Выбор технологии очистки и схемы очистной станции
11.1 Выбор метода очистки сточных вод
Для очистки сточных вод применяются механические, химические, физико-химические и биологические (биохимические) методы. Механическую и биологическую очистку желательно применять для очистки сточных вод с населенных мест совместно со сточными водами промышленных предприятий, прошедших локальную очистку.
Механическая очистка служит для выделения из сточных вод нерастворенных загрязнений процеживанием и отстаиванием. При этом вода последовательно проходит решетки, песколовки, первичные отстойники и направляется на биологическую очистку. Могут быть применены различные варианты схем механической очистки. Для интенсификации процессов отстаивания могут быть применены осветлители с естественной аэрацией, биокоагуляторы, преаэраторы, аэрирование сточных вод в каналах, тонкослойные отстойники.
Биологическая очистка служит для удаления органических загрязнений с помощью аэробных микроорганизмов, способствующих их окислению и минерализации. Сооружения биологической очистки сточных вод подразделяют на два основных типа:
1. Сооружения, в которых биологическая очистка протекает близко к естественным условиям (поля фильтрации и орошения, биологические пруды);
2. Сооружения, в которых очистка производится в искусственно созданных условиях (аэротенки, биофильтры и т. д.).
Выбор метода очистки сточных вод зависит от необходимой степени очистки, характера загрязнений сточных вод и др. факторов.
Для обработки городских сточных вод, как правило, проектируются сооружения полной биологической очистки, и только в отдельных случаях – для малых городов и поселков сооружения неполной биологической очистки.
11.2 Схемы очистных сооружений и рекомендации по их применению
Механическая очистка сточных вод. Схемы очистных сооружений представляют собой технологический комплекс, который выбирается на основании принятого метода очистки, рекомендаций СНиП [7] и технико-экономических показателей. Ниже показано несколько технологических схем очистных сооружений.
По технологической схеме, показанной на рис. 1, сточные воды подвергаются только механической очистке.
Эту схему целесообразно применять на станциях небольшой производительности (до 10 тыс. м /сут), особенно в сельской местности, когда по условиям сброса сточных вод в водоем допустима неполная очистка сточных вод. Двухъярусные отстойники могут быть заменены вертикальными отстойниками или осветлителями-перегневателями, при этом обеспечивается лучшее осветление воды за счет ее обработки в камере флокуляции и отстаивания в слое взвешенного осадка.
| Сточная вода |
| Отходы |
| Решетки |
| Песок |
| Песколовки |
| Двухъярусные отстойники |
| Осадок |
Иловые площадки
| Смеситель |
Хлор
| Контактный резервуар |
Водоем
Рис. 1– Схема механической очистки сточных вод
Биологическая очистка сточных вод на биофильтрах. На рис. 2 показана схема полной биологической очистки сточных вод на биофильтрах. Биологической очистке предшествует механическая очистка сточных вод. Эти схемы применяются при производительности станции более 30 тыс. м3/сут. Перед аэротенками и биофильтрами обычно ставятся первичные отстойники, а после них – вторичные отстойники.
По режиму работы биофильтры бывают с рециркуляцией и без рециркуляции. Рециркуляция, в данном случае – это частичное разбавление поступающей на биофильтры сточной воды, очищенной нехлорированной водой. На биофильтрах схемы без рециркуляции применяются в том случае, если БПКполн сточной воды не превышает 300 мг/л.
При этом вторичные отстойники после биофильтров могут одновременно играть роль контактных резервуаров, так как хлорирование воды можно производить перед вторичными отстойниками, поскольку осветленная вода не используется для рециркуляции. Схемы с рециркуляцией на биофильтрах принимаются при БПКполн сточной воды более 300 мг/л. Вода для рециркуляции забирается после вторичных отстойников из общего канала очищенной воды и перекачивается на биофильтры насосами. Рециркуляция должна производиться нехлорированной водой, чтобы не нарушить биологический процесс очистки.
| Сточная вода |
| Решетка |
| Твердые отходы |
| Песколовка |
| Песок |
| Первичный отстойник |
| Вторичный отстойник |
| Биофильтры |
| Осадок |
 |
Осадок
Выпуск
Рис. 2 – Схема биологической очистки сточных вод на биофильтрах
Биологическая очистка сточных вод на аэротенках. Технология очистки воды на аэротенках требует постоянного возврата активного ила, выносимого с очищенной водой. Активный ил задерживается во вторичных отстойниках. В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы – образуются излишки ила, которые направляются на илоуплотнители, затем на сбраживание в метантенки.
На рис. 3 показана схема полной биологической очистки сточных вод на аэротенках.
Рис. 3 – Схема биологической очистки сточных вод на аэротенках
Установку биокоагуляторов или преаэраторов целесообразно иметь в схеме с аэротенками или биофильтрами, когда имеется воздуходувная станция, см. рис. 4.
Биологическая очистка сточных вод, как показано на рис. 5, может быть произведена на сооружениях, в которых процессы биоокисления протекают в естественных условиях, в основном на полях фильтрации. Очистка воды в этом случае зависит от топографических, геологических, климатических данных и наличия свободных земельных участков. Поля фильтрации надлежит предусматривать, как правило, на хорошо фильтрующих землях: песках, супесях и легких суглинках.
Рис. 4 – Схема биологической очистки сточных вод на аэротенках
с биокоагуляторами
Располагать их надо на площадках со спокойным и слабовыраженным рельефом с уклоном, не превышающим 0,02. Перед полями фильтрации предусматриваются сооружения по механической очистке. Продолжительность отстаивания сточных вод перед поступлением их на поля фильтрации следует принимать не менее 30 мин.
В составе сооружений по обработке осадков необходимо предусматривать метантенки, илоуплотнители, иловые площадки, аэробные стабилизаторы, флотационные илоуплотнители. Если очистная станция большой производительности (например, более 100 тыс. м3/сут), желательно предусматривать для обработки осадков механическое обезвоживание и термическую сушку осадка.
Рис. 5 – Схема биологической очистки сточных вод
Они занимают значительно меньшую территорию. Механическое обезвоживание осадка производится на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и центрифугах. При цехах механического обезвоживания проектируются аварийные иловые площадки, примерно на 20% годового количества осадка. Иловая вода с иловых площадок и цеха механического обезвоживания должна направляться в приемную камеру очистных сооружений.
На рис. 6 как один из новейших технологии показана технологическая схема очистки и обезвреживания осадков сточных вод очистных сооружений канализации г. Санкт-Петербург (Россия). Как видно из рисунка для очистки и обезвреживания сточных вод и осадков аэрационных сооружений применена современная инновационная технология.
11.2. Компоновка генерального плана очистной станции
Для компоновки генерального плана очистной станции необходимо произвести предварительно технологические и гидравлические расчеты всех очистных сооружений, определив количество отдельных сооружений, размеры лотков и трубопроводов, а также параллельно с этим составляют гидравлические профили по направлению движения воды и осадков.
Рис.6 – Технологическая схема очистки, обработки и обезвреживания осадков сточных вод г. Санкт-Петербург
При компоновке генплана очистной станции следует руководствоваться следующими рекомендациями:
1. Сооружения должны быть расположены по возможности более компактно. Желательно блокировать отдельные сооружения в группы. Административные и бытовые помещения, химическую лабораторию, пищеблок, следует сосредоточить в одном здании; насосную станцию циркуляционного активного ила следует объединять со зданием воздуходувной станции. Расстояния между отдельными сооружениями или группами должны обеспечивать возможность очередности их строительства.
2. К каждому сооружению должен быть обеспечен подъезд транспорта для доставки материала при ремонте и аварии, предусмотреть возможность последующего расширении очистной станции.
3. Сооружения следует располагать симметрично: это облегчает равномерное распределение сточной воды между отдельными сооружениями. На генплане следует указать насыпи и выемки.
4. Располагать очистные сооружения следует по естественному склону местности, но таким образом, чтобы объем планировочных работ был минимальным. Расставив очистные сооружения на плане местности и замерив расстояние между ними по наружным коммуникациям, составляют профиль по движению воды и осадка. По профилю определяются высоты насыпей и глубины выемок. При этом надо стремиться сбалансировать объемы выемок и насыпей. После этого границы насыпей и выемок наносятся на генплан, причем подошву насыпей или выемок следует принимать равной их высоте. Ширину проездов при одностороннем движении транспорта – 3,5 м, при двухстороннем – 6 м, радиусы поворотов – 7 м.
5. В коммуникациях очистной станции необходимо предусмотреть возможность выключения из работы для ремонта групп сооружений и отдельных сооружений, а также аварийный выпуск, позволяющий выключить из работы всю очистную станцию.
6. Профили по движению осадков составляются по самотечным трубопроводам до иловой насосной станции метантенков, далее до иловых площадок. В этом случае метантенки устанавливаются так, чтобы разность отметок уровня осадка в метантенке и уровня осадка в распределительном лотке самой удаленной иловой площадки равнялась всем гидравлическим потерям плюс свободный напор на излив 1,0 м. Избыточный активный ил и осадок из контактных резервуаров или осадок из вторичных отстойников подается с помощью насосной станции.
7. На генплане должны быть указаны вспомогательные и обслуживающие объекты: котельная, мастерские, воздуходувная станция, трансформаторная подстанция, склад хлора, проходная, гараж, административное здание, лаборатория» На площадке должны быть хозяйственно-противопожарный и технический водопроводы. Технический водопровод использует воду из вторичных отстойников. Рекомендуется цвета трубопроводов обозначить следующими цветами: для метана – красный цвет, для хлора – серый, для осадков – коричневый, питьевой воды – голубой, воздухопроводы – зеленый цвет.
8. Необходимо придерживаться разрывов между сооружениями: одноименными 2-3 м, разноименными 5-10 м, между сооружениями механической и биологической очистки 15-20 м, между основными сооружениями и иловыми площадками 25-30 м; газгольдеры и метантенки от основных сооружений должны располагаться на расстоянии 40-50 м; склад хлора на расстоянии 30-50 м от административных и жилых зданий и сооружений очистной станции.
9. Территория очистной станции должна быть ограждена забором на высоту не менее 1,2 м, благоустроена и освещена. На чертеже генплана нужно поместить таблицу условных обозначений и экспликацию.
Литература:
1. СНиП РК 4.01–02–2009 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – Астана, 2012. – 123 c.
2. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение.– М.: Стройиздат, 1995. – 688 с.
3. Журба М.Г. Водоснабжение. 2-том. – Вологда–Москва.: 2001. – 323с.
4. Тогабаев Е.Т. Водоснабжение. Водопроводные очистные сооружения. МУ к курсовому проекту. – Алматы: КазГАСА , 1999. – 30с.
5. Сомов М.А., Журба М.Г. Водоснабжение. Том 2. Улучшение качества воды. – М.: АСВ, 2010. – 542 с.
6. Фрог В.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. – М.: Изд. МГУ, 1995. – 680с.
7. СН РК 4.01.03 – 2011 Водоотведение. Наружные сети и сооружения – Астана: 2012. – 167с.
8. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. – М.: АСВ, 2006. – 704 с.
9. Регламентирующий-нормативный документ 1.01.-94. «Правила охраны поверхностных вод Республики Казахстан». - Алматы, 1994.
10. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. примеры расчетов канализационных очистных сооружений.- М.:Стройиздат,1987.-256с.