенным характеристикам, установленным нормативами. Среди них: концентрация примесей; кислотность стоков (рН), которая должна быть в пределах между значениями 8,5 и 6,5.

Городские стоки

Данный вид стоков отличается содержанием в качестве загрязнителей самых разных органических соединений и частиц неорганических веществ. Некоторые из них вполне безобидны (например, песок, частицы пыли, грязи), другие (нефть, нефтепродукты, токсины, тяжелые металлы) опасны и при попадании в природу наносят ей непоправимый вред, вызывают ухудшение здоровья у людей, приводят к эпидемиям.

По оценкам специалистов, подлежащие очистке городские сточные воды в среднем содержат (в мг/л):

• ПВА ………………………………………..…………....10;
• сухого остатка ………………………….…………… 800;
• взвешенных веществ ……………………….……....259;
• азота аммонийных солей …………………………...30;
• общего азота ……………………..……..……………..45;
• фосфатов ……………………..…………………..…….15;
• хлоридов ………………………….………………..…...35;
• БПКполн ……………………………………..……….. 280;
• БПК5 …………………………………………..………..200.

Описание очистных сооружений для города

Чаще всего в состав городских очистных сооружений входит четыре блока очистного оборудования: механический (или предварительный), биологический, глубокой очистки, окончательной обработки стоков.

В первом, механическом, из сливов удаляется песок, крупный мусор. Для этого при очистке городской сточной воды применяются различные по конструкции сита, решетки (механические барабанные, шнековые, грабельные и пр.), песколовки, сепараторы песка.

Поступившие на второй блок предварительно очищенные стоки освобождаются от соединений азота и большинства органических примесей. Выполняется это с использованием специальных биореакторов, работа которых основана на способности микроорганизмов перерабатывать в процессе своей жизнедеятельности входящие в стоки загрязнения. При этом опасные примеси «переходят» в категорию неопасных и во взвеси, которые удаляются на следующих этапах.

Третий блок на городских очистных сооружениях занимается очисткой стоков от взвешенных веществ, появившихся при предыдущих операциях и тех, которые биометодами убрать невозможно. Помогает сделать это разное оборудование: флотационные установки, отстойники, сепараторы, фильтры. На заключительном этапе производится обеззараживание очищенной воды, окончательное приведение ее к нормам, соответствующим установленным санэпидправилами требованиям.

Помимо описанного, на городских очистных сооружениях имеются участки, которые занимаются обработкой и утилизацией образующихся при очистке городских сточных вод осадков. Они оборудованы установками, на которых ил освобождается от излишней влаги (ленточные и камерные фильтр-прессы, декантеры). Здесь есть фильтрационные поля и биопруды.

Все объекты, относящиеся к городским очистным сооружениям, всегда ограждены и закрыты от несанкционированного доступа посторонних. На них постоянно ведется контроль за показателями очистки стоков, за состоянием атмосферного воздуха.

Совершенствование городских очистных сооружений

Данный тип системы очистки является капиталоемким. Он требует больших затрат на строительство, постоянных денежных расходов при эксплуатации. Поэтому любые мероприятия, позволяющие снизить расходы, а тем более привести процесс к уровню самоокупаемости, самодостаточности, а еще лучше – к прибыли, рассматриваются специалистами очень внимательно и заинтересованно.

Среди таких недавно опубликованное сообщение об исследованиях, которые провели со стоками из разных городов США специалисты Аризонского университета. Они в очередной раз подтвердили возможность зарабатывать на очистке городской сточной воды, извлекая их них и ила ценные для промышленности металлы и вещества.

Повышенную заинтересованность в результатах их изысканий вызывает факт, подтверждающий наличие в стоках драгоценных металлов. Причем присутствие их достаточно велико и составляет в тонне ила: для золота ¾ г, для серебра 16,7 г. По их оценкам, только извлечение этих металлов позволит зарабатывать очистным сооружениям города-миллионника до 2,6 млн. долларов США в год.

Не менее интересны сообщения о возможности получать электроэнергию в ходе очистки городских сточных вод. Реализация этого возможна по пути создания микробиологических топливных батарей, чем занимаются многие ученые в отрасли. До последнего времени эффективность направления была низкой, но все в корне поменялось после открытия инженеров, работающих в Орегонском университета в США.

Благодаря использованию уменьшенного катодно-анодного расположения, развитой бактериальной среды и новых разделяющих материалов им удалось получить в процессе переработки стоков количество электроэнергии, превышающее прежние достижения в 100 раз. Такой результат, по оценкам тех же инженеров, позволяет утверждать об эффективности технологии и возможности перенесения экспериментов на реальные очистные сооружения.

Надежды перевести процесс очистки городской сточной воды на уровень самодостаточности по производству собственной электроэнергии может оказаться слишком оптимистическим. Но даже и при частичной их реализации эффект от данного мероприятия ожидается ошеломляющим, потому и заслуживает внимания и скорейшей реализации.

Прежде чем проектировать очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод или стоков иных типов, важно выяснить их объем (количество стоков, образующихся за определенный период времени), наличие примесей (токсичных, нерастворимых, абразивных и пр.) и другие параметры.

Виды сточных вод

Очистные сооружения сточных вод устанавливаются на стоки различных типов.

• Хозяйственно-бытовые стоки – это сливы из сантехнических приборов (умывальников, моек, унитазов и пр.) жилых зданий, в том числе, и частных домов, а также учреждений, общественных зданий. Хозяйственно-бытовые стоки опасны как питательная среда для болезнетворных бактерий.
• Производственные стоки образуются на предприятиях. Категория характеризуется возможным наличием разнообразных примесей, некоторые из которых значительно затрудняют процесс очистки. Очистные сооружения промышленных сточных вод обычно сложны по конструкции и имеет несколько ступеней очистки. Комплектность таких сооружений подбирается в соответствии с составом стоков. Промышленные сточные воды могут быть токсичными, кислотными, щелочными, имеющими механические примеси и даже радиоактивными.
• Ливневые стоки из-за способа образования называются также поверхностными. Их также именуют дождевыми или атмосферными. Стоки данного типа – это жидкость, образующаяся на крышах, дорогах, террасах, площадях при выпадении осадков. Очистные сооружения ливневых сточных вод обычно включают несколько ступеней и способны удалять из жидкости примеси различного типа (органические и минеральные, растворимые и нерастворимые, жидкие, твердые и коллоидные). Ливневые стоки – наименее опасные и наименее загрязненные из всех.

Виды очистных сооружений

Для того, чтобы понять, из каких блоков может состоять комплекс очистки, следует знать основные виды очистных сооружений для сточных вод.

К ним относятся:

• механические сооружения,
• установки биоочистки,
• кислородонасыщающие установки, обогащающие уже очищенную жидкость,
• адсорбционные фильтры,
• ионообменные блоки,
• электрохимические установки,
• оборудование физико-химической очистки,
• обеззараживающие установки.

К оборудованию для очистки стоков можно причислить и сооружения и резервуары для складирования и хранения, а также для обработки отфильтрованного осадка.

Принцип работы комплекса очистки сточных вод

В комплексе может быть реализована схема очистных сооружений сточных вод с наземным или подземным исполнением.
Очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод устанавливаются в коттеджных поселках, а также в небольших населенных пунктах (150-30 000 человек), на предприятиях, в районных центрах и пр.

Если комплекс устанавливается на поверхности земли, он имеет модульное исполнение. Для того, чтобы минимизировать повреждения, снизить расходы и трудозатраты на ремонт подземных конструкций, их корпуса изготавливают из материалов, прочность которых позволяет противостоять давлению грунта и подземных вод. Кроме прочего, такие материалы отличаются долговечностью (до 50 лет службы).

Чтобы понять принцип работы очистных сооружений сточных вод, рассмотрим, как функционируют отдельные ступени комплекса.

Механическая очистка

Эта ступень включает в себя следующие типы сооружений:

• первичные отстойники,
• пескоуловители,
• сорозадерживающие решетки и т.п.

Все эти приспособления предназначены для устранения взвесей, крупных и мелких нерастворимых примесей. Самые крупные включения задерживаются решеткой и попадают в специальный съемный контейнер. Так называемые песколовки обладают ограниченной производительностью, поэтому при интенсивности подачи стоков на очистные сооружения более 100 куб. м. в сутки, целесообразно устанавливать параллельно два приспособления. В этом случае их эффективность будет оптимальной, пескоуловители смогут задерживать до 60% взвеси. Задержанный песок с водой (песчаная пульпа) отводится на песковые площадки или в песчаный бункер.

Биологическая очистка

После удаления основной массы нерастворимых примесей (осветления стоков) жидкость для дальнейшей очистки поступает в аэротенк – сложное многофункциональное устройство с продленной аэрацией. Аэротенки разделятся на участки аэробной и анаэробной очистки, благодаря чему одновременно с расщеплением биологических (органических) примесей производится вывод из жидкости фосфатов и нитратов. Это существенно повышает эффективность работы второй ступени очистного комплекса. Активная биомасса, выделяемая из стоков, задерживается в специальных блоках, загруженных полимерным материалом. Такие блоки размещаются в зоне аэрации.

После аэротенка иловая масса переходит во вторичный отстойник, в нем происходит разделение на активный ил и очищенные стоки.

Доочистка

Доочистка сточных вод производится на самопромывных песчаных фильтрах или с помощью современных мембранных фильтров. На этом этапе количество взвешенных веществ, присутствующих в воде, сокращается до 3 мг/л.

Обеззараживание

Обеззараживание очищенных стоков выполняется методом обработки жидкости ультрафиолетом. Для повышения эффективности работы этой ступени очистные сооружения биологической очистки сточных вод оснащаются дополнительным воздуходувным оборудованием.

Стоки, прошедшие все ступени комплекса очистки, безопасны для окружающей среды и могут сбрасываться в водоем.

Проектирование очистных систем

Очистные сооружения производственных сточных вод проектируются с учетом следующих факторов:

• уровня залегания грунтовых вод,
• конструкции, геометрии, расположения подводящего коллектора,
• комплектности системы (тип и количество блоков, определяемые заблаговременно на основании биохимического анализа стоков или их прогнозируемого состава),
• расположения компрессорных установок,
• наличия свободного подъезда для транспорта, который будет осуществлять вывоз мусора, задерживаемого решетками, а также для ассенизаторской техники,
• возможного размещения вывода очищенной жидкости,
• необходимости использования дополнительного оборудования (определяется наличием специфических примесей и другими индивидуальными особенностями объекта).

Важно: Очистные сооружения поверхностных сточных вод должны проектироваться только компаниями или организациями, обладающими сертификатом СРО.

Монтаж установок

Правильность монтажа очистных сооружений и отсутствие ошибок на этом этапе во многом определяют долговечность комплексов и их эффективность, а также бесперебойность работы – один из важнейших показателей.

Монтажные работы включают в себя следующие этапы:

• разработка схем монтажа,
• осмотр площадки и определение ее готовности к монтажу,
• строительные работы,
• подключение установок к коммуникациям и соединение их между собой,
• пуско-наладочные работы, регулировка и настройка автоматики,
• сдача объекта.

Полный комплекс монтажных работ (перечень необходимых операций, объем работ, требуемое для их выполнения время и другие параметры) определяются, исходя из особенностей объекта: его производительности, комплектности), а также с учетом характеристик места монтажа (тип рельефа, грунт, расположение грунтовых вод и др.).

Обслуживание очистных сооружений

Своевременное и профессиональное обслуживание очистных сооружений обеспечивает эффективность оборудования. Поэтому такие работы должны выполняться специалистами.

В комплекс работ входят:

• удаление задержанных нерастворимых включений (крупного мусора, песка),
• определение количества образующегося ила,
• проверка содержания кислорода,
• контроль работы по химическим и микробиологическим показателям,
• проверка функционирования всех элементов.

Важнейшим этапом обслуживания локальных очистных сооружений является контроль работы и профилактика электрооборудования. Обычно к этой категории относятся воздуходувные машины и перекачивающие насосы. В аналогичном обслуживании нуждаются и установки ультрафиолетового обеззараживающего излучения.

Система утилизации отходов, является неотъемлемой частью любого города. Именно она обеспечивает жилому массиву, нормальное функционирование и соблюдение санитарных норм в городских условиях. Сточные воды, которые проникают в городские очистные сооружения, в своём составе содержат очень разнообразные органические и минеральные соединения, способные нанести окружающей среде колоссальный урон, если не будут утилизированы должным образом.

В состав очистного сооружения входит четыре специальных очистных блока. Для удаления песка и крупного мусора служит первый механический блок очистки (как правило, крупные отходы, отсеянные ещё на первом этапе утилизировать гораздо проще). Затем, на следующем этапе, в другом блоке происходит полная биологическая очистка, и при этом удаляются соединения азота и максимально возможное количество органических соединений. После этого, в третьем блоке, уже происходит дальнейшая доочистка отходов - они очищаются на более глубоком уровне и обеззараживаются. И в четвёртом блоке, происходит процесс обработки оставшихся осадков. Далее, чтобы лучше понять суть процесса, мы рассмотрим более детально то, как именно это происходит.

Благодаря механической, физико-химической и биологической обработке, из загрязнённых вод выделяют осадок, который потом отсеивается в специально разработанных для этих целей отстойниках, а затем, когда образуется активный ил, он переходит во вторичные отстойники. Активный ил - это очень вязкое вещество, которое содержит в своём составе различные простейшие организмы, бактерии и хлопья, образовавшиеся из разнообразных химических соединений. Ил, отсеиваемый отстойниками, обладает почти стопроцентной влажностью, но удалить излишнюю влагу невероятно сложно, поскольку вещества сильно связаны между собой и обладают низкой влагоотдачей. С помощью специальных илоуплотнителей, ил обрабатывают и уплотняют на два-три процента.

К сожалению, образовавшееся вещество, нельзя использовать как удобрение, потому как, несмотря на то, что калий, азот и фосфор присутствуют в активном иле, они плохо усваиваются растениями, а помимо опасных для человека микроорганизмов в его составе также содержатся и яйца гельминтов. Далее рассмотрим подробнее виды и принципы работы сооружений для очистки городских сточных вод. В очистных сооружениях для механической очистки вод, для удаления песка и крупного мусора, используются специализированные сетки или процеживатели с ячейками не больше двух миллиметров. Для более мелкого песка используются песколовки. Это полностью механизированная процедура. Выглядят сооружения для механической очистки, как высокие одиннадцати метров и диаметров до двадцати двух метров, резервуары, созданные на основе нефтяных. Сверху они закрываются крышками и оснащены системой вентиляции. В освещении и отоплении такие сооружения нуждаются в минимальных количествах, так как наибольший объём в нём занимают сточные воды, для которых не требуется повышать температуру (она должна быть в пределах примерно двенадцати-шестнадцати градусов).

В биологической очистке задействованы сложные химические процессы, способствующие окислению и расщеплению жидкостей, при использовании насосов, которые транспортируют загрязнённую воду из одной зоны в другую. Кроме того, система оснащена анаэробным стабилизатором, который содержит илоуплотнитель. В настоящее время, в городской черте используются различные виды очистных сооружений, локальные, которые рассчитаны на частные и загородные дома и промышленные, необходимые для того, чтобы очистить воды от промышленных отходов.

С особенной строгостью соблюдения экологических норм, относятся к предприятиям выпускающий какой-либо вид продукции (особенно тех, от деятельности которых остаются отработанные тяжёлые металлы и химические соединения). Поэтому только после предварительной очистки, отходы промышленных предприятий, связанных с выпуском химической, лёгкой, нефтеперерабатывающей и другой промышленностью, можно сбрасывать в систему центральной канализации или использовать вторично. То, какие процессы должны производиться при очистке вод с промышленного предприятия, определяется отраслью промышленности. Участок, который используется для постройки крупных , обязательно выбирается с учётом удобного подъезда автотранспорта, наличия водоёма, в который планируется сбрасывать уже очищенные воды и особенности рельефа местности (в частности, состав грунта и уровень грунтовых вод).

Поскольку станция очистки является сооружением, способным оказывать непосредственное влияние на окружающую среду, оно должно соответствовать строго определённым стандартом и нормам. Периметр станции служащей для очистки сточных вод всегда должен огораживаться забором, а на самой территории станции используются только резервуары городского изготовления. Кроме того, очистные сооружения подлежат строгому контролю министерства экологии и биоресурсов, которые устраивают проверку всех сооружений на станции.

Для обработки сточных вод применяют механическую, физико-химическую и биологическую очистку. Очищенную сточную жид­кость перед спуском в водоем подвергают дезинфекции для уничто­жения болезнетворных бактерий.

Технология очистки сточных вод в настоящее время развивается в направлении интенсификации процессов биологической очистки, проведения последовательно процессов биологической и физико-химической очистки в целях возможности повторного использова­ния глубоко очищенных сточных вод на промышленных предприя­тиях.

В результате механической очистки из сточной жид­кости удаляются нерастворенные и частично коллоидные загрязне­ния. Крупные загрязнения (тряпки, бумага, остатки овощей и фрук­тов) задерживаются решетками. Загрязнения минерального про­исхождения (песок, шлак и др.) улавливаются песколовками. Основ­ная масса нерастворенных загрязнений органического происхожде­ния задерживается в отстойниках. При этом частицы с удельным весом больше удельного веса сточной жидкости выпадают на дно, а частицы с меньшим удельным весом (жиры, масла, нефть) всплывают зависимо­сти от их характера применяют жироловки., нефтеловушки, маслоот­делители и пр. С помощью этих сооружений осуществляют очистку производственных сточных вед.

Для обработки производственных сточных вод применяют также флотацию вводя в сточную жидкость воздух. и пенообразующие ве­щества (поверхностно-активные вещества, глинозем, животный клей и пр.). Всплывающие пузырьки воздуха и частицы пенообразующих веществ сорбируют загрязнения и поднимают их на поверхность жидкости в виде пены, которая непрерывно удаляется.

К сооружениям механической очистки относятся также септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели, в которых осветляется жидкость и обрабатывается выпавший осадок.

Для удаления из производственных сточных вод взвешенных ве­ществ большого удельного веса используют гидроциклоны.

Физико-химическую очистку применяют глав­ным образом для обработки некоторых видов производственных сточных вод. К физико-химическим методам очистки относятся сорбция, экстракция, эвапорация, электролиз, ионный обмен и др.

Сущность б и о л огической очистки состоит в окис­лении органических веществ микроорганизмами. Различают био­логическую очистку сточных вод в искусственно созданных усло­виях (биологические фильтры и аэротенки) и в условиях, близких к естественным {поля фильтрации и биологические пруды}.

Для дезинфекции очищенных сточных вод чаше всего применяют хлорирование.

В настоящее время требования к степени очистки сточных вод повышаются, в связи с чем их подвергают доочистке. Для этого применяют песчаные фильтры, контактные осветлители, мик­рофильтры, биологические пруды.

Для снижения концентрации органических загрязнений биологи­чески очищенных сточных вод можно применять сорбцию на акти­вированных углях или химическое окисление озоном.

Иногда возникает задача удаления из сточных вод биогенных эле­ментов- азота и фосфора, которые, попадая в водоем, способст­вуют усиленному развитию водной растительности. Азот удаляют физико-химическими и биологическими методами, фосфор обычно удаляют химическим осаждением с применением солей железа и алюминия или извести.

Накапливаемые в очистных сооружениях большие массы осадка обрабатывают не только в септиках, двухъярусных отстойниках и осветлителях -перегнивателях, но и в метантенках. Септики, двухъ­ярусные отстойники и осветлители-перегниватели предназначены для осветления сточной жидкости и сбраживания осадка. Метантенки служат только для сбраживания осадка.

Рис. 111.24. Схемы станции с механической очисткой сточных вод а - вариант без метантенка; 6 - вариант с метантенком

Обработка осадка заключается в разложении (сбраживании) его органической части с помощью анаэробных, т. е. живущих без кислорода, микроорганизмов. В последние годы наряду с анаэроб­ным сбраживанием осадка применяют аэробную стабилизацию его, сущность которой состоит в продувке осадка в течение длитель­ного времени воздухом в сооружениях, устраиваемых по типу аэротенков.

На большинстве очистных станций осадок образуется в первич­ных и вторичных отстойниках (см. далее рис. III). Этот осадок обладает высокой влажностью, плохо отдает воду и опасен в сани­тарном отношении. Для его обработки используют, как правило, метантенки. Сброженный в метантенках осадок хорошо отдает воду, менее опасен в санитарном отношении и содержит в значительных количествах азот, фосфор и калий, т. е. является хорошим удобре­нием. Для обезвоживания его используют иловые площадки, ваку­ум-фильтры, центрифуги, фильтр-прессы. Нередко осадок, обезво­женный на вакуум-фильтрах, подвергают термической сушке.

Некоторые виды осадков производственных сточных вод, содержа­щие вредные загрязнения, после предварительной подсушки сжига­ют. При сжигании полностью окисляются органические вещества осадков и образуется стерильный остаток - зола.

Сточные воды обычно очищают на сооружениях механической и биологической очистки, располагаемых последовательно. Соору­жения механической очистки (решетки, песколовки и отстойники) предназначены для задержания основной массы нерастворенных за­грязнений. В сооружениях биологической очистки окисляются ос­тавшиеся нерастворенные и растворенные органические загрязне­ния. Метод очистки и состав очистных сооружений выбирают в за­висимости от требуемой степени очистки, состава загрязнений сточ­ной жидкости, производительности очистной станции, грунтовых условий и мощности водоема с соответствующим технико-экономи­ческим обоснованием.

На рис. II 1.24 приведены схемы станции с механической очист­кой сточных вод. Сточная жидкость проходит через решетку, пред­назначенную для задержания крупных загрязнений, песколовку, служащую для задержания загрязнений минерального происхожде­ния (песок, шлак и пр.), отстойник, в котором осаждается основная масса органических загрязнений, смеситель, где происходит сме­шивание сточной жидкости с хлором, контактный резервуар, кото­рый служит для взаимодействия хлора со сточной жидкостью g целью ее дезинфекции, и затем сбрасывается в водоем. Осадок из отстойника направляется на обезвоживающие установки или в метантенк (см. рис. III.24, б) для сбраживания. Сброженный осадок подсушивается на иловых площадках.

Для станций большой производительности целесообразна схема, приведенная на рис. II 1.25. Механическая очистка сточных вод про­изводится на решетках, в песколовках, преаэраторах и отстойниках. Преаэраторы служат для предварительной аэрации сточной жидко­сти с целью улучшения условий последующего осветления ее в от­стойниках. Биологическая очистка осуществляется в аэротенках. Во вторичных отстойниках происходит выпадение активного ила. Часть активного ила из вторичных отстойников перекачивается в аэротенки (циркулирующий активный ил), а часть его (избыточный активный ил) передается в илоуплотнители. После илоуплотнителей ил поступает в метантенки, где сбраживается вместе с осадком из первичных отстойников. Сточные воды после дезинфекции сбрасывают в водоем.