Общие понятия. Классификация сточных вод

Канализация, или система отведения и очистки сточных вод, -это комплекс инженерных сооружений и устройств, служащих для приема и удаления сточных вод за пределы населенных пунктов, а также для их очистки и обеззараживания. Сточные воды, образую­щиеся в населенных местах и на промышленных предприятиях, можно разделить на три категории:

• бытовые - поступающие от унитазов, раковин, ванн и про­
чих санитарных приборов жилых, общественных и промышленных
зданий;

• производственные - образующиеся в результате использо-­
вания воды в различных технологических процессах;

• дождевые - появляющиеся на поверхностях крыш, дорог,
улиц и площадей при выпадении атмосферных осадков.

Сточные воды всех категорий содержат некоторое количество загрязнений органического и минерального происхождения, кото­рые могут находиться в растворенном, коллоидном и нераствори­мом состоянии. Наиболее опасными в санитарном отношении яв­ляются сточные воды, содержащие большое количество органиче­ских веществ, разлагающихся под воздействием микроорганизмов.

Производственные сточные воды условно подразделяются на условно чистые от систем охлаждения и загрязненные в результате контакта с другими технологическими процессами. Вещества, за­грязняющие производственные сточные воды, разнообразны и за­висят от метода их использования. При высокой степени загрязне­ния эти воды должны быть подвергнуты локальной очистке перед сбросом их в городскую канализацию.

Состав сточных вод характеризуется концентрацией загрязне­ний, т. е. количеством загрязнений в единице объема. Общее коли­чество взвешенных частиц в бытовых сточных водах составляет 65 г в сутки на одного человека, а концентрация загрязнений в среднем 180-500 мг/л (СНиП 2.04.03-85).

Степень загрязнения вод органическими веществами можно ус­тановить по количеству кислорода, расходуемого на биохимическое окисление этих веществ за определенный интервал времени. Биохи­мическую потребность в кислороде (БПК) выражают в милиграммах О₂ на 1 мг вещества и определяют за 5 или 20 суток. Так, для быто­вых сточных вод БПК₅ ≈ 0,87 БПКго, т. е. за 5 суток биологической очистки концентрация загрязнения уменьшается на 87%. Концентра­ция органических загрязнений после биологической очистки и сме­шения в природном водоеме по БПКз не должна превышать 2-А г/м³.

Концентрация загрязнений в неосветленных сточных водах зависит от нормы водоотведения q и определяется по формуле

где а - величина загрязнения сточных вод, приходящаяся на одно­го человека в сутки, г;

q - норма водоотведения на одного человека, л/сут.

Загрязнения производственных сточных вод определяется но данным химических анализов фактического стока, а для практи­куемых предприятий - по анализам на аналогичных предприятиях.

Системы и схемы канализации

В современных городах для удаления сточных вод существу­ют различные системы канализации: 1) общесплавная; 2) раздель­ная; 3) полураздельная; 4) комбинированная.

Общесплавная система канализации - это система инженер­ных сооружений, которая состоит из подземной сети труб и кана­лов, с помощью которой отводятся сточные воды всех категорий (бытовые, производственные и атмосферные). Коллекторы такой системы должны иметь большое сечение, поэтому их сооружение требует больших капитальных вложений. С целью уменьшения диаметра труб сети, объемов очистных сооружений и мощности на­сосных станций на коллекторах предусматриваются камеры с лив­неспусками и ливнеотводами, через которые часть дождевых вод в смеси с другими водами без очистки сбрасывается в водоемы во время сильных дождей. Данные системы по санитарным показате­лям в настоящее время не проектируются (рис. 8.1, а).

Рис. 8.1. Схемы канализации:

a - общесплавная; б - раздельная; в - полураздельная:

1 - производственно-бытовая сеть; 2 - дождевая сеть; 3 ~ обшесплавная сеть;

ОС - очистные сооружения; НС - насосные станции; Л - ливнеспуски;

РК - разделительные камеры

Раздельная система канализации может быть полной или не­полной. При полной раздельной системе (рис. 8.1, б) прокладыва­ются две самостоятельные подземные сети труб и каналов, из кото­рых одна служит для отведения бытовых и производственных сточных вод. а другая - для отведения бытовых и условно чистых

вод. По бытовой сети стоки поступают на очистные сооружения. Дождевые воды по другой системе отводятся по кратчайшему рас­стоянию в ближайшие водоемы. При раздельной схеме бытовая часть, которая строится в первую очередь, имеет диаметр труб и каналов значительно меньший, чем дождевая, так как расходы ат­мосферных вод в значительной степени превышают бытовые стоки. Если дождевые стоки отводятся по открытым лоткам и канавам, то­гда систему называют неполной раздельной.

Полураздельная система канализации (рис. 8.1, в) предусмат­ривает строительство двух раздельных сетей: производственно-бытовой и дождевой с перехватным общесплавным коллектором, по которому на очистку отводятся все бытовые, производственные и часть дождевых стоков. В местах пересечения дождевой сети с перехватывающим общесплавным коллектором устраивают раз­дельные камеры, в которых регулируется отведение дождевых вод на очистку или сброс в водоемы без очистки. Для повышения сани­тарных показателей данной системы можно предусмотреть локаль­ные системы очистки дождевых вод.

Наиболее распространенной является раздельная система ка­нализации, которая удовлетворяет санитарным нормам. Строитель­ство этой системы осуществляется в две очереди: сначала прокла­дывают бытовую с малым диаметром труб, а затем дождевую сеть, что обеспечивает экономию средств.

Комбинированная система канализации допускает устраивать в отдельных районах города различные системы канализации: об­щесплавную, раздельную или полураздельную.

Система канализаций внутри зданий, во дворах и на террито­риях кварталов в зависимости от состава сточных вод подразделя­ют на следующие виды:

• бытовую, служащую для отвода бытовых сточных вод;

• производственную - для отвода производственных сточ­-
ных вод;

• дождевую - для отведения дождевых вод с крыш зданий.
Схема внутренней бытовой канализации (рис. 8.2) состоит из

приемников бытовых сточных вод (унитазов, раковин, ванн и т. д.), отводимых к стоякам, стояков с ревизиями для прочистки, магист­ральных отводных линий и выпусков. Стояки имеют вытяжную трубу для удаления газообразных продуктов разложения органики.

Все приемники сточных вод оборудуются гидравлическими затво­рами, для предотвращения проникновения в помещения неприятно­го запаха и загрязнения воздуха.

нескольких уличных линий или заводских сетей. Отдельные кол­
лектора объединяются в главный коллектор, по которому сточные
воды отводятся на очистные сооружения, тип и конструкция кото­
рых зависит от степени загрязнения сточных вод и условий их вы­
пуска в водоемы.

Рис. 8.3. Схема канализации города:

1 - самотечные трубопроводы; 2 - дюкер; 3 - насосная станция; 4 - напорные трубопроводы; 5 - очистные сооружения

Рис. 8.2. Схема внутренних водостоков и бытовой канализации:

1- стояк; 2 - вытяжная часть стояка; 3 - отводящий трубопровод; 4 - ревизия;

5 — выпуск; 6 - колодец бытовой сети; 7 - колодец дождевой сети;

8 — внутренний водосток

Наружные канализационные сети состоят из дворовых и улич­ных канализационных сетей. Они служат для приема сточных вод от внутренней канализации и их отвода.

Схема основных сооружений канализации города (рис. 8.3) по трассировке и расположению основных объектов определяется рельефом местности, планом застройки города, гидрогеологиче­скими, санитарными и другими условиями. Схема может быть цен­трализованной, когда все стоки сводятся на одни очистные соору­жения и децентрализованной, при устройстве двух и более очист­ных станций. Сточные воды от отдельных кварталов собираются коллекторами, т. е. участками сети, которые принимают стоки от

Нормы водоотведения

Для определения расчетных расходов необходимо знать коли­чество жителей, норму водоотведения и режим поступления сточ­ных вод. Норму водоотведения для населенных мест принимают равной норме водопотребления - от 125 до 350 л/сут на одного жи­теля в зависимости от степени благоустройства. В норму входят все виды потребления воды в городе, за исключением расхода воды промышленными предприятиями и на поливку улиц.

В связи с неравномерностью потребления воды существует и неравномерность ее отведения. Понятия о коэффициентах часовой К_ч и суточной К_с неравномерности как отношения максимального расхода к среднему в водопроводах и канализациях одинаковы. Однако их численные значения различны, что связано с условиями поступления воды и движения жидкости.

Установлено, что неравномерность поступления сточных вод зависит от среднего расхода воды, протекающей по ней: чем боль­ше расход, тем меньше размеры колебаний расходов, т. е. меньше коэффициент неравномерности. Для расчета канализационной сети важно знать расчетные расходы сточных вод города:

среднесуточный

среднечасовой

минимальный секундный

максимальный секундный

где N - число жителей, чел;

q - норма водоотведения, л/сут.чел;

K_max ,K_min - коэффициенты соответственно общей максималь­ной и минимальной неравномерности водоотведения.

• самотечность канализационной сети, требующей открытой поверхности потока и уклонов, обеспечивающих незаиливаюшие скорости стока.

При малых расходах и скорости потока возможно отложение загрязнений и образование пробок. Увеличив скорость потока, можно создать безаварийный режим работы системы. Этого можно добиться увеличив уклон сети, что, в свою очередь, приведет к уве­личению заглубления, удорожанию строительной стоимости сети и насосных станций, а также к росту затрат на электроэнергию для подъема сточных вод для очистки.

Исследования условий протекания сточных вод позволили оп­ределить критические параметры, соблюдение которых обеспечи­вает безаварийную работу сети. Определяющим параметром явля­ется диаметр канализационных труб. Для каждого диаметра труб установлены минимально допустимые уклоны и скорости протека­ния сточных вод, а также максимально допустимое наполнение труб. Под уклоном понимают отношение высоты подъема трубы h на участке к длине этого участка l: i = h/l. Так, например, для труб диаметром 150 мм: i = 0,007; 300 мм - i = 0,0035; 900 мм - i = 0,0015 и т. д.

Скорость потока жидкости определяют как отношение расхо­да жидкости Q (м³/с) к площади поперечного сечения потока F(m²).

Минимально допустимая скорость потока сточных вод при­нимается в зависимости от диаметра труб на участке: при диаметре 150-250 мм v = 0,7 м/с, при диаметре 300-400 мм v - 0,8 м/с, при диаметре 900-1200 мм v = 1,15 м/с.

Под наполнением труб понимают отношение высоты слоя жидкости h_ж (м) к диаметру трубы D (м)