Хозяйственно – бытовые очистные сооружения

Классификация и состав сточных вод

Очистка стоков

Классификация сточных вод включает три основные категории в зависимости от их состава, происхождения и качественных показателей примесей и загрязнений:

• Бытовые, или хозяйственно-фекальные, к которым относятся сточные воды, удаляемые из различных бытовых помещений, таких как туалеты, душевые и ванные комнаты, кухни, прачечные, бани, больницы, столовые и т.д. Основными их загрязнениями являются хозяйственно-бытовые и физиологические отходы, а для их сброса действуют специальные правила приема сточных вод в городскую канализацию;
• Промышленные или производственные, использованные при выполнении разнообразных технологических процессов, таких промывание сырья и продукции, охлаждение оборудования и т.д., а также откачанные на поверхность в процессе добывания полезных ископаемых. Чаще всего промышленные стоки загрязнены производственными отходами, в которых могут содержаться такие вредные и отравляющие вещества, как азот аммонийный в сточных водах, синильная кислота, соли свинца, ртути и меди, фенолы, анилин и т.д., а также отходы, которые могут иметь ценность при использовании в качестве вторичного сырья. Промышленные стоки могут быть разделены на две категории: загрязненные, для которых перед повторным использованием или выпусканием в водоемы производится предварительная очистка сточных вод, и слабозагрязненные или условно чистые, которые не требуют предварительной обработки.
• Атмосферные сточные воды, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зеленых насаждений и улиц. Данная категория сточных вод содержит в себе в основном загрязнения минерального происхождения и представляет меньшую санитарную опасность, чем производственные и бытовые стоки, поэтому очистка ливневых сточных вод является наименее требовательной процедурой.

Уровень загрязнения сточных вод рассчитывается в зависимости от концентрации в них различных примесей, выражающейся в массе на единицу объема (г/м3 или мг/л).

Бытовые сточные воды являются относительно однообразными по своему составу, а концентрация в них загрязнений зависит от того, какой объем воды расходуется на одного человека, проще говоря – от норм водопотребления.

В зависимости от того, какое значение принимает разбавление сточных вод, загрязнения бытовых стоков подразделяют на следующие категории:

• Нерастворимые, в которых образуются крупные взвеси, размеры частиц в которых превышают 0,1 мм;
• Пены, суспензии и эмульсии, размеры частиц которых составляют от 0,1 мкм до 0,1 мм;
• Коллоидные – размер частиц от 1 нм до 0,1 мкм;
• Растворимые, в состав которых входят молекулярно-дисперсные частицы, размер которых не достигает 1 нм.

Кроме того, отличают органические, минеральные и биологические загрязнения бытовых стоков:

• Минеральные загрязнения включают в себя частицы песка, глины и шлака, растворы солей, щелочей, кислот и прочие вещества.
• Органические загрязнения могут быть как животного, так и растительного происхождения. Растительные загрязнения – это различные остатки плодов, растений и овощей, а также бумага, масла растительные и т.д., характеризующиеся повышенным содержанием углерода. К животным загрязнениям можно отнести различные человеческие и животные физиологические выделения, остатки органической ткани, клейкие вещества и т.д., для которых характерно высокое содержание азота.
• Биологические же загрязнения включают в себя различные грибки (плесневые и дрожжевые), микроорганизмы, водоросли и бактерии, среди которых довольно большое количество возбудителей таких болезней, как паратиф, тиф брюшной, дизентерия, сибирская язва и т.д. Такие загрязнения могут быть характерны не только для бытовых сточных вод, но и для части промышленных стоков, например – отходов мясокомбинатов, скотобоен и т.д. Несмотря на то, что химический состав данных загрязнений является органическим, создаваемая ими при поступлении в водоемы санитарная опасность требует их выделения в отдельную категорию.

В состав бытовых стоков входят следующие загрязнения (значения приведены в процентах от общего числа загрязнений):

• Минеральные вещества – 42%;
• Органические вещества – 58%;
• Взвешенные осаждающиеся вещества – 20%;
• Коллоидные смеси – 10%
• Растворимые вещества – 50%.

Состав промышленных сточных вод и их степень загрязнения могут варьироваться в зависимости от характера конкретного производства и различных условий применения воды в технологическом процессе.

На количество же атмосферных сточных вод существенное влияние оказывает рельеф и климат конкретной местности, а также такие показатели, как характер застройки, вид дорожного покрытия и т.п.

Как происходит очистка городских сточных вод?

Классическая схема очистки хозяйственно-бытовых сточных вод включает несколько этапов.

1. Механическая очистка городских сточных вод.

Первичная обработка стоков, поступающих по канализационной системе, производится в блоке механической очистки. Здесь происходит удаление загрязнений, главным образом находящихся в нерастворённом и частично коллоидном состоянии.

Первоначально из сточных вод извлекается твёрдый мусор, представленный такими загрязнениями, как тряпки, бумага, остатки овощей, фруктов и других включений. Эти отходы задерживаются решётками (ситами, процеживателями) и направляются в решётки-дробилки.

Частицы минерального происхождения, удельный вес которых выше удельной массы сточной воды, осаждаются в песколовках. Они направляются в виде песчаной пульпы на специальные площадки для обезвоживания перед дальнейшей утилизацией.

Крупнодисперсные органические загрязнения извлекаются из сточных вод с помощью первичных отстойников, при этом тяжёлые фракции оседают на дно, а лёгкие (жиры и нефтепродукты) всплывают на поверхность. Иногда для повышения эффекта осветления перед отстойниками устанавливают преаэраторы.

1. Биологическая очистка городских сточных вод.

Метод основан на использовании жизнедеятельности микроорганизмов, с помощью которых находящиеся в сточных водах в растворённом или коллоидном состоянии органические вещества разлагаются и удаляются.

По принципу работы биологические очистные сооружения можно разделить на два типа:

• удаление загрязнений происходит в условиях, максимально приближенных к естественным (биологические пруды, поля фильтрации). Сточные воды очищаются в них малоэффективно, так как используется запас кислорода, присутствующий в воде;
• обработка сточных вод осуществляется искусственно в специальных резервуарах (аэротенках, биологических фильтрах, MBBR-реакторах и т. д.). В данных сооружениях создаются особые условия, при которых очистка происходит довольно интенсивно. В искусственных очистных сооружениях за счет чередования анаэробных и аэробных зон возможно удаление из сточных вод не только органических соединений, но и таких элементов, как фосфаты, нитраты и нитриты.

1. Доочистка сточных вод.

Применяется для финишной доочистки стоков до норм сброса в водоем рыбохозяйственного назначения. Здесь часто задействуются многослойные песчаные фильтры, контактные осветлители, фильтры с полимерной загрузкой, сорбционные фильтры.

1. Обеззараживание.

Выполняется с целью приведения бактериологических показателей сточных вод в соответствие с санитарными нормами. Для дезинфекции используются сильные окислители и их производные (хлор, озон), а также методы специальной обработки (облучение ультрафиолетом, кавитация).

1. Обезвоживание осадка.

В процессе очистки городских сточных вод образуется большое количество осадка. С целью обработки и снижения объема осадка применяется следующее оборудование:

• стабилизаторы осадка;
• осветлители-перегниватели;
• метантенки;
• вакуумные фильтры;
• фильтр-прессы;
• центрифуги;
• шнековые обезвоживатели и пр.

Преимущества систем автономной канализации ТМ Rainpark

• Прочность конструкции корпуса без потребности в дополнительном усилении;
• Герметичность корпусов и устойчивость к коррозии;
• Ремонтопригодность корпуса;
• Поставка оборудования в полной заводской готовности к установке на объекте;
• Срок эксплуатации – более 50 лет;
• Профессиональные консультации по подбору и вопросам установки оборудования специалистами компании;
• Простота и легкость в обслуживании;
• Гарантийный срок – 1 год.

Продукция ТМ Rainpark сертифицирована в соответствии со стандартами Российской Федерации и ЕС.

Компания Стандартпарк является производителем, предоставляет профессиональные технические решения и осуществляет поставку оборудования для организации автономной канализации и решения задач очистки или накопления сточных вод по доступной цене. Мы предлагаем нашим клиентам современные и эффективные технологии и оборудование, которые произведены на новейших научных достижениях. 

Для получения консультации или по любым другим вопросам о продукции обращайтесь к менеджерам ближайшего к Вам офиса!

Плюсы напорной канализации

У каждой канализационной системы есть свои преимущества. К достоинствам напорной канализации можно отнести следующие:

1. можно использовать длинный трубопровод из труб небольшого диаметра;
2. экономия на установке и обслуживании системы – очистная станция заменяется насосом;
3. скорость монтажа, нет необходимости в большом количестве земляных работ, связанных с установкой оборудования;
4. нет риска в образовании засоров – насосы снабжены измельчителями, поэтому риск засорения трубы минимален;
5. использование более прочных труб и специальных установок увеличивает срок эксплуатации системы.

Физическая очистка – это то же самое или нет?

Согласно терминологии нацстандартов ГОСТ 25150-82 и ГОСТ Р 56828.35-2018, механическая очистка СВ – «технологический процесс очистки сточных вод механическими и физическими методами».

Определение позволяет использовать в отношении технологии удаления крупных и нерастворимых примесей оба названия. И все же к видам механической очистки принято относить «традиционные» способы, не требующие возможность сложного оборудования – отстаивание, процеживание, фильтрация.

К физическим способам относятся:

1. Центрифугирование — разделение твердых фракций во вращающемся водном потоке.
2. Флотация — улавливание загрязнений пузырьками газа, созданными в результате аэрации или электролиза.
3. Обратный осмос.
4. Воздействие ультрафиолетом.
5. Термообработка.

Механический и химический способы

Механический способ наиболее прост. Он не может очистить воду на сто процентов, однако используется для подготовки стоков к сливу в грунт.

Механическая очистка стоков – это, по сути, просто их пропускание через фильтры. Причем данный процесс осуществляется в несколько этапов и может занимать несколько дней.

Как происходит очистка механическим способом:

1. Отстаивание – самый первый этап. Здесь происходит оседание самых крупных и тяжелых частиц.
2. Далее идет фильтрация. Причем мембраны могут иметь разные фракции — от очень крупных до совсем небольших.

На самом деле эти процессы чередуются. Например, в системах с тремя резервуарами происходит сначала отстаивание, затем жидкость перетекает через фильтр в следующую емкость. В этом отделе вода вновь отстаивается, после чего пропускается через фильтр в другую емкость. После этого вода очищается практически на 60-70 процентов. Этого вполне достаточно для слива жидкости в грунт. Кстати, такую систему несложно сделать своими руками.

Физические способы основаны на законах физики. Химическая очистка осуществляется за счет химических реакций. Обычно эти два метода объединяют. В этом случае используются и химия, и физика. Применяются реагенты, позволяющие удалить все загрязнения.

Как осуществляется химочистка:

1. Реагентная коагуляция подразумевает введение в стоки коагулянтов. За счет этого все примеси превращаются в осадок и оседают, после чего удаляются.
2. Сорбция подразумевает введение в воду сорбентов. Это могут быть глины или другие составы. Это помогает очистить жидкость от растворимых частиц.
3. Флотация – это пропуск через стоки кислорода, который поднимает наверх ненужные частицы. Они образуют пену и легко удаляются.

Очисткой сточных вод должны заниматься исключительно профессионалы Данные способы тоже весьма эффективны. Однако их реже используют для очистки сливных вод из канализации частного дома. Зато для очищения стоков в промышленных масштабах они подходят как нельзя лучше.

Типы и принцип работы ЛОС

Локальные очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод способствуют переработке отходов в относительно безопасную жидкую субстанцию, которую можно использовать для технических нужд или сливать в почву.

ЛОС, которые используют для биоочистки:

• Септики – герметичные камеры, в которые сбрасываются канализационные стоки. Там обитают анаэробные микроорганизмы, перерабатывающие осадок и способствующие очистке воды. Жидкости после септика требуется дополнительное очищение, к примеру, в фильтрационном колодце, перед ее сбросом в водоем либо почву.
• Септические устройства с биологическими фильтрами. Принцип действия биофильтра заключается в просачивании воды через толщу крупнозернистого материала (щебня либо песка), который покрыт пленкой из особых бактерий. По такой схеме работают фильтрационные поля и колодезные установки. При прохождении стоков сквозь биологический фильтр благодаря микроорганизмам происходит активизация процессов окисления и разложения органических составляющих.
• Биопруды — искусственные водные объекты глубиной, не превышающей метр. В них загрязненная жидкость после прохождения механической чистки перерабатывается благодаря действию бактерий. Для ускорения деятельности микроорганизмов необходим прогрев водоемов солнечными лучами: среднерусской зимой эти пруды обладают малой производительностью и почти не применяются. Усиление деятельности бактерий-аэробов также производится посредством принудительной аэрации.
• Аэротенки — герметично выполненные установки, в которых применяется принудительная аэрация. Чтобы перерабатывать жидкость быстрее и эффективнее, используют активный ил, содержащий в своем составе нужные микроорганизмы.
• Станции глубокой очистки. Сооружения используются при комплексном осветлении сточных вод с максимальным эффектом. После прохождения через них жидкость становится очищенной до 98%. Вода прогоняется через несколько различных фильтров и очистных приспособлений.

Для осветления стоков на предприятиях и в жилых комплексах все чаще применяют мембранный биореактор. В нем совмещены биообработка активным илом и механическая мембранная фильтрация. Мембранный модуль применяется для отделения иловой массы и является альтернативой осаждению этого вещества в классических установках биологической очистки.

Достоинства биореакторов:

• компактные габариты при большой продуктивности;
• использование при обновлении оборудования старых комплексов очистки;
• возможность работы при значительном скоплении активного ила.

Есть два вида биологических реакторов: с внутренним и наружным размещением мембраны. Во втором варианте фильтр изолирован от технологических камер, и необходима установка промежуточного перекачивающего насосного оборудования.

Технология очистки

Стандартная технология состоит из удаления мусора, песколовки, жироловки и отстойника. Весь путь от канализационной трубы в квартире до места сброса очищенных вод мы проследили с помощью маячка (см видео).

Механический этап

Механическое удаление примесей проводится в три ступени. Сначала стоки из городской канализации попадают в резервуар насосной станции. Здесь организовано равномерное прохождение потока независимо от объемов поступающей в часы пик жидкости.

На пути потока устанавливаются решетки и сита, задерживающие крупный мусор, попавший в канализацию. На этом участке жидкость очищают от палок, камней, тряпок, полиэтилена и другого бытового мусора. Здесь задерживается мусор размером превышающий 2-3 см. Собранный с решеток мусор вывозится на свалки и пункты переработки твердых отходов.

В песколовках под действием силы тяжести песок и другие примеси оседают на дне резервуара и удаляются насосами через отверстия. Затем собранный песок промывают и отправляют на утилизацию.

Жироловки удаляют веществ, плотность которых меньше плотности воды, они находятся на ее поверхности. К таким веществам относятся жиры, масла и нефтепродукты.

Применение отстойников

Конструктивно отстойники делают вертикальными или горизонтальными, одноярусными или двухъярусными. Но независимо от конструкции и расположения они выполняют одну функцию – очистку стоков от примесей, находящихся в ней во взвешенном состоянии.

Отстойники представляют собой резервуары, в которых происходит постепенное осаждение примесей под действием силы тяжести. В двухъярусной конструкции, осевший на дно ил удаляется на нижний ярус резервуара через специальные отверстия. Иногда для ускорения осаждения применяют коагулянты или флоккулянты – вещества, улучшающие слипание частиц друг с другом.

Сбраживание осадка

В канализационных стоках присутствуют примеси органического происхождения. В такой среде размножаются микроорганизмы кислотного брожения, питающиеся органикой. Эти бактерии выделяют неприятно пахнущие газы, высокое содержание которых в воде ухудшает удаление из нее примесей.

Для стабилизации гниения органических веществ применяются методы подавления гнилостных бактерий, такие как аэробное сбраживание осадков, производимое в метатенках и аэробных стабилизаторах.

Биологическая очистка воды

Станции биологической очистки сточных вод применяются в составе комплекса или отдельно. Принцип биологической очистки заключается в помещении в загрязненную воду бактерий и других микроорганизмов, которые питаются загрязняющими веществами.

Процедура очистки производится в аэротенках. Они представляют собой резервуар, в котором грязная вода перемешивается с активным илом – бактериями, поглощающими органические и химические вещества.

По принципу действия аэротенки делятся на:

Аэробные – в которых процесс очистки сопровождается насыщением воды кислородом;

Анаэробные – не использующие кислород.

Дезинфекция сточных вод

Заключительным этапом очистки является проведение дезинфекции, то есть уничтожения содержащихся в ней микроорганизмов. Для этого применяются, в том числе, и химические методы, такие как хлорирование.

Эффективным способом дезинфекции является обработка ультрафиолетом. Данный метод заключается в направлении ламп на поток. УФ-лучи способны уничтожить вредоносные микроорганизмы на глубине в несколько сантиметров.

1 Расчет концентраций нормативно-допустимого сброса ндс сточных вод.

Расчет концентраций НДС и выбор технологической схемы осуществляется с учетом состояния приемника сточных вод — водоема. В данном курсовом проекте рассматриваются две возможные схемы водоотведения промпредприятия:

1. сточные воды промышленного предприятия очищаются и сбрасываются в водный объект, при этом бытовые сточные воды направляются в городские сети канализации и очищаются совместно с городскими стоками;

2. если качество производственных сточных вод совпадает с качеством бытовых стоков (по взвешенным веществам, БПК, азоту и другим), в этом случае стоки объединяются и совместно направляются на очистные сооружения промпредприятия, после чего сбрасываются в водоем.

Средние концентрации сточных вод, поступающих на очистку, и необходимые данные по водному объекту имеются в задании.

1. Допустимая концентрация взвешенных веществ в сточных водах, сбрасываемых в водный объект:

, мг/л (3.2)

где

р – допустимое увеличение взвешенных веществ в водном объекте, после сброса сточных вод, составляет 0,25 или 0,75 мг/л в зависимости от категории водоема;

b – содержание взвешенных веществ в воде водного объекта до сброса сточных вод (фоновая концентрация по взвешенным веществам), мг/л;

γ – коэффициент смешения, определяемый по ;

q– расход сточных вод, м3/сут;

Q– расход реки при 95% обеспеченности, м3/сут.

1. Допустимая концентрация по БПК_полн в сточных водах, сбрасываемых в водный объект:

, мг/л (3.3)

где k– осредненное значение коэффициента неконсервативности органических веществ, обусловливающих БПК_полн фона и сточных вод, 1/сут; для БПК_полн следует принимать по Приложению А;

L_пдк–предельно-допустимая концентрация по БПК_полн в воде водного объекта, мг/л;

L_см– БПК_полн, обусловленная органическими веществами, смываемыми в водный объект атмосферными осадками с площади водосбора на участке пути перед контрольным створом длиной 0,5 суточного пробега, мг/л:

— для равнинных рек, протекающих по территории, почва которой не слишком богата органическими веществами – 1,7 – 2 мг/л;

— для рек болотного питания или протекающих по территории с которой смывается повышенное количество органических веществ – 2,3 –2,5 мг/л;

— если расстояние от выпуска сточных вод до контрольного створа меньше 0,5 суточного пробега – принимается равной нулю.

L_ф– фоновая концентрация БПК_полн в воде водного объекта, мг/л (по заданию);

t– время добегания от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сут;

n– кратность общего разбавления в водотоке, определяемая по .

1. Допустимая концентрация по нефтепродуктам, СПАВ, азоту и другим веществам в сточных водах, сбрасываемых в водный объект, определяется по формуле:

, мг/л (3.4)

где — коэффициент неконсервативности данного вещества, показывающий скорость потребления кислорода, зависящий от характера органических веществ, 1/сут; принимается в зависимости от вещества (Приложение А ).

С_пдк–предельно-допустимая концентрация данного вещества в воде водного объекта, мг/л;

С_ф– фоновая концентрация данного вещества в воде водного объекта, мг/л (по заданию);

1. Допустимая концентрация по различным загрязнениям в сточных водах, без учета коэффициентов неконсервативности, определяется по формуле:

(3.5)

По результатам расчета необходимо заполнить таблицу, пример — таблица 3.1, где С_вх – средняя концентрация загрязнения после усреднителя в поступающих на очистку стоках, а С_вых – расчетная максимально-допустимая концентрация на выходе их после очистки.

Таблица 3.1 – Пример расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ

Показатель	Свх	Сф	Спдк	Сндс (max)	Свых
Взвешенные вещества	300	10	10,25	45	15*
Нефтепродукты	50	0,01	0,05	11,5	0,05**
Медь	4,5	0,002	0,001	-108	0,001***
Железо (II)	28	0,2	0,5	0,8	0,8****

* По взвешенным веществам концентрации С_ндс получилось равным на много больше, чем С_пдк и С_ф , поэтому можно принять расчетную концентрацию С_вых на выходе из ЛОС равной 15 мг/л, что соответствует уровню используемого технологического процесса.

** По нефтепродуктам С_ндс также намного превышает С_пдк и С_ф , поэтому С_вых можно принять равным С_пдк или в соответствие с эффектами принятой технологии.

*** По ионам меди фоновая концентрация С_ф уже превышает С_пдк, т.е. водоем загрязнен, в этом случае на выходе принимаем С_вых=С_пдк.

**** По ионам железа принимаем выходную концентрацию, равную концентрации НДС: С_вых=С_ндс.

Требуемые эффекты очистки для любого вида загрязнения для ЛОС определяются по формуле:

(3.5)

Требуемый эффект очистки для любого вида загрязнения для отдельного сооружения считается аналогично, с учетом концентраций на входе и на выходе из сооружения (ориентировочные значения эффектов по различным веществам в таблицах В.4. и В.5., Приложения В).

Виды очистных сооружений

Для очистки поверхностных вод из водоема перед подачей в дома используются отстойники и фильтры. Чтобы обработать канализационные отходы, применяют аэротенки, метантенки, септики, поля орошения и фильтрации, биологические пруды.

Городские

Эти КОС используются в городах. Они снабжены метантенками, устройствами флотации. Предназначены для очищения канализационных бытовых и производственных жидких отходов.

Крупнейшими ОС являются Курьяновские ОС, обрабатывающие в день более 2 млн м³ отходов.

Локальные

Это очистные сооружения, обрабатывающие сточные воды абонента. Существуют автономные ОС и ОС, подключенные к общей канализации. Они используются в небольших городах, селах, предприятиях, дачных участках, автомойках. Обслуживаются такие ОС специалистами.

Для частного дома

Существует несколько видов очистных сооружений для частных домов:

1. Выгребная яма — это место для сброса канализационных отходов. Для ее обслуживания необходимы услуги ассенизатора, поэтому при ее сооружении нужно позаботиться об удобном подъезде к ней. Недостаток состоит в том, что такая яма может загрязнять подземные воды.
2. Накопитель. В отличие от выгребной ямы не загрязняет окружающую среду, т.к. представлен емкостью из металла или пластика. По мере ее наполнения необходимо вызывать ассенизационную машину.

3. Септик. Это оборудованная большая емкость, в которой происходит осаждение камней, песка, подъем жировых капель на поверхность, биологическая очистка со снижением уровня азотистых веществ. Недостатком септика является дороговизна и выброс фосфатов, большая площадь сооружения. Его необходимо дополнять полями орошения, фильтрации.

4. . Является самым эффективным сооружением. Используется электричество.

Ливневые

Обработка происходит через несколько устройств:

1. Отстойник. Здесь происходит очищение от крупного мусора.
2. Тонкослойный модуль. На гидрофобных пластинках собираются нефтепродукты, масла, жиры.
3. Сорбционный волокнистый фильтр. Задерживает то, что не уловило предыдущее устройство.
4. Коалесцентный модуль. Отделяет жировые капли более 0,2 мм в диаметре.
5. Угольный фильтр доочистки. Полностью очищает воду от нефтепродуктов.