Как работают очистные сооружения

Доочистка сточных вод

Очищенная жидкость освобождена от 90-95% загрязнений. Удалить остальное – задача доочистки.

Биореакторы глубокой доочистки

Здесь окисляется оставшаяся органика, микроорганизмы, аммонийный азот. Засыпные диски создают среду для развития автотрофов. Они преобразуют неорганические соединения в органику. Аэрация ускоряет работу биореактора.

Фильтры доочистки сточных вод

Это песчаные фильтры, к которым поступает вода снизу-вверх. Песок автоматически обновляется. Поскольку фильтры ставят ниже других систем, можно не использовать насосы и не тратить электроэнергию. Промывают их небольшим количеством воды.

Обеззараживание воды ультрафиолетом

Дезинфекция – избавление от микроорганизмов, что делает воду безопасной для водоема, куда ее сбросят. Применяются разные методы:

• УФ-облучение;
• переменный ток;
• хлорирование;
• гамма-облучение.

Эффективно УФО. Метод уничтожает 99% микроорганизмов, разрушая их мембраны.

Очистка от фосфатов

Фосфаты содержатся в моющих средствах. Оказываясь в воде, они провоцируют эвтрофикацию, то есть фактически образуется болото. Для удаления фосфатов используют коагулянты. Их дозировано добавляют перед биоочисткой.

Принцип работы бактерий

Сточные воды очищаются с помощью аэробных и анаэробных микроорганизмов. Различие состоит в использовании кислорода для очистки жидкости. Каждый метод предполагает применение особого механизма. 

Аэробное очищение

Его производят с помощью биопленки или активного ила. Стоки попадают в отстойник или резервуар с бактериями, а затем в систему подается кислород, за счет чего органика окисляется. Параллельно происходит нитрификация соединений. Процесс повторяется несколько раз, прежде чем начнется отстаивание жидкости. Лишний ил уходит на переработку, а некоторая его часть возвращается обратно в систему. Чистая вода проходит дополнительное очищение или поступает в водоем. 

Анаэробная очистка

Если в стоках много органики, твердых веществ и активного ила, их можно очистить с помощью метаногенеза, который происходит с участием анаэробных бактерий. При этом способе жидкость обрабатывается в резервуаре с микроорганизмами, в результате чего возникает метан и углекислый газ. Затем газы удаляются, а осадок проходит в центрифугу, в которой отделяется ил. После этого чистая вода возвращается в водоем, а ил высушивается, дезинфицируется и применяется для компостов. 

Очистные сооружения биологического типа. Состав очистных сооружений, список оборудования и этапов.

Очистка сточных вод и обработка осадка предусмотрены в станции пол-ной биологической очистки, предполагающая процессы нитрификации и денит-рификации, а также биологическое удаление фосфора.

Таблица «Перечень и назначение технологического оборудования очист-ных сооружений»

Технологическое сооружение / установка	Назначение
Приемная камера
Комбинированная установка механической очистки М-Комби 300	механическая очистка сточной воды от грубодис-персных примесей, примесей минерального про-исхождения и плавающих примесей в комплексной машине механической очистки
Усреднитель с насосами
Анаэробная зона
Аноксная зона	Зона денитрификации (анаэробная и аноксная зоны) представляет собой вертикальный ла-биринт, в котором сточные воды в процессе очистки совершают восходящее и нисходящее движение. Таким образом осуществляется естественное гидравлическое перемешивание с активным илом.
Аэрационная зона	Аэрация происходит через трубчатые аэраторы, которые расположены внизу данной зоны и помогают удерживать ил в виде суспензии.
Вторичные отстойники	вторичное отстаивание для отделения очищенной воды и активного ила во вторичных отстойниках
Воздуходувки для камеры аэрации и эрлифтов
Илоуплотнитель	Избыточный активный ил из аэрационной зоны с помощью двух эрлифтов перекачивается в ило-уплотнитель (один эрлифт на одну технологическую линию).
Микрофильтр	доочистка сточных вод в микрофильтре
Установка УФ обеззараживания очищенных сточных вод	обеззараживание очищенной воды на бактерицид-ных установках с ультрафиолетовым излучением
Резервуар технической воды
Измеритель расхода сточных вод	Биологически очищенная вода протекает через расходомер, где данные фиксируются при помощи ультразвука и передаются на пульт оператору очистных сооружений.
Линия обезвоживания осадка	Избыточный ил насосом из уплотнителя подается в буферную емкость для накопления перед механическим обезвоживанием.
КНС собственных нужд
Станция приема и учета привозных стоков	Станция приема стоков предназначена для приема и учета сточных вод, привозимых ассенизационными транспортными средствами.

Какой вариант лучше

Для того чтобы определиться с разновидностью очистной системы, рекомендуется ориентироваться на следующие критерии:

1. Суммарный объем стоков, вырабатываемый данным объектом в течение суток.
2. Где находятся очистные сооружения – под землей или на ее поверхности. Местности с высоким уровнем подземных вод требуют использования поверхностных коммуникаций.
3. Из чего состоят очистные сооружения: перечень отдельных секций обычно содержится в сопроводительной инструкции.
4. Специфика монтажа очистных сооружений. Для самостоятельной установки более всего подходят пластиковые септики.

Отдельные разновидности работают в полностью автономном режиме. Другие модели очистных сооружений нуждаются в электрическом питании. По ходу сооружения необходимо учитывать существующие санитарные нормативы. Те конструкции, которые обслуживаются ассенизаторской машиной, нуждаются в обустройстве свободного подъезда.

Аэротенки

Аэротенки — самые современные эффективные устройства для переработки стоков способом биохимического разложения.

Представляют собойоднокамерные или многокамерные резервуары со вспомогательными элементами. Многокамерные аэротенки нуждаются в сложном обслуживании, но очищают канализационные стоки более качественно.

Проходя через аэрационную емкость, сточная вода смешивается с активным илом и кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий, участвующих в биохимическом окислении стоков.

Пневматические или механические аэраторы насыщают илистые стоки активным кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий.

Подающий под давлением кислород обеспечивает постоянное перемешивание ила, что препятствует его гниению, а так же участвует в биохимическом окислении сточных загрязнений.

Эффективность работы аэротенков во многом зависит от следующих факторов:

• уровня кислотности и наличия токсических веществ в иловой смеси;
• достаточной насыщаемости сточных вод растворяемым кислородом, в пределах 5мг/м3;
• количества рабочего ила;
• оптимального температурного режима.

Главное условие биохимического процесс в постоянном поступлении кислорода, под действием которого аэробные микроорганизмы полностью расщепляют органику на воду и углекислый газ.

Рис. 4. Устройство аэротенка.

Биохимическая очистка канализационных стоков в аэротенках происходит следующим образом:

1. Канализационные сливы из подводящих трубопроводов поступают в приемный аэротенк, где более тяжелые и крупные частицы загрязнителей оседают в первичный аэробный отстойник.
2. На дне отстойника осевший ил перемешивается с активными микроорганизмами.
3. С помощью компрессора через аэратор в емкость подается кислород. Датчики контроля в автоматическом режиме поддерживают необходимый уровень насыщения стоков.
4. Частично осветленная вода из аэротенкаперекачивается во вторичный отстойник с помощью эрлифта, где происходит ее окончательная очистка.
5. Жировые загрязнители с поверхности стоков выводится через удалитель биопленки.
6. Очищенная вода через выходной патрубок выводится из устройства.

Очищенные стоки могут применяться для технических нужд и полива растений. Биологически переработанные твердые отходы используются в качестве удобрения.

Типы локальных очистных сооружений

Локальные установки для очищения стоков по расположению делятся на такие виды:

• ЛОС, входящие в состав централизованной канализационной сети. После очищения сточные воды направляются в городскую систему.
• Независимые сооружения. Функционируют отдельно от централизованной сети, что объясняется удаленным расположением. Установки обслуживают здания или ряд объектов производственного назначения.

ЛОС централизованной канализации

В эту категорию входят масштабные комплексы, включающие несколько габаритных сооружений. Очистные системы используются для переработки стоков промышленных предприятий, хозяйственно-бытовых объектов, частных домов.

Сооружения строятся за пределами городов и поселков. Территории, выделенные для функционирования таких комплексов, непригодны для проживания и отдыха. Обслуживают объекты специально обученные сотрудники. Управление осуществляется с помощью автоматического оборудования.

Независимые ЛОС

Автономные очистные системы отличаются меньшими размерами. Их используют для очищения стоков, поступающих от частного дома или небольшого производственного объекта. Очистительный комплекс отличается простой конструкцией.

Обслуживание очистных сооружений

Обслуживание станций биологической очистки заключается в своевременной откачке отработанного активного ила и органического осадка. Периодически необходимо промывать стенки септиков мощной струей воды.

Профилактические мероприятия на городских станциях проводятся персоналом, в домашних условиях можно делать это самостоятельно или заключить договор с компанией, которая устанавливала систему. К сожалению, обслуживание подобных объектов не дешевое. В городской канализации ведется за счет города, автономных – за счет средств хозяев. Если на участке работает полноценная очистительная станция, она требует подсчета количества ила, его прироста и удаления. Если неправильно рассчитать положенное количество бактерий на текущий объем стоков, очистка не будет качественной и органические вещества могут попасть обратно в систему водоснабжения, что опасно для здоровья жильцов дома.

Типы локальных очистных сооружений

Локальные установки для очищения стоков по расположению делятся на такие виды:

1. ЛОС, входящие в состав централизованной канализационной сети. После очищения сточные воды направляются в городскую систему.
2. Независимые сооружения. Функционируют отдельно от централизованной сети, что объясняется удаленным расположением. Установки обслуживают здания или ряд объектов производственного назначения.

ЛОС централизованной канализации

Схема работы ЛОС городской канализационной системы.

В эту категорию входят масштабные комплексы, включающие несколько габаритных сооружений. Очистные системы используются для переработки стоков промышленных предприятий, хозяйственно-бытовых объектов, частных домов.

Сооружения строятся за пределами городов и поселков. Территории, выделенные для функционирования таких комплексов, непригодны для проживания и отдыха. Обслуживают объекты специально обученные сотрудники. Управление осуществляется с помощью автоматического оборудования.

Независимые ЛОС

Автономные очистные системы отличаются меньшими размерами. Их используют для очищения стоков, поступающих от частного дома или небольшого производственного объекта. Очистительный комплекс отличается простой конструкцией.

Дезинфекция сточных вод

УФО воды представляет собой прохождение воды вдоль уф-лампы. Уф-лучи проникают на несколько сантиметров в толщ воды.

Дезинфекция, то есть уничтожение микроорганизмов, является заключительным этапом очищения стоков канализации. Дезинфекция или обеззараживание воды – важная составляющая, которая обеспечивает безопасность ее для водоема, в который она будет сброшена. Для обеззараживания могут применяться самые разнообразные способы: ультрафиолетовое облучение, действие переменного тока, ультразвук, гамма-облучение, хлорирование. УФО – очень эффективный способ, с помощью которого уничтожается примерно 99% всех микроорганизмов, в том числе бактерий, вирусов, простейших, яиц гельминтов. Он основан на способности разрушать мембрану бактерий. Но этот метод не применяется так широко. Кроме того, его эффективность зависит от мутности воды, содержания в ней взвешенных веществ.

Наиболее часто используется после очистных сооружений метод хлорирования. Хлорирование бывает разным: двойным, суперхлорированием, с преаммонизацией. Последнее необходимо для предупреждения неприятного запаха. Суперхлорирование предполагает воздействие очень больших доз хлора. Двойное действие заключается в том, что хлорирование осуществляется в 2 этапа. Это более характерно для водоподготовки. Метод хлорирования воды из канализации очень эффективен, кроме того, хлор обладает эффектом последействия, чем не могут похвастаться другие методы очистки. После обеззараживания стоки сливаются в водоем.

Очистка сточных вод методы и специальное оборудование

Для водоочистки используются разные методы – выбор оптимального осуществляется с учетом типа загрязнений, желаемых результатов, имеющихся возможностей.

Самый простой вариант – механическая очистка. Она направлена на выведение нерастворимых компонентов, которые загрязняют воду – это жиры, твердые включения. Сначала стоки проходят через решетки, потом сита и попадают в резервуары-отстойники. Мелкие компоненты осаждают песколовки, нефтепродукты – бензомаслоуловители, жироловки.

Более совершенный способ очистки – мембранный. Он гарантирует максимально точное удаление загрязнений. Биоочистка стоков предполагает применение соответствующих организмов, которые окисляют органические включения. В снове методики лежит естественная очистка водоемов и рек за счет их населения полезной микрофлорой, удаляющей фосфор, азот и другие лишние примеси. Биологический метод очистки может быть анаэробным и аэробным. Для аэробной нужны бактерии, жизнедеятельность которых невозможна без кислорода – устанавливаются биофильтры, аэротенки, заполненные активным илом. Степень очистки, эффективность выше, чем для биофильтром очистки стоков. Анаэробная очистка доступа кислорода не требует.

Физико-химический метод предполагает применение электролиза, коагуляции, а также осаждение фосфора металлическими солями. Дезинфекцию проводят путем ультрафиолетового облучения, обработкой хлором, озонированием. Дезинфекция ультрафиолетовым облучением – намного более безопасный и эффективный метод, чем хлорирование, поскольку он проводится без образования токсичных веществ. УФ-излучение губительно для всех организмов, поэтому уничтожает всех опасных возбудителей. Хлорирование основывается на способности активного хлора воздействовать на микроорганизмы и уничтожать их. Существенный недостаток метода – образование хлорсодержащих токсинов, канцерогенных веществ.

Озонирование предполагает обеззараживание сточных вод озоном. Озон – это газ с трехатомной молекулярной структурой, сильный окислитель, который убивает бактерии. Методика дорогая, применяется с выделением кетонов, альдегидов.

Термическая утилизация оптимально подходит для обработки технологических сточных вод, если другие методики не эффективны. На современных очистных комплексах сточные воды проходят многосоставную поэтапную очистку.

Виды сточных вод

Очистные сооружения сточных вод устанавливаются на стоки различных типов.

• Хозяйственно-бытовые стоки – это сливы из сантехнических приборов (умывальников, моек, унитазов и пр.) жилых зданий, в том числе, и частных домов, а также учреждений, общественных зданий. Хозяйственно-бытовые стоки опасны как питательная среда для болезнетворных бактерий.
• Производственные стоки образуются на предприятиях. Категория характеризуется возможным наличием разнообразных примесей, некоторые из которых значительно затрудняют процесс очистки. Очистные сооружения промышленных сточных вод обычно сложны по конструкции и имеет несколько ступеней очистки. Комплектность таких сооружений подбирается в соответствии с составом стоков. Промышленные сточные воды могут быть токсичными, кислотными, щелочными, имеющими механические примеси и даже радиоактивными.
• Ливневые стоки из-за способа образования называются также поверхностными. Их также именуют дождевыми или атмосферными. Стоки данного типа – это жидкость, образующаяся на крышах, дорогах, террасах, площадях при выпадении осадков. Очистные сооружения ливневых сточных вод обычно включают несколько ступеней и способны удалять из жидкости примеси различного типа (органические и минеральные, растворимые и нерастворимые, жидкие, твердые и коллоидные). Ливневые стоки – наименее опасные и наименее загрязненные из всех.

Выбор канализационной конструкции

Чтобы правильно выбрать систему очистки необходимо учитывать ряд факторов:

• суммарный объём суточного потребления жидкости;
• предпочтительный вид канализационной конструкции;
• режим использования канализационной конструкции;
• место размещения объекта.

Работа некоторых устройств может осуществляться в автономном режиме. Для функционирования других требуется электричество или другие виды энергии. Определённые системы нельзя использовать при близком размещении подземных вод.

При обустройстве очистной системы следует руководствоваться существующими санитарными нормами. Если для удаления отходов придётся применять ассенизаторскую машину, необходимо предусмотреть возможность свободного подъезда к месту хранения отходов.

Виды очистных сооружений

Для того, чтобы понять, из каких блоков может состоять комплекс очистки, следует знать основные виды очистных сооружений для сточных вод.

К ним относятся:

• механические сооружения,
• установки биоочистки,
• кислородонасыщающие установки, обогащающие уже очищенную жидкость,
• адсорбционные фильтры,
• ионообменные блоки,
• электрохимические установки,
• оборудование физико-химической очистки,
• обеззараживающие установки.

К оборудованию для очистки стоков можно причислить и сооружения и резервуары для складирования и хранения, а также для обработки отфильтрованного осадка.

Городские очистные сооружения

Вспомогательные помещения очистных сооружений

Комплекс сооружений для очистки также включает:

• цех аэрации;
• помещение для утилизации избытка активного ила;
• очищение воздуха;
• лабораторию;
• административно-бытовые помещения;
• электрическую подстанцию.

Цех аэрации

Аэрация заключается в обогащении воды пузырьками кислорода. Метод применяется в разных процессах очистки. Воздух подается воздуходувками, а кислородный датчик контролирует объем подачи.

Утилизация избыточного активного ила микроорганизмов

Избыточный ил возникает при биоочистке из-за размножения микроорганизмов в аэротенках. Он подвергается обезвоживанию и утилизации:

1. Разбавляется реагентами, чтобы замедлить жизнедеятельность микроорганизмов и сгустить их.
2. Уплотняется и обезвоживается.
3. Отжимается на центрифуге для удаления остаточной влаги.
4. Окончательно просушивается поточными осушителями. Остаточная влажность высушенного осадка – 20-30%.
5. Пакуется в герметичные контейнеры.
6. Утилизируется.

Очистка воздуха

Поскольку сооружения дурно пахнут, при их расположении вблизи поселений требуется очищение воздуха. Оно включает 2 этапа:

1. Загрязненный воздух поступает в биореакторы и контактирует с микрофлорой. Она адаптирована для утилизации органики, вызывающей неприятный запах.
2. Воздух обеззараживается ультрафиолетом, чтобы микроорганизмы не попали в атмосферу.

Лаборатория на очистных сооружениях

Очищенная вода регулярно проверяется в лаборатории. Там выявляют вредные примеси. Когда концентрация превышает норматив, проводится исследование. Выявленную проблему устраняют.

Административно бытовой комплекс

Для полноценной работы очистного оборудования требуются десятки специалистов и обустройство:

• мастерских по ремонту оборудования;
• лаборатории;
• диспетчерской;
• кабинетов бухгалтерии, инженеров, отдела кадров;
• кабинета директора.

Электроподстанция

Если работа остановится надолго при отсутствии света, это будет чревата поломками оборудования. Поэтому электроснабжение должно соответствовать 1 категории надежности. На подстанции предусмотрен ввод силового кабеля от городской сети. При аварии возможно питание от дизельного генератора.

Принцип работы очистных сооружений

Очищение стоков происходит последовательно в несколько этапов, среди которых могут быть следующие:

• Механический

  На данном этапе удаляется до 75% процентов стоковых загрязнений – разные примеси, в том числе жировые, и предметы.

• Биологический

  Устранение загрязнений с использованием микроорганизмов. Такие микроорганизмы перерабатывают загрязнения (органику, азот, фосфор и другие) в более безопасные для окружающей среды.

• Физико-химический

  Применяется для очистки нерастворимых загрязнений (взвеси, тяжелые металлы, цианиды, фториды и т.д.). Принцип очищения основан на использовании химических реагентов и законов физики (нерастворимые фрагменты с помощью коагулянтов укрупняются, укрупнённые твёрдые фракции осаждаются на дне резервуаров и удаляются специальными механизмами).

• Химический

  Растворённые в сточных водах химические соединения с помощью специальных реагентов преобразуются в нерастворимые, и затем также либо осаждаются на дно, либо образуют на поверхности жидкости пену, которая удаляется механически.

• Ультразвуковой

  Данный метод используется как один из способов обеззараживания сточных вод.

• Обработка ультрафиолетом

  Ещё один способ обеззараживания сточных вод, наиболее частый из всех применяемых: поток воды пропускается через специальные установки с УФ-облучателями, излучение которых убивает большинство патогенной флоры.

• Обратный осмос

  Наиболее действенный и один из самых дорогих способов очистки сточных вод. Применяется для достижения степени очистки стока, позволяющей использовать сточные воды в производственном цикле повторно (то есть создать замкнутый цикл водопотребления).

• Очистка на ионообменных фильтрах (с использованием ионообменных смол)

  Применяется для удаления из сточных вод таких ионов, которые нельзя удалить осаждением с помощью простой коагуляции или флокуляции, например, железа.

Принцип работы комплекса очистки сточных вод

В комплексе может быть реализована схема очистных сооружений сточных вод с наземным или подземным исполнением. Очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод устанавливаются в коттеджных поселках, а также в небольших населенных пунктах (150-30 000 человек), на предприятиях, в районных центрах и пр.

Если комплекс устанавливается на поверхности земли, он имеет модульное исполнение. Для того, чтобы минимизировать повреждения, снизить расходы и трудозатраты на ремонт подземных конструкций, их корпуса изготавливают из материалов, прочность которых позволяет противостоять давлению грунта и подземных вод. Кроме прочего, такие материалы отличаются долговечностью (до 50 лет службы).

Чтобы понять принцип работы очистных сооружений сточных вод, рассмотрим, как функционируют отдельные ступени комплекса.

Механическая очистка

Эта ступень включает в себя следующие типы сооружений:

• первичные отстойники,
• пескоуловители,
• сорозадерживающие решетки и т.п.

Все эти приспособления предназначены для устранения взвесей, крупных и мелких нерастворимых примесей. Самые крупные включения задерживаются решеткой и попадают в специальный съемный контейнер. Так называемые песколовки обладают ограниченной производительностью, поэтому при интенсивности подачи стоков на очистные сооружения более 100 куб. м. в сутки, целесообразно устанавливать параллельно два приспособления. В этом случае их эффективность будет оптимальной, пескоуловители смогут задерживать до 60% взвеси. Задержанный песок с водой (песчаная пульпа) отводится на песковые площадки или в песчаный бункер.

Биологическая очистка

После удаления основной массы нерастворимых примесей (осветления стоков) жидкость для дальнейшей очистки поступает в аэротенк – сложное многофункциональное устройство с продленной аэрацией. Аэротенки разделятся на участки аэробной и анаэробной очистки, благодаря чему одновременно с расщеплением биологических (органических) примесей производится вывод из жидкости фосфатов и нитратов. Это существенно повышает эффективность работы второй ступени очистного комплекса. Активная биомасса, выделяемая из стоков, задерживается в специальных блоках, загруженных полимерным материалом. Такие блоки размещаются в зоне аэрации.

После аэротенка иловая масса переходит во вторичный отстойник, в нем происходит разделение на активный ил и очищенные стоки.

Доочистка

Доочистка сточных вод производится на самопромывных песчаных фильтрах или с помощью современных мембранных фильтров. На этом этапе количество взвешенных веществ, присутствующих в воде, сокращается до 3 мг/л.

Обеззараживание

Обеззараживание очищенных стоков выполняется методом обработки жидкости ультрафиолетом. Для повышения эффективности работы этой ступени очистные сооружения биологической очистки сточных вод оснащаются дополнительным воздуходувным оборудованием.

Стоки, прошедшие все ступени комплекса очистки, безопасны для окружающей среды и могут сбрасываться в водоем.

Монтаж установок

Правильность монтажа очистных сооружений и отсутствие ошибок на этом этапе во многом определяют долговечность комплексов и их эффективность, а также бесперебойность работы – один из важнейших показателей.

Монтаж локальной очистной установки

Монтажные работы включают в себя следующие этапы:

• разработка схем монтажа,
• осмотр площадки и определение ее готовности к монтажу,
• строительные работы,
• подключение установок к коммуникациям и соединение их между собой,
• пуско-наладочные работы, регулировка и настройка автоматики,
• сдача объекта.

Полный комплекс монтажных работ (перечень необходимых операций, объем работ, требуемое для их выполнения время и другие параметры) определяются, исходя из особенностей объекта: его производительности, комплектности), а также с учетом характеристик места монтажа (тип рельефа, грунт, расположение грунтовых вод и др.).