Назначение и виды очистных сооружений

Очистные сооружения (ОС) – это оборудованные комплексы, предназначенные для очищения, обеззараживания канализационных вод. Необходимы для сохранения экологии окружающей среды. Состоят из специальных фильтров, где происходит поэтапная обработка сточных вод. В таких сооружениях используются реагенты. Применяются различные методы очистки.

Узнайте про назначение и виды очистных сооружений.

Этапы очистки сточных вод

Сточные воды из канализационных труб содержат много загрязнителей – фекальные массы, поверхностно-активные вещества, бумага и т.д. Поэтому перед тем, как выпустить их в водоем, необходима поэтапная очистка, включающая механический и биологический способы.

Механический

Хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в насосную станцию, в резервуар. Воды попадают в цех механической очистки для избавления от крупных отходов – бытового мусора: полиэтиленовых пакетов, тряпок, бумаги.

Существует несколько водоочистных устройств для избавления от загрязнителей:

• Решетки, сита. Ширина отверстий в них не превышает 1,6 см, что позволяет улавливать мусор, попавший в канализацию, – изделия из пластмассы, банки, бутылки. Твердые отходы вывозят на переработку. Решетки сделаны из металлических прутьев.
• Песколовки. Эти устройства улавливают более мелкий мусор – частицы песка, осколки стекол, мелкие камни, которые выкачиваются насосом, промываются.
• Жироловки способны отфильтровывать жир, масла, бензин и углеводороды.
• Отстойники. Существуют вертикальные и горизонтальные отстойники. Они используются для того, чтобы освободить воду от взвешенных частиц и ила. Для ускорения протекания реакций используют реагенты.
• Прочие элементы очистки – мембраны, септики.

Биологический

При помощи специальных бактерий, водорослей сточные воды очищают от загрязнений.

Аэробные и анаэробные бактерии питаются химическими веществами, перерабатывая их в более безопасные для окружающей среды соединения.

Этапы биологической очистки:

• Аэротенк. В нем вода, проходящая очистку, смешивается с илом, содержащим микроорганизмы. Если бактерии аэробные, то вода обогащается кислородом для их дыхания.
• Цех очистки воздуха.
• Вторичные отстойники. Они необходимы для очистки от ила, содержащего микроорганизмы. Используются поверхностный и придонный скребковые механизмы, удаляющие ил сверху и со дна отстойника.
• Обработка осадка ила. В процессе его сбраживания образуется метан, который может быть использован в производственных целях. Иногда сбраживание происходит с участием кислорода, для этого нужен преаэратор. Сбродивший ил просушивается с помощью вакуум-фильтров.

Сначала сточные воды после механической очистки проходят фильтрацию, затем поступают во вторичные отстойники. Ил из отстойников направляется в аэротенк, затем его уплотняют и высушивают.

Доочистка сточных вод

Механический и биологический этапы очистки удаляют 90% загрязнителей, однако не избавляют воду от микроорганизмов, что опасно для окружающей среды. Поэтому необходима доочистка.

Биореакторы глубокой доочистки

Биореакторы используются для окисления неорганических веществ и превращения их в органические. Реакции происходят на поверхности специальных дисков. Автотрофные микроорганизмы нуждаются в кислороде, поэтому включается аэрация жидкости.

Фильтры доочистки сточных вод

Фильтрация происходит через песок. Сточные воды подаются снизу вверх. Сами фильтры расположены ниже других установок. Содержимое фильтров автоматически обновляется.

Обеззараживание воды ультрафиолетом

Для дезинфекции воды используется хлорирование, озонирование, гамма-облучение, переменный ток, ультразвук, ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолетовое облучение – эффективный способ, позволяющий уничтожать все болезнетворные микроорганизмы – бактерии, вирусы, простейших, грибки. Мутность снижает эффективность облучения, поэтому необходима большая мощность. Постепенно загрязнения оседают на УФ-лампе, и ее нужно чистить.

Виды хлорирования: суперхлорирование, двойное хлорирование, с предварительной аммонизацией. Ультрафиолетовое облучение имеет преимущество перед хлорированием – не оставляет запах и не вредит здоровью, не загрязняет окружающую среду.

Ультрафиолетовое обеззараживание воды.

Очистка от фосфатов

Фосфаты содержатся в стиральных порошках и других моющих средствах. Они загрязняют окружающую среду, приводя к цветению водоемов. Для очистки от солей фосфорной кислоты используют уплотнители перед биологическим этапом очистки и песчаными фильтрами.

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.

ОС характеризуются наличием этапов очистки, объемом обрабатываемой воды.

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:

• 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.
• 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.

Ливневые

Используются для очистки дождевых стоков, в которые попадают нефтепродукты, мусор.

Обработка происходит через несколько устройств:

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

Вспомогательные помещения очистных сооружений

Для обслуживания ОС необходима административная часть, лаборатория, цех аэрации, очистка воздуха.

Цех аэрации

В этом помещении обеспечивается насыщение жидких отходов кислородом с помощью воздуходувок. Датчики фиксируют уровень насыщения кислородом.

Утилизация избыточного активного ила микроорганизмов

Ил образуется на этапе биологической очистки. Он удаляется, обезвоживается и утилизируется. Для обезвоживания ила используют вещества, сгущающие его. Затем его помещают в илоуплотнитель. Потом в центрифугу. Его высушивают теплым воздухом. Вода, выделившаяся при центрифугировании, повторяет цикл очистки.

Очистка воздуха

Воздух очистных сооружений имеет неприятный запах и загрязняет атмосферу. Поэтому его сначала прогоняют через биореактор, а затем обеззараживают ультрафиолетом.

Лаборатория на очистных сооружениях

Лаборанты, обслуживающие ОС, делают пробы воды на содержание в них микробов, загрязнений. Таким образом они контролируют качество очистки и исправность оборудования.

Может быть лаборатория на очистных сооружениях.

Административно-бытовой комплекс

В состав административного комплекса входят ремонтные мастерские, кабинеты руководителя, бухгалтеров, инженеров, кадровых работников, лаборатории, диспетчерской.

Электроподстанция

Электричество необходимо для работы всей системы, в том числе ультрафиолетовых ламп, другого оборудования. Чтобы электростанция работала бесперебойно, ее оснащают дизельным генератором.

Проектирование очистных сооружений

Проектировщики ОС учитывают мощность сооружений, уровень загрязненности жидких отходов, требуемый уровень очистки.

• Предварительные работы – оценка загрязненности, желаемой площади постройки.
• Сбор документов на разрешение у Природнадзора, СЭС.
• Выбор технологии очищения.
• Составление сметы на строительство.
• Лабораторные пробы на эффективность.
• Разработка и согласование документов на проект.

Видео о схеме ОС.

Монтаж сооружений очистки

Монтаж ОС происходит в несколько стадий:

• Роется котлован для ОС, засыпается песком или бетонируется. Либо закладывается фундамент, на котором строят здание.
• Подключается оборудование (фильтры, аэрация) к канализации, электросети, системе водоснабжения.
• Объект проверяется на качество работы, устойчивость к перегрузке и сдается.

Для корректной работы ОС необходимо его постоянное обслуживание.

Что такое очистные сооружения. Очистка сточных вод. Виды, оборудование, принцип работы

Содержание статьи

Очистные сооружения – это набор технологического оборудования, позволяющего очистить сточные воды до установленных нормативных показателей с учетом местных требований. В дальнейшем, возможен сброс осветленных вод в водоем или городскую канализацию на доочистку. Так же, возможен рецикл воды и повторное применение на технические нужды различных предприятий.

НАЗНАЧЕНИЕ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Потребление и использование воды в бытовой и производственной деятельности населения неизбежно приводит к ее обогащению различными элементами. Справедливо подметить, что сколько человек воды потребляет, столько возвращается обратно. Совершенно естественно, что прежде чем вернуть ее в природу, необходимо провести качественную очистку до соответствующих норм предельно допустимой концентрации (ПДК).

Схема движения бытовых стоков канализации городов

Требования очистки сточных вод в водоемы, имеющих рыбохозяйственное значение

СанПиН 2.1.5.980-00 и ПДК вредных веществ, для воды водных объектов.

Взвешенные вещества, мг/дм 3

Азот аммонийный, мг/дм 3

Нефтепродукты, мг/дм 3

Интерактивная схема очистных сооружений

Наведите на изображение для просмотра описания

Блоки глубокой очистки

Блоки глубокой очистки представляют собой вертикальные цилиндрические емкости, оборудованные центральным реактором, в котором протекают процессы коагуляции и флокуляции сточных вод. После реагентной обработки сточные воды проходят через отстойники с тонкослойными модулями, где освобождаются от скоагулирующейся взвеси.

Блоки биологической очистки

Блоки биологической очистки представляют собой цилиндрические вертикальные емкости. В блоках размещено специальное оборудование, обеспечивающее биологическую очистку сточных вод. В анаэробных и аэробных зонах блоков установлена технологическая загрузка, на которой непрерывно развивается активная иммобилизованная биомасса.

Устновки УФ-обеззараживания

УФ-излучение – это физический метод обеззараживания, основанный на фотохимических реакциях, которые приводят к необратимым повреждениям ДНК и РНК микроорганизмов. В результате микроорганизм теряет свою способность к размножению (инактивируется). УФ-излучение действует мгновенно. Время обеззараживания в проточном режиме 1-10 с.

Воздуходувка

Подача сжатого воздуха на технологические нужды (такие как аэрация в блоках биологической очистки, регенерация загрузок) производится ременными воздуходувками.

Реагентное хозяйство

Перед поступлением биологически очищенных сточных вод в блоки глубокой очистки они проходят обработку коагулянтом и флокулянтом для стабильного достижения качества очищенных сточных вод соответствующего установленным нормативам к их выпуску в водоем рыбохозяйственного назначения.

Дозирование растворов реагентов осуществляется в автоматическом режиме.

Механические решетки

Установленные в производственном здании механизированные решетки с прозорами 4,0 мм обеспечивают эффективное удаление из сточных вод грубых отбросов за счет малой величины прозоров и создания на ступенях решетки в процессе их работы дополнительного фильтрующего слоя, позволяющего извлекать мелкие отбросы, в том числе и волокнистые.

Песколовки

После решеток сточные воды поступают в блоки тангенциальных песколовок, где сточные воды освобождаются от песка и аналогичных примесей. Песок, задерживаемый в песколовках, периодически под гидростатическим давлением выгружается на песковую площадку.

Шнековый обезвоживатель

Основным узлом обезвоживателя является обезвоживающий барабан. Обезвоживающий барабан разделен на две части – зону предварительного сгущения и зону обезвоживания. Внутри барабана с постоянной скоростью вращается шнек. Шаг витков шнека уменьшается от зоны сгущения в зоне обезвоживания. Барабан представляет собой ряд чередующихся неподвижных колец, подвижных колец, и прокладок-зазоров, изготовленных из нержавеющей стали.

Конструкция системы самоочистки работает таким образом, что вода используется только для смыва осада с поверхности барабана. Из-за постоянного перемещения колец относительно друг друга барабан не засоряется.

Усреднитель с погружными мешалками

Усреднитель предотвращает перегрузку технологического оборудования в часы максимального прихода стоков и стабилизирует работу сооружений биологической очистки в режиме нитро-денитрификации с глубоким удалением аммонийных солей и восстановлением нитратов до нормативного уровня. Для исключения осаждения взвешенных веществ резервуар оборудуется погружными мешалками

Классификация сточных вод

Бытовые сточные воды (хозяйственно-фекальные) загрязнены веществами минерального, органического и бактериологического происхождения. В повседневной деятельности, мы умываемся, принимаем душ, посещаем туалет, приготавливаем пищу, моем продукты и посуду, стираем белье, убираемся в доме. Сюда же относится работа медицинских учреждений, объектов общественного питания, спортивных залов, санаториев. Примерно 50% загрязнителей наполняют органические составляющие, далее фосфор, азотные группы, жиры, белки, коллоидные примеси.

Производственные по составу делятся на условно чистые и загрязненные.

• Условно чистые стоки образуются от охлаждения деталей, бытовых приборов (холодильники, кондиционеры), компрессорных установок, теплообменных аппаратов и не загрязнены специфическими примесями.
• Загрязненные могут иметь в своем составе вредные ядовитые и радиоактивные вещества.

Обозначения: 1. Установка нейтрализации 2.Приемная камера 3.Флотатор трехступенчатый 4.Сгуститель флотошлама 5.Жиросборник 6. Насос импеллерный 7. Фильтр обезвоживания 8. Установка дегельминтизации 9.Пластиковый контейнер 10.Распредкамера 11.Блок биологической очистки 12.Блок илоуплотнителя 13.Воздуходувка 14.Смеситель 15.Блок доочистки 16.УФ-обеззараживатель 17.Установка техничсекого водоснабжения 18.Установка промывки 19.Реагентная установка

Дождевые и талые стоки загрязнены в основном минеральными примесями, однако подобные стоки с промышленных площадок могут содержать органические и вредные вещества. Обеззараживание данного вида вод производится методом физико–химической очистки.

Часто стоки бывают смешанного типа и совмещают в себе одновременно несколько разновидностей.

Например, от производства образуются стоки:

• Производственные — от технологического процесса
• Бытовые — от персонала
• Атмосферные — от таяния снега и выпадения атмосферных осадков на промышленную площадку

Загрязняющие вещества делятся на несколько видов:

• Минеральные – химические соли, земля, песок и прочее
• Органические – нефть, различные углеводороды, фенол, спирты, кислоты, альдегиды, эфиры;
• Биологические – в основной массе, это продукты жизнедеятельности населения;
• Бактериального происхождения – бактерии и микроаргонизмы.

В воде они присутствуют в нерастворенном, растворенном и коллоидном виде.

Наибольшую опасность с санитарной точки зрения представляют органические загрязнения, так как при гниении они выделяют ядовитые газы (сероводород, аммиак, углекислый газ), возникает процессе гниения, зарождаются микробы вызывающие брюшной тиф, дизентерию и другие смертоносные заболевания.

Этапы очистки сточных вод

• Механический (сита, решетки, отстойники) — в результате механической очистки содержание взвешенных веществ снижается на 40-60%. БПК, который определяет степень загрязненности органикой, на 20-40% мг/л
• Биологический (аэротенки, биофильтры) — позволяет снизить содержание взвешенных веществ и БПК до 15-20 мг/л
• Физико-химический — позволяет доочистить сточные воды до норм сброса в водоемы рыбохозяйственного значения. На данном этапе применяются сорбционные фильтры, лампы УФ-дезинфекции, обработка химическими реагентами

При проектировании и изготовлении очистных сооружений применяются все этапы очистки, образовывая при этом полноценный комплекс обеспечивающий достижение установленных норм.

Рис.2 Состав очистных сооружений канализации: 1. Блок песколовок 2.Распределительная камера 3.Блок биологической очистки 4.Блок доочистки 5.Установка ультафиолетового обеззараживания 6.Илоуплотнитель 7.Установка дегельминтизации 8.Фильтр обезвоживания для осадков 9.Фильтр обезвоживания 10.Воздуходувное оборудование 11.Контейнер для обезвоженного осадка 12.Установка приготовления флокулянта 13. Раствоно-расходный бак коагулянта

Принцип работы биологических очистных сооружений

Примером является введенный в эксплуатацию объект в пос. Сосновское Нижегородской области.

Схема процесса биологической очистки стоков

Сточные воды от поселка под напором поступают в приемную камеру, оборудованную решеткой для сбора крупных отбросов, и далее проходят механическую очистку в песколовках.

На данном этапе применяется следующее оборудование:

• устройства решеток — изготавливаются автоматического и обычного исполнения. Предназначены для задержки крупного мусора, который в дальнейшем утилизируется как твердые бытовые отходы.
• пескоуловители — основной их целю является задержка и сбор песка, битого стекла и подобных загрязнений соответствующих по фракционному размеру механические решетки
• первичные отстойники — за счет увеличенного объема, происходит образование отстойных зон, позволяющих мелким взвесям осаждаться на дно резервуара. Для повышения качества очистки применяются специализированные загрузки.
• жироуловители и нефтеуловители: — принцип работы основан на прохождении стока через ряд перегородок и мембран. В результате происходит задержание маслянистых составляющих.

Предварительно очищенные от крупных отбросов и взвешенных веществ они поступают на биологическую очистку в аэротенки.

Аэротенк представляет собой резервуар (биореактор), в котором происходит процесс биохимической очистки сточной воды. Реакция протекает при постоянной поддержке активного ила в необходимой концентрации.

Анаэробно-аэробные условия, создаваемые в аэротенках с использованием взвешенной и прикрепленной активной биомассы, обеспечивают деструкцию органических загрязнений и режим нитро-денитрификации.

Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в аэротенк подается воздух. Смесь обработанной воды и активного ила из аэротенков направляется во вторичный отстойник. Избыточный активный ил из вторичного отстойника направляется в илоуплотнитель, где объем осадка уменьшается примерно в 4-6 раз и далее на обезвоживание, или на иловые карты. Осветленные воды затем поступают на физико-химическую очистку в смеситель, где смешиваются с реагентами (коагулянтами и флокулянтами) для доочистки от фосфатов, и потом в блоки доочистки, где осветляются от скоагулированных частиц нерастворимых соединений фосфатов на тонкослойных модулях и фильтруются через зернистую загрузку.

Из блоков доочистки стоки направляются на установку ультрафиолетовой дезинфекции и отводятся на выпуск.

Использование анаэробно-аэробной схемы позволяет одновременно с очисткой решать вопросы по минерализации образующихся в технологическом процессе осадков.

Образующийся осадок выгружается на установку механического обезвоживания, а затем складируется на площадке компостирования и периодически вывозится на полигон ТБО.

ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ГОРОДА

Расход сточных вод поступающих на обработку, напрямую зависит от количества жителей, т.е. норма водоотведения равна норме водопотребления. Для большого объема жидкости нужны соответствующие емкости и резервуары. Этот факт формирует интерес к устройству и функционированию очистных сооружений типа БИОТОК М и БИОТОК Р.

При проектировании канализационных сетей населенного пункта учитывается нагрузка на трубопроводы, которые подбирают из расчета пропускной способности требуемого количества стока. Чтобы не проводить сложный и дорогостоящий монтаж коллекторов очень большого диаметра, в больших городах строятся несколько станций очистки.

Таким образом, мегаполис делится на несколько «городов» (районов), а уже для каждого из них проектируется и строится своя станция очистки.

Наглядным примером являются очистные сооружения в столице России, среди которых есть Люберецкие производительностью 3 млн. м3/сут (крупнейшие в Европе) и множество других. Основной блок данных КОС, это старые модернизированные ОС, обеспечивающие половину мощности станции, два других блока – 1 млн. м3/сут и 500тыс. м3/сут.

Особенностями устройства таких станций очистки сточных вод являются увеличенные размеры сооружений по сравнению с ОС других городов: отстойники диаметром 54 метра, а каналы сопоставимы с небольшими реками.

С точки зрения технологии все стандартно: механическая очистка, отстаивание, биологическая очистка, вторичное отстаивание, обеззараживание.

Основная особенность лишь в том, это какой вид имеют сооружения для данных этапов обработки. Например, Москва, как известно, строилась не сразу, но большим источником для очистных сооружений она была всегда. Строились железобетонные сооружения, которые сегодня претерпели несколько реконструкций и модернизаций. Из-за снижения количества разбавляемой чистой воды часть ранее построенных сооружений законсервирована или используется в других целях. В этом также заключается особенность устройства ОС: старые каналы песколовок становятся промежуточным резервуаром, коридор аэротенка преобразуется и немного по-другому работает.

И если раньше станция очистки сточных вод была значительно удалена от города, то сейчас располагается вблизи новых жилых комплексов.

По той же причине, на подобных ОС устанавливаются распрыскиватели, которые выпускают специальные вещества, нейтрализующие запахи стоков.

Установки очистных сооружений

Системы очистки сточных вод

Системы очистки сточных вод – это комплекс оборудования, предназначенный для удаления из стоков загрязняющих и опасных веществ. Очистка сточных вод производится до спуска жидкости в водоемы. Промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды могут отправляться на одни очистные сооружения.

Назначением систем очистки сточных вод является качественное удаление примесей, взвешенных веществ, патогенных вирусов и бактерий. Следует различать очищение и обеззараживание. При очистке сточных вод удаляются механические и химические примеси. Целью обеззараживания является удаление живых микроорганизмов, которые могут нанести вред человеку.

На разных этапах очистки применяется разное оборудование. Так, на этапе механической очистки работает комплекс песколовок, отстойников, решеток и нефтеловушек.

Схема системы очистки стоков

Условные обозначения: 1. Приемная камера 2. Блок биореактора 3. Установка УФ-обеззараживания 4. Установка приготовления и дозирования коагулянта 5. Установка обезвоживания 6. Установка приготовления и дозирования флокулянта 7. Воздуходувное оборудование 8. Смеситель

Песколовка – это горизонтальная или вертикальная установка продолговатой формы, в которой вода движется со скоростью 0,15-0,3 м/с.

Отстойник – резервуар, где вода стоит или очень медленно двигается, а механические примеси оседают на дно под действием силы земного притяжения.

Решетка – фильтрующее полотно из металлических стержней, через которые проходит вода, задерживая крупный мусор.

Нефтеловушка представляет собой 3-4 камеры, соединенные между собой, предназначена для отстаивания стоков и прохождения их через сорбционные материалы.

На этапе физико-химической очистки используются флотаторы – резервуары, в которых образуются пузырьки газа, поднимающие мусор наверх и флокуляторы – система труб, в которых коагулянт смешивается со стоками и загрязнения в виду хлопьев выпадают в осадок.

Для биологического этапа характерно использование аэротенков (резервуаров прямоугольной формы, по которым циркулируют стоки вместе с активным илом), мембранных биореакторов (мембрана задерживает активный ил после переработки органики) и биофильтров ( емкость с загрузочным материалом, на поверхности которого образуется пленка из микроорганизмов.

Оборудование для дезинфекции включает в себя озонаторы и ультрафиолетовые обеззараживатели. Озонаторы – это электрические установки с длинными шлангами, по которым проникает озон в сточные воды. УФ-обеззараживатели погружаются в воду и там излучают УФ-лучи.

Таким образом, системы очистки сточных вод – сложная система, состоящая из определенного набора оборудования и установок, предназначенных для очистки и обеззараживания сточных вод.

В комплексе с системой канализации населенного пункта или предприятием очистные установки служат для очистки различного характера загрязнений. Основная цель очистки заключается в подготовке и обработке стока для дальнейшего рецикла на производстве или сброса в водоем.