СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ очистки сточных вод В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

При расходах сточных вод свыше 25 м³/сут технологическая схема их очистки включает узел механической очистки — решетки, песколовки, первичные отстойники и сооружения биологической очистки. В случае выпуска очищенных сточных вод в водоем необходима их дезинфекция.

Решетки. Как правило, на очистных сооружениях небольших населенных пунктов устанавливается одна решетка с ручным или (в редких случаях) механизированным удалением отбросов. На решетках с шириной прозоров 4—16 мм задерживается при ручной очистке 4—8 л отбросов на 1 человека в год влажностью 80% и плотностью 0,75 т/м³.

Песколовки предназначены для удаления минеральных примесей крупностью 0,25 мм и более и применяются на очистных сооружениях производительностью более 100 м³/сут. На малых очистных сооружениях применяют песколовки с круговым движением воды или тангенциальные песколовки (см. главу 11).

Двухъярусные отстойники являются сооружениями цилиндрической или прямоугольной формы с коническим или пирамидальным днищем (рис. 16.1). Двухъярусные отстойники устанавлива-

Рис. 16.1. Двухъярусный отстойник:

1 — подача сточных вод; 2 — осадочные желоба; 3 — продольные щели; 4 — септическая часть; 5 — иловая труба; 6 — выпуск осветленной воды

ются после решетки и песколовки. Зона осветления в двухъярусных отстойниках расположена в желобах, находящихся в верхней части сооружения, и представляет собой горизонтальные отстойники. Выпавшие в осадочном желобе взвешенные вещества через щель в нижней части лотка попадают в септическую часть отстойника, где происходит уплотнение и сбраживание осадка. Нижние грани отстойного желоба перекрывают друг друга на 0,15 м, что предотвращает загрязнение осветленной воды продуктами гниения, выделяющимися при брожении осадка. Расчет двухъярусного отстойника заключается в определении размеров осадочного желоба и иловой камеры.

При подаче в септическую камеру активного ила аэротенков, биопленки объем ее должен увеличиваться. При выпуске осветленных в двухъярусном отстойнике сточных вод на поля фильтрации объем септических камер уменьшается. Осадок из двухъярусных отстойников удаляется под гидростатическим напором. Эффект очистки по БПК_погш на двухъярусных отстойниках достигает 25—60%, по взвешенным веществам — 45—70%.

Биофильтры. Подробно о загрузочных материалах, конструкциях биофильтров с плоскостным загрузочным материалом и методах их расчета см. в главе 12. На малых очистных сооружениях биофильтры с плоскостным загрузочным материалом желательно располагать в отапливаемом помещении. За рубежом серийно выпускаются погружные биофильтры, рассчитанные для очистки сточной воды от небольших населенных пунктов.

Аэротенки, применяемые для очистки сточных вод малых населенных пунктов, как правило, работают в режиме продленной аэрации. В зависимости от начальной концентрации загрязнений сточных вод продолжительность аэрации сточных вод в продленном режиме может составлять от 16 ч до 3 сут.

Эффект очистки сточных вод в аэротенках составляет 85—98% по БПК_по1н и 90—98% по взвешенным веществам.

Циркуляционные окислительные каналы (ЦОК) имеют замкнутую форму в плане и оснащены механическими аэраторами, насыщающими сточную жидкость кислородом, перемешивающими ее и поддерживающими активный ил во взвешенном состоянии. Циркуляционные окислительные каналы применяют в районах с расчетной зимней температурой наиболее холодного периода не ниже —25 °С. Примерный план очистной станции с циркуляционным окислительным каналом представлен на рис. 16.2.

Рис. 16.2. Циркуляционные окислительные каналы:

• 1 — ЦОК; 2 — вторичный отстойник; 3 — подача неочищенных сточных вод;
• 4 — выпуск очищенных сточных вод; 5 — иловые площадки;
• 6 — роторные аэраторы; 7 — иловая насосная станция

Многие конструкции аэротенков-отстойников разработаны специально для очистки небольших расходов сточных вод. В аэротенках-отстойниках протекает одновременно несколько процессов — аэрация, отстаивание и циркуляция активного ила. Очистка сточных вод в аэротенках-отстойниках производится в режиме продленной аэрации. Аэрация в этих сооружениях может быть пневматической, механической и пневмомеханической. Большим достоинством аэротенков-отстойников является их компактность и возможность заводского изготовления. Благодаря плоскому днищу аэротенки-отстойники можно компоновать в блоки с другими очистными сооружениями.

В настоящее время разработаны типовые проекты очистных сооружений, оборудованные аэротенками-отстойниками пропускной способностью от 12 до 700 м³/сут. НИИ КВОВ разработаны компактные аэротенки-отстойники типа КУ пропускной способностью 12—700 м³/сут (рис. 16.3). Фирмой «Биокомпакт» разработаны аэротенки-отстойники типа БИО-25, БИО-50 и БИО-100 пропускной способностью соответственно 25, 50 и 100 м³/сут. В дальнейшем были разработаны их модификации, состоящие из одной типовой секции, которую можно доставлять к месту использования вагоном железной дороги.

На рис. 16.4 приведены план и разрез аэротенка-отстойника производительностью 500, 1000, 1500 и 2500 м³/сут, разработанного фирмой «Кубост».

Рис. 16.3. Аэротенк-отстойник типа КУ:

• 1 — распределительный лоток; 2 — эрлифт; 3 — отстойная зона; 4 — сборный лоток; 5 — мостик для обслуживания; 6 — дырчатые трубы; 7 — зона аэрации;
• 8 — отводящий лоток; 9 — отверстие с регулируемым водосливом; 10 — воздуховод; 11 — подающий патрубок; 12 — подающий лоток

Сооружение строится на поверхности земли и утепляется эффективным теплозащитным материалом. При очистке бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод на первой ступени достигается показатель по взвешенным веществам и по БПК_по1м до 15 мг/л, а в случае двухступенчатой очистки — соответственно до 5 и 6 мг/л.

В МосводоканалН И Ипроекте разработан блок-модуль глубокой биологической очистки сточных вод производительностью 200 м³/сут (рис. 16.5). Перед подачей на установку сточная жидкость предварительно очищается от грубодисперсных примесей на решетках с прозорами 4—6 мм.

Установки состоит из первичного отстойника со встроенной камерой биокоагуляции (сорбер), в которую подается некоторое количество рециркулирующего активного ила для интенсификации процессов осаждения взвешенных веществ и снижения КОН-

Рис. 16.4. Аэротенк-отстойник фирмы «Кубост»:

1 — зона аэрации; 2 — аэраторы; 3 — отстойник; 4 — сборные радиальные лотки; 5 — лотки для сбора плавающих веществ; 6 — механизм сбора плавающих веществ; 7 — скребковый механизм; 8 — мотор с редуктором; 9 — зона контактной дезинфекции хлором; 10 — теплоизоляционный материал

12

Рис. 16.5. Компактная установка глубокой биологической очистки

• (МосводоканалНИИпроект):
  • 1 — сорбер; 2 — отстойник; 3 — нитрификатор; 4 — денитрификатор;
  • 5 — постаэратор; 6 — вторичный отстойник; 7 — биореактор; 8 — УФ-обеззара-живатель; 9 — механический перемешиватель; 10 — поступающая сточная жидкость; 11 и 19 — избыточный активный ил и осадок; 12 — рецикл активного ила; 13 — рецикл осадка; 14 — плоскостная загрузка; 15 — объемная загрузка;
  • 16 — очищенная вода; 17 — доочищенная вода; 18 — обеззараженная вода;
  • 20 — активный ил

центрации органических загрязнений; биологического реактора с отделением денитрификации с механической мешалкой; нитри-фикатора и постаэратора для отдувки молекулярного азота и вторичного отстойника вертикального типа. Доочистка воды происходит в биореакторе с прикрепленной микрофлорой, а дезинфекция осуществляется погружными ультрафиолетовыми излучателями фирмы «ЛИТ».

Индивидуальные очистные сооружения. К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых не превышает 25 м³/сут. Индивидуальные очистные сооружения предназначены для очистки бытовых сточных вод от отдельно стоящих домов или от группы зданий. Бытовые сточные воды формируются из двух основных потоков. Первый — хозяйственный (или, как его еще называют, «серый»), который включает сточную воду от умывальников, кухонных раковин, ванн, душа, стирки и т.п. Второй — фекальный (или «черный») — от унитазов и писсуаров. Хозяйственные и фекальные сточные воды очень сильно различаются по своему физико-химическому составу, и иногда их целесообразно не объединять в единый поток, а обезвреживать раздельно.

Септики применяются для механической очистки сточных вод перед сооружениями естественной биологической очистки (рис. 16.6, а). Изготавливают септики из сборного или монолитного железобетона, кирпича с соответствующей гидроизоляцией. Септики заводского изготовления могут быть из металла или пластмасс. Производительность септика принимается 0,4—12 м³/сут, а при соответствующем обосновании — до 25 м³/сут. Время пребывания сточной жидкости в септике от 1 до 3 сут, а выпавшего осадка — от 6 до 12 мес. За время пребывания в септике осадок уплотняется и частично подвергается анаэробному разложению, влажность его к моменту выгрузки составляет около 90%.

Рис. 16.6. Септики:

а — двухъярусный; б — круглый односекционный; в — круглый двухъярусный;

г — прямоугольный четырехсекционный;

• 1 — зона отстаивания; 2 — перепускные отверстия; 3 — вентиляционные трубы; 4 — удаление продуктов распада; 5 — септическая часть; 6 — подача сточных вод; 7 — отвод осветленных сточных вод; 8 — сифон; 9 — переливная труба;
• 10 — люк колодца

При расходе до I м³/сут применяют однокамерные септики, до 10 м³/сут — двухкамерные и при больших расходах — трехкамерные. В двухкамерных септиках объем первой камеры составляет 0,75 расчетного объема, в трехкамерных септиках — 0,5; вторая и третья камеры — соответственно по 0,25 расчетного объема.

Осадок из септика периодически удаляется, около 20% осадка необходимо оставлять в иловой камере для затравки вновь поступающего осадка анаэробными микроорганизмами, что ускоряет процесс его разложения. Эффект очистки сточных вод в септике по БПК_полн достигает 35%, а по взвешенным веществам — 70—95%.

Фильтрующие колодцы, как правило, применяют для почвенной очистки сточных вод после септиков при расходах до 1 м³/сут. Пропускная способность фильтрующего колодца зависит от вида грунта: в песчаных грунтах — из расчета 80 л/сут на 1 м² фильтрующей поверхности, в супесчаных — 40 л/сут. Общий вид фильтрующего колодца представлен на рис. 16.7.

А-А

ш, п

Рис. 16.7. Фильтрующий колодец:

1 — вентиляционная труба; 2 — отражающая плита; 3 — подача осветленной сточной жидкости

Поля подземной фильтрации применяются на песчаных и супесчаных грунтах и представляют собой систему оросительных труб, уложенных на глубину 0,6—0,9 м, но не менее 1 м выше уровня грунтовых вод. В состав системы водоотведения с полями подземной фильтрации входят: септик, дозирующие и распределительные устройства, сеть оросительных труб.

Гидравлическая нагрузка на оросительную сеть полей фильтрации принимается по данным СНиП 2.03.04-85. Общий вид полей подземной фильтрации представлен на рис. 16.8.

Рис. 16.8. Поля подземной фильтрации:

а — план; б — продольный разрез; в — поперечный разрез; г — то же при укладке на слой щебня шлака или крупного песка; 1 — распределительный лоток оросительной трубы; 2 — оросительные трубы; 3 — вентиляционный коллектор; 4 — вентиляционный стояк; 5 — пропилы; 6 — рубероид, толь, промасленная бумага и т.п.; 7 — засыпка из местного грунта; 8 — засыпка щебнем,

шлаком или крупным песком

Фильтрующие траншеи устраиваются на слабофильтрующих грунтах (суглинки, глины) и представляют собой искусственные углубления, в которые уложены оросительные и дренажные сети (рис. 16.9).

2

Рис. 16.9. Фильтрующая траншея:

• 1 — подача осветленной сточной жидкости; 2 — вентиляционная труба;
• 3 — оросительная сеть; 4 — дренажная сеть

Траншеи размещают обычно вблизи оврагов, траншей, болот или водоемов, в которые самотеком поступают очищенные сточные воды. Длина фильтрующей траншеи определяется расчетом, но не должна превышать 30 м.

Пространство между оросительной и дренажной сетью заполняется крупным песком. Расстояние между осями отдельно расположенных фильтрующих траншей принимается около 3 м. Нагрузка на 1 м протяженности фильтрующей траншеи 50—70 л/сут.

Песчано-гравийные фильтры конструктивно похожи на фильтрующие траншеи (рис. 16.10).

Расстояние между оросительными и дренажными трубами составляет 1 — 1,5 м по высоте, и они размешаются в котловане параллельными линиями также на расстоянии 1 — 1,5 м. Оросительные и дренажные трубы обсыпаются крупнозернистым фильтрующим материалом — гравием, щебнем или котельным шлаком (толщина обсыпки 15—20 см), а остальное пространство между ними заполнено также крупным песком. Нагрузка на 1 м длины примерно такая же, как и у фильтрующей траншеи.

Компактные блоки очистных сооружений (КБС), предназначенные для очистки бытовых и близких к ним по составу сточных вод от отдельно стоящих объектов (коттеджи, пункты питания, блокпосты ит.п.) производительностью 1—6 БПК_полн; 10—25 и 50 м³/сут, разработаны МГСУ и ОАО ЦНИИЭП инженерного оборудования (рис. 16.11).

Технологический процесс включает в себя нитрификацию и денитрификацию сточных вод в аэротенках с инертным плоскостным носителем микрофлоры. В состав сооружений входят двухъ-

ТТЛ*

/ = 0,005

Рис. 16.10. Песчано-гравийный фильтр:

• 1 — подача осветленной сточной жидкости; 2 — вентиляционная труба;
• 3 — оросительная сеть; 4 — дренажная сеть

ярусный отстойник, выполненный в виде отстойного желоба, аэротенки с инертным носителем микрофлоры, осветлитель очищенных сточных вод со встроенным высокопористым фильтром доочистки, установка обеззараживания сточных вод. В ходе очистки происходит снижение: БПК_пспн с 300 до 3 мг/л; взвешенных веществ с 260 до 3 мг/л; азота аммонийного с 15 до 0,4— 0,5 мг/л; фосфатов с 11 до 0,25 мг/л и СПАВ с 8—10 до 0,05 мг/л. Насыщение сточной жидкости кислородом осуществляется аэраторами с помощью компрессоров или эжекторов.

Фирмой «Вавин» (Дания) производится комплект оборудования, включающий: трехкамерный бак-отстойник объемом 2 м³, изготовленный в виде целиком отлитой из полиэтилена емкости; полимерный распределительный колодец, к которому можно присоединить от 2 до 5 фильтрационных пакетов (дрен) и два 15-мет-ровых пакета фильтрационных (перфорированных дренажных) труб диаметром ПО мм, изготовленных из полиэтилена. Вместо трехкамерного бака-отстойника может быть применен вертикальный колодец «Вавин» диаметром 1250 мм с песколовкой и внутренним колодцем диаметром 315 мм (рис. 16.12).

Рис. 16.11. Компактный блок очистных сооружений (КБС):

1 — решетка; 2 — отстойный желоб; 3 — сбраживатель; 4 — аэротенк с плоскостным инертным наполнителем; 5 — осветлитель с тонкослойным отстаиванием; 6 — высокопористый фильтр; 7 — погружной насос с эжектором; 8 — контактный резервуар; 9 — шкаф КИП и А и обеззараживания

Рис. 16.12. Смонтированная установка Вавин (на фото слева); комплект поставки (справа), схема работы установки Вавин (внизу):

• 1 — трехкамерный бак; 2 — распределительный колодец; 3 — гибкий ПВХ-трубопровод; 4 — гибкий дренажный ПВХ-трубопровод;
• 5 — вентиляционный стояк