Введение
В соответствии с Подпрограммой «Автомобильные дороги» Федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2010 – 2015 годы)», к числу наиболее значимых социально-экономических последствий модернизации и развития сети автомобильных дорог федерального, регионального (межмуниципального) значения отнесено сокращение негативного влияния транспортно-дорожного комплекса, а именно автодорожных мостов, на окружающую среду.
Для решения этой задачи необходимо, при проектировании автодорожных мостов, предусматривать устройство очистных сооружений. Настоящий альбом разработан с целью передачи передового опыта строительства очистных сооружений на мостах в дорожной отрасли.
Представленные в альбоме семь типов очистных сооружений предназначены для отвода и очистки поверхностного стока с элементов мостовых сооружений с целью защиты водных объектов от загрязнений и соблюдения требований природоохранного законодательства.
По каждому типу очистного сооружения приводятся:
• область применения;
• принцип работы;
• характеристика очистного сооружения;
• состав очистного сооружения;
• преимущества;
• особые условия;
• технологическая схема;
• пример расположения очистного сооружения.
Материалы, изложенные в альбоме, представлены в виде технологических схем, рисунков, фотографий и пояснительного текстового материала.
-3-
Как можно очистить сточные воды
Очистка любых сточных вод возможна несколькими способами:
1) Первый — механический метод, базирующийся на силе гравитации, когда более тяжелые по весу примеси оседают в резервуаре. Также возможно применение механического воздействия при решетчатом просеивании стоков для удаления крупных фрагментов;
2) Симбиоз физико-механического воздействия, когда помимо гравитационной способности частиц используются их определенные свойства. Таким способом часто очищают стоки от взвешенных ингредиентов и следов нефтепродуктов;
3) Химический метод, когда для очистки используются различные реагенты-усилители определенных физических характеристик примесей. Вследствие активации химических реакций частицы выделяются из потока, собираются и удаляются. В результате сточные воды светлеют, приобретая разрешенный нормативами для выброса в эко-систему состав.
Схематично прохождение ливневой канализации можно представить преодолением отдельных участков пути: коллектор — распределительный резервуар — пескоуловитель — нефтеуловитель — сорбционный фильтр — контрольный колодец — сброс наружу или в специальный отстойник.
Типичная схема ливневой канализации
Важно: ливневые очистные канализации работают по принципу механического или физико-механического очищения. Химические реагенты для устранения токсических добавок из поверхностных стоков не применяют
На сегодняшний день успешно используются безреагентные технологии.
Принцип действия системы очистки сливов
Для обеспечения экологической безопасности окружающей среды создаются прогрессивные технологии. Очистка воды из канализации требует основательного подхода. С данным процессом способны справиться многоступенчатые системы. Существует несколько этапов обработки воды.
Первичное удаление нерастворимых примесей
Очистка воды из канализации начинается с механической обработки сливов. Для ее осуществления предназначены следующие сооружения:
Схема устройства механической системы фильтрацией ливневых стоков
- специальные отстойники для образования первичного осадка;
- устройства, способные задерживать песок;
- решетки и сита, улавливающие мусор и т. д.
На этом этапе сточные воды освобождаются от нерастворимых примесей, присутствующих в канализационных сливах. Наиболее крупные включения задерживаются решетками и ситами. Для глубокого очищения используются прогрессивные технологии с применением мембранных установок.
Биологическая обработка
Прошедшие первичную очистку сточные воды снизу подаются в крупногабаритные железобетонные резервуары. Здесь вступают в действие особые живые микроорганизмы, представленные аэробными и анаэробными бактериями. Невидимые микробы обладают способностью минерализовать воду.
Биологическая очистка канализационных стоков основана на уникальных специфических свойствах активных бактерий. Наиболее ценным качеством таких полезных микроорганизмов является удаление из состава сливной воды примесей азота и фосфора.
Схема устройства биологической очистки сточных вод
Дополнительная очистка
В качестве оборудования углубленной обработки бытовых стоков используются самопромывающиеся песчаные фильтры. Дальновидные хозяйственники, отслеживающие новейшие разработки прогрессивных технологий, предпочитают применять мембранные установки.
Схема очистки сточных вод биомембранным методом
На этом этапе очистка воды из канализации может считаться практически завершенной. Содержание взвешенных примесей в отработанной жидкости снижается до минимального показателя в 3 мг/л.
Подготовка станции к зимовке
Консервация автономной канализации на зимний период выполняется в обязательном порядке, если локальной системой не планируется пользоваться в холодный сезон. Она включает в себя несколько операций.
Прежде всего, установка обесточивается, после чего из нее изымается электрооборудование для последующего хранения в отапливаемом помещении. Речь идет о компрессоре и дренажном насосе, если таковой подразумевается конструкцией. Следующее действие – откачка содержимого модуля стабилизации ила и аэротенка на глубину примерно 0,5 метра от уровня земли. Также необходимо проверить уровень воды в приемной камере, однако при правильной работе установки он не нуждается в откачке. Для того чтобы обезопасить стенки камер от возможного повреждения при замерзании жидкости внутрь камер опускают емкости с песком. На наружные части станции прикрепляются листы полимерного утеплителя (из пенополистирола или пенополиуретана), которые впоследствии укрываются пленкой.
Ливневые системы канализации
В локальных очистных сооружениях из стоков удаляются вредные примеси, неорганические и органические отходы. В дальнейшем очищенная жидкость используется для орошения полей. Но для того, чтобы собирать, транспортировать и очищать талые и дождевые воды, используются также очистные сооружения ливневой канализации. Обычные канализационные конструкции не справляются с этой задачей.
Система дренажной и ливневой канализации
Очистные сооружения дождевой канализации должны обеспечить безопасность фундаментного основания, дорожного покрытия и газонов, окружающих основное строение.
В их состав входят трубы, желоба и дождеприёмники. Через них осуществляется транспортировка излишков воды в общий коллектор.
Систему размещают ниже уровня промерзания почвы. Конструкция содержит фильтры для задержки песка и других мелких частиц. В коллектор должна попадать очищенная жидкость.
Более тонкая очистка сточных дождевых вод производится с помощью дополнительных устройств: сорбционного блока и фильтра для удаления нефтепродуктов. На конечном этапе очищенная вода спускается в водоёмы или применяется для поливки огорода. Следует учитывать, что в данной канализационной системе необходимо периодически производить замену фильтрационных элементов.
Эксплуатация Очистных сооружений биологической очистки сточных вод
Все процессы полностью автоматизированы – от подачи воздуха воздуходувками до учёта стоков.
Для подачи воздуха в биореакторы для процессов аэрации используются воздуходувки. Они устанавливаются в технологическом павильоне. Управление их работой полностью автоматическое. Работу воздуходувок программируют на подачу электроэнергии пуск-стоп 1:1.
Остальные системы также снабжены датчиками и измерительными приборами. При штатной прогнозируемой ситуации достаточно контролировать данные о pH, ОВП и температуре. При переходе к внештатной ситуации оператор может вручную скорректировать работу оборудования. Однако многие современные системы могут самостоятельно, без участия человеческого фактора, основываясь на полученных данных, изменять режим работы оборудования в реальном времени
Система искусственного интеллекта накапливает в базе данных информацию с датчиков и анализаторов. Этот массив данных является фундаментом для определенных закономерностей минимальных и максимальных значений стоков, степени загрязнений и прочих показателей. На основе этих закономерностей делается прогноз работы оборудования в стандартном штатном режиме. Учитывается также время суток. При увеличении нагрузки днём, либо при снижении нагрузки ночью или выходные, система будет задействовать оборудование, необходимое для конкретного случая –освобождать резервные резервуары, корректировать подачу воздуха и т.д.
Принцип работы очистных сооружений
Очищение стоков происходит последовательно в несколько этапов, среди которых могут быть следующие:
- Механический
На данном этапе удаляется до 75% процентов стоковых загрязнений – разные примеси, в том числе жировые, и предметы.
- Биологический
Устранение загрязнений с использованием микроорганизмов. Такие микроорганизмы перерабатывают загрязнения (органику, азот, фосфор и другие) в более безопасные для окружающей среды.
- Физико-химический
Применяется для очистки нерастворимых загрязнений (взвеси, тяжелые металлы, цианиды, фториды и т.д.). Принцип очищения основан на использовании химических реагентов и законов физики (нерастворимые фрагменты с помощью коагулянтов укрупняются, укрупнённые твёрдые фракции осаждаются на дне резервуаров и удаляются специальными механизмами).
- Химический
Растворённые в сточных водах химические соединения с помощью специальных реагентов преобразуются в нерастворимые, и затем также либо осаждаются на дно, либо образуют на поверхности жидкости пену, которая удаляется механически.
- Ультразвуковой
Данный метод используется как один из способов обеззараживания сточных вод.
- Обработка ультрафиолетом
Ещё один способ обеззараживания сточных вод, наиболее частый из всех применяемых: поток воды пропускается через специальные установки с УФ-облучателями, излучение которых убивает большинство патогенной флоры.
- Обратный осмос
Наиболее действенный и один из самых дорогих способов очистки сточных вод. Применяется для достижения степени очистки стока, позволяющей использовать сточные воды в производственном цикле повторно (то есть создать замкнутый цикл водопотребления).
- Очистка на ионообменных фильтрах (с использованием ионообменных смол)
Применяется для удаления из сточных вод таких ионов, которые нельзя удалить осаждением с помощью простой коагуляции или флокуляции, например, железа.
Способы очистки стоков
Автономные очистные сооружения могут быть пассивными энергонезависимыми, или активными, работающими под действием биологических, химических иди физических процессов.
Существует несколько способов очистки канализационных стоков:
- Механический— основан на фильтрации и отстаивании сточных вод. Для его применения используются различные фильтры, решетки, сита, уловители и отстойники. С помощью механической очистки можно избавиться от песка, грунта или мусора.Недостаток способа заключается в невозможности удаления органических примесей и химических соединений.
- Биологический—работаетпод воздействиемаэробных микроорганизмов, способных питаться органическими отходами. Принцип биологической очистки используется в аэротенках, габионных сооружениях или биопрудах.
- Химический— очистка производитсяпод влиянием реагентов, вступающих в реакцию с различными загрязнителями. Образующие в результате химические соединения оседают в виде нерастворимых осадков.
- Физико-химический — заключается в удалении тонкодисперсных неорганических и органических веществ различными методами:электролиз, флотация, электрокоагуляция и пр.
При выборе метода очистки необходимо обращать внимание на следующие моменты:
- сезонность эксплуатации зданий и сооружений;
- количество постоянно проживающих жильцов;
- геологические особенности земельного участка;
- глубину залегания грунтовых вод.
Краткая технология очистки ливневых сточных вод (прямоточная схема)
Сточная вода по канализационным сетям с территории водосбора направляется в разделительный колодец. Сток, превышающий расчетный, считается условно чистым и сбрасывается без очистки.
Загрязненный сток самотеком поступает на установку КЛЮЧ.П-Пр2.
Установка «КЛЮЧ.П-Пр2» включает в себя:
- Песколовка-нефтеловушка — 1 шт.;
- Сорбционный фильтр — 1 шт.
Таким образом, очистка сточных вод осуществляется при прохождении стоками двух зон установки «КЛЮЧ.П-Пр2». Движение воды по зонам самотечное за счет разницы уровней воды на входе и выходе.
Простота конструкции установки «КЛЮЧ.П-Пр2» позволяет минимизировать затраты на обслуживание. Установка не требует внешних источников энергии, не требует автоматизации, так как процесс основан на самотечном движении жидкости. Блоки установки монтируются на монолитную фундаментную плиту с анкеровкой к плите с засыпкой и уплотнением грунта.
На начальном этапе очистки сточная вода направляется в песколовку-нефтеловушку, где в результате гравитационного отстаивания освобождается от основной массы взвешенных веществ.
Песколовка-нефтеловушка оснащена коалесцирующими элементами, работающими по принципу сепарации нефтепродуктов при тонкослойном изливе.
Для удаления нефтепродукта из нефтеуловителя используется нефтесорбирующий бон, предназначенный для постоянного и долговременного сбора отделенного нефтепродукта.
После его полного заполнения погружной бон меняется на новый.
Нефтесорбирующий бон является надежной, эффективной, простой в обслуживании, экологически безопасной и экономически приемлемой системой очистки вод от опасного нефтяного загрязнения.
Очищенная от основной массы загрязнений сточная вода доочищается на сорбционном фильтре. Сорбционный фильтр предназначен для удаления из сточных вод растворенных органических и неорганических примесей на финишной ступени очистки.
Установка монтируется ниже уровня земли ниже глубины промерзания грунта на заранее подготовленную бетонную площадку с креплением к закладным элементам фундамента, выставляются строго по уровню.
Оголовок оборудования должен выступать на 150-200 мм над землей.
Методики очистки
Разнообразие компонентов,
входящих в состав канализационных жидкостей, способствовало возникновению
разных методов утилизации. Очистка
канализационных сточных вод производится следующими способами:
- механическая. Используются различные фильтры, отстойники, центробежные отделители и т.п.;
- химическая. В жидкость вносятся реактивы, связывающие или нейтрализующие вредные компоненты сточных вод;
- биохимическая. Очистка с использованием специальных бактерий, поглощающих органику. Этот метод активно применяется в автономных системах или ЛОС.
Кроме этого, встречаются комбинированные способы очистки:
- механохимический. Отличие от механической методики состоит в добавлении коагулянтов. Они связывают вредные примеси и заставляют их выпадать в осадок;
- физико-химический. Применяются различные технологии, основанные на ионном обмене, флотации, гальванических процессах.
Как правило, биохимическая очистка канализационных вод
используется в частных, автономных системах. Она не дает побочных эффектов,
является наиболее экологичным видом утилизации стоков. Более сложные методики
применяют на общественных очистных сооружениях. Помимо основной технологии, на них производят
дополнительные мероприятия по доочистке и обеззараживанию осветленной воды.
Обслуживание очистных сооружений
Обслуживание станций биологической очистки заключается в своевременной откачке отработанного активного ила и органического осадка. Периодически необходимо промывать стенки септиков мощной струей воды.
Профилактические мероприятия на городских станциях проводятся персоналом, в домашних условиях можно делать это самостоятельно или заключить договор с компанией, которая устанавливала систему. К сожалению, обслуживание подобных объектов не дешевое. В городской канализации ведется за счет города, автономных – за счет средств хозяев. Если на участке работает полноценная очистительная станция, она требует подсчета количества ила, его прироста и удаления. Если неправильно рассчитать положенное количество бактерий на текущий объем стоков, очистка не будет качественной и органические вещества могут попасть обратно в систему водоснабжения, что опасно для здоровья жильцов дома.
Дальнейшее обеззараживание стоков
Помимо очистки сточной воды необходимо провести и стадию её обеззараживания. Самым распространенным методом считается хлорирование. Но согласно канадского «Акта о защите окружающей среды» этот метод представляет собой угрозу для экологии, поэтому в России принято решение о дополнительном дехлорировании стоков перед их сбросом в пруды, грунт или водоёмы.
Помимо хлорирования очень эффективным способом дезинфекции стоков является озонирование. Но этот метод достаточно дорогостоящ. Используется лишь в странах Европы.
Альтернативным и качественным способом очистки стоков является обработка воды ультрафиолетом. Специальные УФ лампы воздействуют на поверхность воды, обеззараживая её и уничтожая остаточные патогенные микроорганизмы в жидкости.
Стоит отметить, что при обработке воды УФ-лампами вода не принимает участия в реакции. Между собой взаимодействуют только бактерии и ультрафиолет. Эффективность такой очистки воды равна 90%.
Доочистка сточных вод
Очищенная жидкость освобождена от 90-95% загрязнений. Удалить остальное – задача доочистки.
Биореакторы глубокой доочистки
Здесь окисляется оставшаяся органика, микроорганизмы, аммонийный азот. Засыпные диски создают среду для развития автотрофов. Они преобразуют неорганические соединения в органику. Аэрация ускоряет работу биореактора.
Фильтры доочистки сточных вод
Это песчаные фильтры, к которым поступает вода снизу-вверх. Песок автоматически обновляется. Поскольку фильтры ставят ниже других систем, можно не использовать насосы и не тратить электроэнергию. Промывают их небольшим количеством воды.
Обеззараживание воды ультрафиолетом
Дезинфекция – избавление от микроорганизмов, что делает воду безопасной для водоема, куда ее сбросят. Применяются разные методы:
- УФ-облучение;
- переменный ток;
- хлорирование;
- гамма-облучение.
Эффективно УФО. Метод уничтожает 99% микроорганизмов, разрушая их мембраны.
Очистка от фосфатов
Фосфаты содержатся в моющих средствах. Оказываясь в воде, они провоцируют эвтрофикацию, то есть фактически образуется болото. Для удаления фосфатов используют коагулянты. Их дозировано добавляют перед биоочисткой.
Отличия использования ЛОС от других видов канализационных систем
Перед установкой станции полной очистки, хозяину следует знать некоторые особенности функционирования данных канализационных систем.
Особенности аэрационных станций:
- ЛОС, в которых используются аэробные бактерии, плохо воспринимают большое количество сточных вод за минимальный промежуток вод. При больших показателях, более 100 л/ч, часть полезных микроорганизмов будет смыта. Для их восстановления потребуется время, за которое следует сократить потребление воды в доме.
- При длительных перебоях с электропитанием, часть анаэробных бактерий вымирает. Очищенная вода на выходе, по параметрам будет сильно отличаться от цифр, записанных в паспорте. Для восстановления бактерий их следует приобретать и размещать в резервуаре биологической очистки. Работать в прежнем режиме станция начнёт спустя несколько недель после загрузки микроорганизмов.
- Аэрационные станции очень чувствительны к крупному мусору, и различным отходам. Именно из-за них может произойти закупоривание насосов, что приведёт к прекращению функционирования системы.
Особенности комплексных станций:
- Комплексные станции полной очистки, в отличие от аэрационных, не реагируют как на большое количество сточных вод, так и на длительное отсутствие электроэнергии. За счёт постоянного наличия ила, в нём сохраняется определённая часть полезных бактерий. Такие станции могут проработать в режиме пассивной работы до трёх месяцев. Выход на номинальную очистку, после восстановления подачи электроэнергии, происходит до 10 дней.
- Данная разновидность станций более лояльно относится к посторонним предметам, даже крупных размеров. Весь мусор остаётся в камере, в которой происходит отстаивание сточных вод. Там он оседает на дно и не может повредить компрессоры.
- Комплексные станции полной очистки потребляют меньшее количество электроэнергии. Им, также как аэрационным, требуется непрерывная подача электропитания, но расход электроэнергии составляет меньшее количество кВт/ч.
Современные системы зарубежного производства создаются на базе программируемых контроллеров, которые выбирают подходящий режим работы, в зависимости от объема сточных вод. Подобные автоматические элементы создают дополнительную экономию, но их стоимость намного выше обыкновенных систем.
