Основные способы очистки сточных вод

Сточные воды, поступающие в канализационную сеть, могут содержать отбросы минерального происхождения (песок, глину, частицы шлака, растворенные в воде соли, кислоты, щелочи); гниющие органические вещества (остатки животного и растительного происхождения); болезнетворные бактерии, а промышленные воды — вредные химические вещества. Поэтому сточные воды до спуска в водоемы очищают механическим или биологическим путями и посредством обеззараживания.

Механическая очистка заключается в удалении из сточной жидкости отбросов минерального происхождения, находящихся в ней в нерастворенном, а частично во взвешенном состоянии, а также и от посторонних предметов, плавающих в сточных водах.

Далее сточные воды поступают в крупные бассейны — отстойники, где мелкие взвешенные частицы выделяются и оседают на дно бассейна, откуда их периодически удаляют. Отстойники устраивают проточные с незначительной скоростью движения воды. Наибольшая скорость протекания воды в первичных отстойниках, устанавливаемых до сооружений для биологической очистки воды, — 10 мм/с, во вторичных, устанавливаемых после сооружений, — 5 мм/с. Задерживаемые в отстойниках осадок и ил подвергаются в перегнивателях дальнейшей обработке, а затем сушке на иловых площадках или обезвоживанию механическими устройствами.

При биологической очистке используется жизнедеятельность микроорганизмов, находящихся в почве. Эти микроорганизмы вызывают окисление (перегнивание) органических веществ, находящихся в сточной жидкости, благодаря чему происходит минерализация их и естественное обезвреживание бактерий. Сточная жидкость при биологической очистке почти полностью освобождается от органических веществ и бактерий. Кислород, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, поступает из воздуха.

К системам биологической очистки относятся поля орошения и фильтрации — специальные участки земли, куда направляют сточные воды. На полях орошения сточная вода просачивается через слои почвы, содержащиеся в ней вещества оседают на поверхности почвы, а очищенная вода стекает в открытый водоем. Задержанные на поверхности земли вещества служат удобрением для сельскохозяйственных культур, выращиваемых на полях орошения. Поля фильтрации предназначены только для санитарной очистки сточных вод.

При искусственной биологической очистке сточных вод применяют биологические фильтры и аэротенки, в которых более интенсивно, чем на полях орошения и фильтрации, происходит процесс очистки. В аэротенке осветленная вода смешивается с активным илом, содержащим много микроорганизмов — минерализаторов.

Обеззараживание бытовых сточных вод или их смеси с производственными производят жидким хлором или гипохлоритом натрия на станциях полной и неполной биологической очистки.

При обеззараживании сточных вод расчетную дозу хлора принимают: после механической очистки— 10г/м3 отстоенных сточных вод; после полной искусственной биологической очистки—3 г/м3; после неполной искусственной биологической очистки—5 г/м3.

Рис. 195. Принципиальная схема станции биологической очистки сточных вод в аэротенках:

1 — приемная камера, 2 — решетки-дробилки, 3 — водослив, 4 — блок аэротенков, 5—контактные резервуары, 6 — отстойники, 7 — колодцы, 8 — иловая площадка, 9 — производственно-вспомогательное здание

Смешанная с хлором сточная вода поступает в контактные резервуары, в которых продолжительность контакта хлора со сточной водой до сброса ее в водоемы должна быть не менее 30 мин.

Устройства для сбрасывания сточных вод в водоемы называются выпусками.

Принципиальная схема станции биологической очистки сточных вод в аэротенках производительностью 400 м3/сут показана на рис. 195. Сточная вода, поступающая на станцию самотеком или под напором, проходят приемную камеру 1, решетку-дробилку 2, водослив 3 для измерения расхода воды и направляется в аэротенк4 продленной аэрации, в начало которого подается также циркулирующий активный ил из отстойников 6. Иловая смесь аэрируется сжатым воздухом. В процессе длительной (около суток) аэрации происходит очистка сточной воды.

Затем иловая смесь из аэротенков перепускается в отстойники. Осаждающийся в отстойниках активный ил возвращается в аэротенки, а отстоенная вода поступает в контактные резервуары 5, где дезинфицируется, и через колодцы 7 направляется в водоем. Избыточный активный ил вывозят в ассенизационных автоцистернах или отводят на иловые площадки 8 для подсушки.

При спуске сточных вод в водоем необходимо, чтобы они полнее перемешивались с водой водоема. Для этого выпускать их следует на середине реки. Дно реки и выпуск необходимо предохранить от размыва и заиливания; с этой целью трубы для выпуска воды укладывают на 0,6—1 м от дна реки.

Городская сеть канализации — это разветвленная система трубопроводов, по которым перемещаются в пределах города сточные воды, поступающие в нее из дворовых и внутриквартальных сетей.

Дворовая сеть канализации расположена в пределах жилого квартала, площадки завода или промышленного предприятия.

Городская сеть канализации состоит из уличных линий, отводящих сточные воды, которые поступают из дворовой сети канализации, и коллекторов, собирающих сточные воды от уличных линий.

Трубопроводы городской сети могут быть самотечными, работающими без давления в них, и напорными, работающими под давлением.

Для самотечных сетей применяют трубы: железобетонные (ГОСТ 6482—71), керамические (ГОСТ 286—74), керамические кислотоупорные (ГОСТ 585—67), асбестоцементные (ГОСТ 1839—72) и чугунные канализационные (ГОСТ 6942.0—69 и ГОСТ 6942.30—69).

Для напорных сетей используют трубы: железобетонные напорные (ГОСТ 16953—71), асбестоцементные напорные марок ВТ-6, ВТ-9, ВТ-12 (ГОСТ 539—73), полиэтиленовые (ГОСТ 18599—73), винипластовые из твердого поливинилхлорида (МН 1427—61), чугунные напорные (ГОСТ 9583—75) и стальные (ГОСТ 8696—74 и ГОСТ 1050—74).

Основание под трубы устраивают в зависимости от несущей способности грунтов и нагрузок. Во всех грунтах за исключением скальных, плывунных, болотистых и просадочных трубы укладывают на выровненное и утрамбованное дно траншеи. В скальных грунтах трубы укладывают на песчаное основание толщиной 100 мм, в илистых, торфяных и других слабых грунтах — на искусственное основание.

Трубопроводы наружных сетей канализации закладывают в землю на глубину, предусмотренную проектом. Наименьшая глубина заложения трубопроводов принимается для труб диаметром до 500 мм на 0,3 м, а для труб больших диаметров на 0,5 м менее наибольшей глубины проникновения в грунт нулевой температуры, но не менее 0,7 м до верха трубы, считая от планировочной отметки.

Наименьшие уклоны трубопроводов и каналов при расчетном наполнении для всех систем канализации следует принимать: для труб диаметром 150 мм—0,007, для труб диаметром 200 мм — 0,005.

Трубопроводы разных диаметров должны соединяться в колодцах по шелыгам труб. Дворовые или внутри-квартальные сети допускается присоединять к коллекторам без устройства колодцев при длине присоединения не более 15 м и скорости движения сточных вод в коллекторе не менее 1 м/с. Угол между присоединяемой и отводящей трубой должен быть не менее 90°. Повороты в коллекторах прокладывают в колодцах; радиус кривой поворота лотка принимают не менее диаметра трубы. На коллекторах диаметром 1200 мм и более радиус поворота лотка принимают не менее пяти диаметров и устраивают смотровые колодцы или камеры в начале и конце кривой.

Если трубопроводы пересекают железные и автомобильные дороги и магистральные городские проезды, то их укладывают в футлярах или тоннелях. Внутренние диаметры футляров и внутренние размеры тоннелей при открытом способе производства работ на 200 мм больше наружного диаметра трубопровода, при укладке в проходном тоннеле расстояние от стенки трубы до внутренней поверхности ограждающих конструкций и стенок других трубопроводов должно быть не менее 200 мм.

Рис. 196. Смотровые канализационные колодцы: а — бетонный, б — кирпичный

Смотровые колодцы или камеры на канализационных сетях размещают в местах присоединений, изменения направления, уклонов и диаметров трубопроводов. На прямых участках смотровые колодцы располагают на расстоянии 35 м при диаметре труб 150 мм, 50 м при диаметре 200—450 мм, 75 м при диаметре 500— 600 мм, 100 м при диаметре 700—900 мм и 150 м при диаметре 1000—1400 мм.

Размеры прямоугольных колодцев или камер бытовой и производственной канализации в плане принимают в зависимости от трубы наибольшего диаметра D: для трубопроводов диаметром до 700 мм — длина 1000 мм, ширина £>+ +400, но не менее 1000 мм; для трубопроводов диаметром 700 мм и более — длина .D-j-400, ширина D+500. При высоте рабочей части камеры менее 1200 мм ширина камер допускается Z>+ +300 мм, но не менее 1000 мм. Диаметры круглых колодцев должны быть: для трубопроводов диаметром до 600 мм—1000 мм; для трубопроводов диаметром 700 мм — 1250 мм; для трубопроводов диаметром от 800 до 1000 мм— 1500 мм.

Смотровые колодцы собирают из готовых бетонных колец или блоков. На дне колодца для сточных вод устраивают бетонные лотки полукруглой формы того же диаметра, что и примыкающие к ним трубы. Повороты в лотках должны быть плавными, чтобы не создавать препятствий движению сточных вод. Полки лотка смотровых колодцев располагают на уровне верха трубы большего диаметра с уклоном 0,02 в сторону лотка, Трубопроводы к смотровым колодцам присоединяют так, чтобы край трубы заканчивался у внутренней поверхности стенки колодца. Чтобы можно было опуститься в колодец, в его стенках через каждые 35—40 см устанавливают металлические скобы.

Диаметр горловины колодцев или камер равен 700 мм; люк на горловине устанавливают на одном уровне с поверхностью проезжей части.

Для того чтобы уменьшить глубину заложения трубопроводов при устройстве самотечных сетей наружной канализации, устраивают насосные станции для перекачки сточных вод в отдельно стоящих зданиях. Здание насосной станции состоит из резервуара для приема сточной жидкости и собственно насосной станции, которые сообщаются между собой в незаглубленной части здания.

Вместимость приемного резервуара насосной станции определяется в зависимости от притока сточных вод, подачи насосов и режима их работы, но не менее 5-минутной максимальной подачи одного из насосов.

В приемных резервуара устанавливают решетки с механизированными граблями для задержания твердых и крупных отбросов. Вокруг решеток устраивают проходы шириной не менее 1,2 м. Скорость движения сточных вод в прозорах решеток составляет 0,8—1 м/с.

Для отключения насосной станции на подводящем коллекторе монтируют затвор, которым управляют с поверхности земли.

От насосной станции прокладывается не менее двух напорных трубопроводов, причем каждый из них должен быть рассчитан на пропуск не менее 70% сточной воды — при наличии аварийного выпуска и 100% сточной воды при отсутствии аварийного выпуска.

На насосной станции кроме рабочих насосов устанавливают резервные: один — при рабочих насосах до двух; два — при трех и более рабочих насосах.

В помещении насосной станции должна находиться рейка с поплавковым устройством для показания уровня сточной воды в резервуаре.

Из внутренней канализационной сети сточные воды поступают в наружную дворовую сеть канализации.