Общегородские очистные сооружения

Рис. 1.

Общесплавная схема водоотведения:

РНС – районная насосная станция; ГНС – главная насосная станция; ОС – очистные сооружения; ПП – промышленное предприятие

1 – граница города; 2 – наружная (внешняя) водоотводящая сеть трубопроводов; 3 – ливневыпуски; 4 – дюкер; 5 – напорные трубопроводы; 6 – выпуск очищенных сточных вод; 7 – линии водоразделов

Ливневыпуски устраиваются таким образом, чтобы исключить возможность переполнения главного коллектора во время сильного дождя. Конструкция и размещение ливневыпусков обеспечивают включение их в работу, т.е. сброс вод в реку, не ранее, чем через 30 минут после начала интенсивного ливня. За это время наиболее загрязненная часть поверхностного стока с городской территории по общесплавному коллектору поступает на городские очистные сооружения, а менее загрязненная часть при наполнении главного коллектора начнет поступать непосредственно в реку. Понятно, что выпуск неочищенных сточных вод в реку связан с ее возможным загрязнением. Поэтому размеры выходных отверстий ливневыпусков и соответственно расход сбрасываемых через них неочищенных вод определяются исходя из ассими­лирующей способности водотока. Применение общесплавной системы водоотведения целесообразно при наличии в городе полноводной реки.

Полная раздельная система водоотведения имеет два или больше коллек­торов, предназначенных для отдельного отвода сточных вод определенной категории (рис, 3.7).

Рис. 3.7. Полная раздельная система водоотведения:

а — без очистки поверхностного стока; б и в — с очисткой поверхностного стока соответственно на локальных и централизованных очистных сооружениях;

ОСБПВ — очистные сооружения бытовых и производственных вод;

ОСПП — очистные сооружения промышленного предприятия;

ЛОСПС — локальные очистные сооружения поверхностного стока;

ЦОСПС — централизованные очистные сооружения поверхностного стока;

НС — насосная станция;

1 — бытовая сеть; 2 — ливневая сеть; 3 — граница города; 4 — производственная сеть; 5 — граница промышленного предприятия; 6 — возврат воды на производство после очист­ки; 7 — подача воды для доочистки на очистные сооружения города; 8 — подача очищен­ных вод на промышленное предприятие; 9 — напорные трубопроводы; 10 — выпуск очи­щенных производственных сточных вод в водоем; 11 — разделительные камеры; 12 — регулирующий резервуар

Хозяйственно-бытовые сточные воды отводят на общегородские очист­ные сооружения, где производят их очистку до кондиций, удовлетворяющих условиям сброса в водные объекты. Очистку производственных сточных вод осуществляют на специальных очистных сооружениях данного промышлен­ного объекта или группы таких объектов. После очистки производственные сточные воды могут быть использованы для технического водоснабжения, поданы на общегородские очистные сооружения для доочистки или сброше­ны в водный объект. Талые и дождевые воды по коллектору ливневой кана­лизации подаются на очистку и в дальнейшем используются для техническо­го водоснабжения или сбрасываются в водные объекты.

Неполная раздельная система водоотведения предусматривает отвод хо­зяйственно-бытовых и производственных сточных вод по единому коллекто­ру. Отвод дождевых вод производится отдельно по коллекторам, лоткам или канавам. Как правило, неполная раздельная система используется для не­больших объектов водоотведения и является первоначальным этапом созда­ния полной раздельной системы.

Полураздельная система водоотведения предусматривает отвод смеси хозяй­ственно-бытовых и производственных сточных вод по одному общему коллек­тору, а дождевых вод — по другому. Дождевые и производственно-бытовые кол­лекторы по трассе водоотведения пересекаются (рис. 3.8). В месте пересечения устанавливаются разделительные камеры, с помощью которых дождевой сток полностью или частично из дождевого коллектора попадает в главный. При сравнительно малых расходах дождевых вод они полностью поступают в глав­ный коллектор. При больших расходах дождевых вод в главный коллектор по­ступает лишь часть дождевого стока, протекающего по нижней (донной) части дождевого коллектора. Это наиболее загрязненная часть дождевого стока, отво­димого с прилегающей территории в начальный период дождя, когда происхо­дит смыв основной массы загрязняющих веществ. Поступающая в последую­щий период менее загрязненная часть дождевого стока через распределитель­ную камеру отводится в водный объект без очистки. В смеси с дождевыми водами частично сбрасываются и сточные воды.

Рис. 3.8. Полураздельная система водоотведения:

1 — производственно-бытовая сеть; 2 — ливневая сеть; 3 — промышленное предприятие; 4 — разделительные камеры

Комбинированная система водоотведения представляет собой совокупность общесплавной системы с полной раздельной. Такая система формируется по мере развития и реконструкции канализационной сети города. В старой час­ти города может функционировать общесплавная система водоотведения, а в районах новостроек создается полная раздельная система.

Вода, поступающая в городскую систему водоотведения, обычно представляет собой смесь хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. По системе водоотведения эти воды подаются на общегородские очистные сооружения. Если позволяет производительность этих сооружений, сюда же поступают частично или полностью дождевые и талые воды. Полный комплекс общегородских очистных сооружений включает блоки: механической и биологической очистки, доочистки, обеззараживания, обработки осадка (рис. 3.9).

Механическая очистка обеспечивает удаление из сточных вод крупных включений, взвешенных и плавающих примесей. В состав блока механической очистки входят решетки, иногда с дробилками, песколовки, преаэраторы и первичные отстойники.

Решетки предназначены для улавливания крупных включений, кото­рые при необходимости измельчаются в дробилках. На решетках достига­ется практически полное извлечение из очищаемых сточных вод крупных включений. Извлеченные крупные включения вывозятся на полигон бы­товых отходов.

В песколовках, представляющих собой емкости определенных размеров, благодаря резкому уменьшению скорости течения очищаемой жидкости про­исходит осаждение взвешенных веществ. В песколовках удаляется из сточной воды примерно 40—60% мелких механических примесей. Из песколовок оса­док подается на песковые площадки. После высыхания он может быть ис­пользован для планировочных работ.

В преаэраторах происходит первичное насыщение сточных вод кислоро­дом путем подачи сжатого воздуха, что существенно улучшает процесс био­логической очистки. В сточных водах, поступающих из систем водоотведе­ния, растворенный кислород практически отсутствует. Смешение очищае­мых вод с пузырьками воздуха способствует отделению нефтепродуктов и других плавающих примесей, которое происходит в первичных отстойниках, называемых также нефтеловушками. Степень удаления плавающих примесей составляет 60—80%. Всплывшие нефтепродукты специальными скребками со­бираются в бочки и направляются на регенерацию или на сжигание.

Из первичных отстойников очищаемые сточные воды поступают в блок биологической очистки, где происходит деструкция органических соединений, поддающихся биохимическому окислению. Из сооружений биологической очистки наибольшее распространение получили аэротенки. Они представля­ют собой железобетонные, реже кирпичные или металлические удлиненныеемкости, где происходит контакт очищаемых сточных вод с активным илом при одновременном насыщении их кислородом воздуха. Активный ил пред­ставляет собой специально культивируемое сообщество микроорганизмов, пищей для которых служат органические вещества, содержащиеся в сточных водах. Нормальное содержание активного ила в очищаемых сточных водах составляет 2 г/л (по сухому веществу). Для интенсификации процесса де­струкции органических соединений в аэротенки постоянно нагнетается сжа­тый воздух в соотношении 10:1 — к объему очищаемой жидкости. Аэротенки в блоке биологической очистки располагаются таким образом, чтобы очи­щаемая сточная вода, проходя через них последовательно один за другим, находилась в контакте с активным илом в течение 18—20 часов. Температура воды в аэротенках должна быть не ниже +5° С и не выше 40° С. Степень деструкции в аэротенках органических веществ, поддающихся биохимичес­кому окислению, составляет около 90%.

Очищенные в аэротенках сточные воды поступают во вторичные отстой­ники, где происходит оседание активного ила, который попал сюда из аэро-тенков вместе с водой. Микроорганизмы активного ила при оседании адсор­бируют своей чешуйчатой поверхностью мельчайшие взвеси, оставшиеся в очищаемых сточных водах после прохождения песколовок и первичных от­стойников, а также ионы тяжелых металлов. Степень извлечения металлов за счет адсорбции микроорганизмами колеблется от 10 до 60%.

После вторичных отстойников городские сточные воды считаются про­шедшими биологическую очистку и могут быть сброшены в поверхностные водные объекты. Перед сбросом в обязательном порядке производится их обеззараживание путем обработки хлорной водой. Приготовление хлорной воды производится в хлораторноп растворением активного хлора в воде. После хло­рирования сбросная вода должна пройти дегазацию, так как попадание ак­тивного хлора в водный объект может привести к гибели рыбы. Дегазация сбросных вод происходит в каналах и быстротоках по пути следования от места хлорирования до места выпуска в водный объект. В некоторых странах вместо хлорирования применяют озонирование. И тот, и другой способы обеззараживания воды имеют свои преимущества и недостатки. В нашей стране для обеззараживания сточных вод применяют в основном хлорирование.

Если качество очистки сточных вод не удовлетворяет условиям их сброса в водные объекты (разд. 3.5.6) или сточные воды после очистки предполага­ется использовать для технического водоснабжения или пополнения город­ских рек, то в этих случаях организуется их доочистка. При пополнении сто­ка городских рек очищенными сточными водами доочистка должна обеспе­чить придание им свойств и состава, присущих природным речным водам. Для доочистки сточных вод используют фильтры с зернистой загрузкой, ус­тановки пенной и напорной флотации, коагуляцию и флокуляцию, сорбцию (разд. 3.5.4), озонирование, установки для извлечения из воды соединений фосфора и азота. Для придания очищенным сточным водам качеств природ­ной воды их доочистка проводится в каскаде биологических прудов или на биоинженерных сооружениях типа биоплато (разд. 3.5.3).

В процессе биологической очистки сточных вод образуется большое ко­личество осадка, представляющего собой отмерший или избыточный актив­ный ил, который удаляется из аэротенков и вторичных отстойников. Ил име­ет влажность 97—98% и очень плохо отдает воду. С целью обезвоживания его сначала обрабатывают в метантенках или аэробных стабилизаторах, затем подвергают механическому обезвоживанию в гидроциклонах, центрифугах, вакуум-фильтрах или фильтр-прессах, после чего направляют на иловые пло­щадки для окончательного высушивания.

В метантенках, представляющих собой герметичные цилиндрические резервуары, в течение нескольких часов при температуре 33—53° С происхо­дит сбраживание ила. При обработке в метантенке ил теряет свою водоудер-живаюшую способность, его влажность снижается до 92—94%. В процессе сбраживания выделяется газ, главным образом метан, с теплотворной спо­собностью до 5000 ккал/м³. Из 1 кг осадка (по сухому веществу) образуется около 1 м³ газа плотностью 1 кг/м³. Получаемый газ используется обычно в котельных сооружений биологической очистки.

В аэробных стабилизаторах, представляющих собой обычные аэротенки, активный ил подвергается усиленной аэрации в течение нескольких суток. Расход воздуха при этом составляет до 2 м³/час на 1 м³ вместимости стабили­затора. Влажность ила снижается на 2—3%, он в значительной мере теряет свою водоудерживающую способность.

При механическом обезвоживании влажность осадка может быть сниже­на до 65—70%, а объем его, по сравнению с сырым осадком (влажностью 98%), уменьшен в 15—20 раз.

Окончательное высушивание осадка происходит на иловых площадках. Площадки представляют собой выровненные участки (карты) площадью 0,25— 2 га, обвалованные невысокими (0,7—1 м) дамбами. Здесь в природных усло­виях в течение нескольких месяцев (до года) происходит высушивание и ком­постирование (перегнивание) илового осадка. Компостированный иловый осадок является хорошим органическим удобрением. Ограничения в его при­менении могут быть связаны со сверхнормативным содержанием соединений тяжелых металлов.