Сооружения для обработки сточных вод

4. Сооружения для обработки сточных вод

Сброс необработанных сточных вод приводит к загрязнению водоёмов, что недопустимо. Условия выпуска сточных вод регламентированы правилами охраны водоёмов ох загрязнения сточными водами. Для их выполнения сточные воды подвергаются обработке, которая может осуществляться механическим, биологическим или химическим способом.

4.1. Методы и сооружения для обработки сточных вод

Механический метод используется для удаления из сточных вод только нерастворимых загрязнений. Основными элементами схемы механической очистки сточных вод являются решетки, песколовки и отстойники (рис. 15).

Решетки предназначены для задержания крупных частиц органического и минерального происхождения и представляют собой металлическую раму с параллельными металлическими стержнями диаметром 8-12мм. Расстояние между стержнями при очистке бытовых сточных вод принимается равным 16 мм.

По условиям эксплуатации ширина каждой решетки принимается не менее 0,5 м.

Рекомендуемые материалы

Песколовки служат для задержания тяжелых минеральных загрязнений, в основном песка, и устраиваются при протоке сточных вод более 100 м³/сут. Они представляют собой прямоугольный в плане резервуар глубиной около 1,0 м, в котором сточные воды протекают со скоростью до 0,3 м/с, что обеспечивает осаждение 65...75% минеральных загрязнений.

Отстойники обеспечивают удаление из сточных вод осаждающихся и плавающих загрязнений, и в зависимости от расположения в системе очистных сооружений отстойники подразделяются на первичные, располагаемые после решетки и песколовки (по ходу сточных вод), и вторичные, устанавливаемые после биологических фильтров. Отстойник конструктивно состоит из двух частей – осадочной (приточной), в которой осаждаются механические загрязнения и иловой, предназначенной для приёма и временного хранения (накопления) выпадающего осадка. Между этими частями предусматривается нейтральный слой высотой 0,3-0,5 м.

В зависимости от направления движения сточных вод в отстойниках, они подразделяются на горизонтальные (рис. 16) и вертикальные (рис. 17). Разновидностью горизонтального отстойника является двухярусный отстойник и септик.

При движении сточных вод с малыми скоростями (горизонтального отстойника – 5...7 мм/с, вертикального – 0,5...0.7 мм/с), нерастворимые частицы с удельным весом больше удельного веса воды под действием силы тяжести выпадают в осадок на дно (иловую часть) отстойника, в результате чего сточные воды осветляются. Выпавшие в осадок взвеси, по мере заполнения иливой части отстойника, удаляются к местам переработки или используются в качестве удобрения.

Для очистки сточных вод в районах временного расположения войск, небольших объектов, отдельных зданий и сооружений применяются септики. В септиках (рис. 18), параллельно процессу отстаивания протекают биологические процессы разрушения органических веществ выпадающего осадка.

Проходя через септики, сточные воды соприкасаются с гниющей массой осадка, в связи с чем процесс гниения распространяется и на осветляемую сточную жидкость. Значительное время (2-5 суток) протекания сточных вод через септик и большая длительность (6-12 месяцев) хранения осадка в септике позволяют не только удалить из них механические загрязнения, но и значительно уменьшить (до 70-80%) общее количество органических веществ.

Обработка (обезвреживание) осадка, удаляемого из отстойников, производится на сооружениях для обработки осадка. Наиболее распространенным способом является сушка осадка на иловых площадках. Иловые площадки представляют собой участки земли, сложенные рыхлыми водопроницаемыми породами и ограниченные земляными залами. На иловых площадках влага из осадка, заливаемого на них, испаряется и просачивается в грунт, осадок обезвоживается и вывозится на поля.

Биологический метод очистки сточных вод заключается в окислении и минерализации органических веществ, находящихся в мелкодисперсном и растворенном состоянии. В основе биологического метода очистки лежат сложные физико-химические и биохимические процессы, происходящие в естественных условиях (при фильтрации сточных вод через грунт) и в искусственно созданных условиях.

Простейшими по устройству сооружениями биологической очистки сточных вод являются поля орошения и поля фильтрации. Они представляют собой подготовленные земельные участки, на которых при фильтрации сточных вод через грунт происходит окисление органических веществ аэробными микроорганизмами. Основным условием поддержания жизнедеятельности микроорганизмов, а значит и биологической очистки, является наличие в грунте кислорода. Наиболее интенсивное окисление органических веществ сточных вод происходит в верхних слоях почвы, содержащих наибольшее количество кислорода.

Поля орошения используются для очистки сточных вод и для выращивания на них сельскохозяйственных т.е. для одновременного решения двух задач: санитарной - очистка сточных вод и сельскохозяйственной - использование сточных вод как источник влаги и удобрения. Для полей орошения выбирают открытые участки местности с уклоном не более 0,02 и залеганием грунтовых вод на глубине не менее 1,3 м.

Поля фильтрации предназначаются для очистки сточных вод. Они устраиваются на участках со слабовыраженным рельефом, хорошо фильтрующими грунтами (песок, супесь, легкий суглинок) и глубиной залегания подземных вод не менее 1,5 м. Для предотвращения заиливания фильтрующих грунтов, сточные воды подаются на поля фильтрации после механической очистки. Площадь полей фильтрации разбивается на участки шириной 50... 100 м и длиной I00...200 м, которые отделяются друг от друга земляными залами высотой до 1 м.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях осуществляется в биологических фильтрах (биофильтрах). Биофильтр устраивается в виде прямоугольного или круглого в плане резервуара с двойным дном: нижнее сплошное и верхнее (выше на 0,5 м) – в виде колосниковой решетки. Биофильтр загружается щебнем, керамзитом или галькой прочных горных пород. Сточные воды, прошедшие предварительную очистку в отстойниках, поступают на биофильтр, равномерно разбрасываются по всей его поверхности и фильтруются через слой загрузки. В процессе созревания биофильтра (пуска его в работу) на поверхности частиц загрузочного материала и в их порах образуется биологическая пленка, густо заселенная микроорганизмами. Необходимым условием работы фильтра является поддержание жизнедеятельности микроорганизмов активной пленки путём обеспечения поступления к ней кислорода воздуха (вентиляции), регулирования подачи питательных веществ (сточных вод) и удаления продуктов распада (омертвевшей пленки). Основным типом биофильтров для очистки бытовых сточных вод с расходом не более 1000 м³/сутки является капельный биофильтр (рис. 19).

Химический метод очистки сточных вод заключается во ведении в них реагента, который вступая в реакцию с загрязнениями, способствует их удалению. Химической очистке подвергаются сточные воды санпропускников, а также производственные стоки.

Технологическая схема очистки сточных вод (рис. 20) включает устройства для приготовления и дозирования растворов реагентов, для перемешиваний реагентов со сточными водами, контактные резервуары- отстойники, а также устройства для обработки осадков.

При механической и биологической очистке сточных вод происходит снижение их бактериальной зараженности, однако полного её устранения не достигается. Поэтому в технологических схемах этих методов очистки предусматривается дезинфекция (обеззараживание) сточных вод хлором или бактерицидными (ультрафиолетовыми) лучами перед выпуском в водоём.

Сточные воды, прошедшие очистку и дезинфекцию, отводится по открытому лотку или по трубам к месту их выпуска в водоём. При устройстве выпуска должно быть обеспечено быстрое и полное смешение сточных вод с водой водоёма. Места выпуска сточных вод должны быть удалены (ниже по течению) от водозаборов, мест купания и т.п.

4.2. Станции  обработки  сточных  вод

Станции обработки сточных вод представляют собой комплекс сооружений, состав которых и технологическая схема зависят от принятого способа обработки. При выборе состава очистных сооружений должны учитываться местные условия, основными из которых являются климатические и гидрогеологические условия, рельеф местности, наличие свободных площадей для размещения полей фильтрации, возможность и целесообразность устройства полей орошения. Применение биофильтров целесообразно только в случаях, когда по местным условиям, санитарным требованиям или технико-экономическим соображениям нерациональна или невозможна обработка на полях орошения или полях фильтрации.

Рекомендуем посмотреть лекцию "11 Интегральная формула Коши".

Для выбора наиболее целесообразного для конкретных условий состава сооружений и их расположения на местности разрабатываются несколько вариантов станций и производится их технико-экономическое сравнение. Основными экономическими показателями являются капитальные затраты на строительство станции и эксплуатационная стоимость обработки сточных вод, которая включает прямые эксплуатационные расходы за год и амортизационные отчисления. К техническим показателям относятся: степень простоты устройства станции, надёжность работы, использование недефицитных материалов, размеры площадей, занимаемых сооружениями, сроки строительства и прочие.

Для ориентировочного выбора состава сооружений на станциях обработки бытовых сточных вод могут быть рекомендованы следующие схемы при суточных расходах до 1 м³ – септик и фильтрующий колодец; от 1 до 15 м³ – септик и поля подземной фильтрации или песчано-гравийный фильтр; от 15 до 25 м³ – септик, поля орошения (поля фильтрации) или биологические фильтры; при применении биофильтров предусматриваются хлораторная, вторичный отстойник (дезинсектор) и иловые площадки для обработки осадка; от 25 до 100 м³ – решетки, двухярусные (вертикальные) отстойники, поля орошения (фильтрации) или биологические фильтры, операторная, дезинфектор (он же вторичный отстойник для биофильтров) и иловые площадки, более 100 м³ – дополнительно к предыдущим сооружениям устраиваются песколовки.

На рисунке 21 приведен пример схемы расположения станции полной биологической обработки с биофильтрами.

Здесь сточные воды последовательно проходят решётку, песколовку, первичные отстойники, биологические фильтры, вторичные отстойники, хлораторную, дезинф