Монтаж очистных сооружений канализации: как работают, устройство

Вторая ступень — биологическая очистка

После первичных отстойников осветленная сточная вода поступает на сооружения биологической очистки.

Аэротенки

Насытить воду кислородом — задача аэротенков. Размеры колоссальны: в старом блоке их длина составляет 120 метров, а в новых — уже 300 метров. Здесь вода проходит по четырем коридорам, разделенным по типу задач: в одних вода перемешивается и обрабатывается воздухом, а где-то отстаивается.

Биологическая очистка воды проводится благодаря выращиваемым здесь микроорганизмам — активному илу. Его смешивают со сточными водами и обрабатывают от примесей. Благодаря карусельной системе происходит распределение потоков воды. Это позволяет задержать воду на этом этапе до 10 часов.

Вторичные отстойники

После аэротенков иловая смесь поступает во вторичные отстойники. Они выглядят как огромные банки диаметром 54 метра и глубиной шесть метров. Здесь при температуре 18–25 градусов происходит разделение воды и ила, который повторно отправляют в аэротенки. Этот этап занимает два — 2,5 часа. Осевший на дне вторичных отстойников активный ил удаляется с помощью скребков-илососов и идет на дальнейшую обработку.

Чистая вода после трехчасовой выдержки попадает в лоток и по каналам идет в сторону реки.

Подключение к канализации в городе частного дома

Людям интересно, как работает канализация в городе, и куда сливается городская канализация. Канализация в городе обычно обустраивается, начиная с жилых квартир и административных построек. Все стоки, кроме атмосферных, попадают в отводы соответствующих этажей и в результате оказываются в общем стояке. Стояк в нижней своей точке соединен с выводной трубой, которая подсоединена к первому канализационному колодцу, установленному в соответствии со всеми правилами.

К колодцам подсоединяются трубы, осуществляющие дальнейшую очистку стоков. При необходимости колодцы можно отключать поодиночке, и канализация продолжит работу. Трубопроводы стандартных конструкций выполняются из труб разных диаметров: например, отвод воды от сантехники может осуществляться 50-мм трубами, а дойдя до стояка, диаметр трубы будет увеличен до 110 мм. В дальнейшем трубопровод расширяется и дальше, в зависимости от назначения и особенностей конструкции.

Так, железобетонные канализационные трубы большого диаметра могут использоваться только вне здания, а вот изделия из чугуна или полимеров способны работать в домах. При необходимости обеспечения хороших эстетических качеств могут применяться трубы из стекла или керамики. Для обустройства коллекторов чаще всего используется железобетон или пластик.

Принцип работы городской канализации

Принцип работы городской канализации такой же как и обычной их от отличие только в размерах и объемах отвода сточных вод поэтому устройство системы муниципальной канализации имеет свои определенные инженерные особенности.

Городская канализация начинается в жилых домах, квартирах, зданиях предприятий. На входе из здания монтируется первый канализационный колодец. В случае засорения системы именно этот колодец предназначен для срочного вмешательства. Конечно же, существуют иные канализационные системы, выполняющие эту функцию, однако наибольшую нагрузку берет на себя именно первый колодец.

Такие аварийные ситуации случаются вследствие небрежного отношения горожан с канализационными системами (спускания в сантехнические приборы различных крупных предметов и веществ).Вообще колодцы – это узлы, определяющие структуру системы, потому как именно в них подключают фановые трубы, так же колодцы представляют собой некий смеситель для разных частей системы.

Нечистоты продвигаются по трубам самотеком, так как при прокладке делают небольшой естественный уклон по направлению к очистным сооружениям. Однако, не всегда получается сделать необходимый уклон в системе городской канализации из за холмистой либо гористой местности происходит противоречие с конструкцией системы канализации и требованиями жилых застроек. В такой ситуации побеждает, конечно же сильнейший. Переносить микрорайон никто не станет – легче поднять стоки на другой уровень. Инженеры с этой целью легко справляются.

Для решения этих задач применяют специализированные насосы (факельные), которые осуществляют подъем и сброс стоков в новую трубу, проложенную с естественным уклоном. Далее стоки поднимаются по своего рода ступеням, образованным насосами и выходят за пределы города. В малоэтажном строительстве применяют именно этот метод.

Виды канализационных систем

Очистные сооружения канализации проектируются до начала проведения строительных работ

Важно выбрать правильную канализационную конструкцию, которая сможет решать поставленные задачи по утилизации отходов и обладать достаточным уровнем производительности. Сегодня очистку сточных вод можно производить с помощью следующих устройств:

• локальных очистных аппаратов;
• индивидуальных автономных конструкций;
• блочных систем и модулей.

Локальные системы очистки

Локальные очистные сооружения – это такие конструкции, с помощью которых осуществляется очистка и сбор отходов на различных по размерам объектах. Они могут иметь хозяйственно-бытовое или промышленное назначение и являются основой автономной системы канализации.

Устройство ЛОС — локальное очистительное сооружение

В классических очистных устройствах скорость движения стоков снижается по мере удаления от места сброса. Происходит постепенное оседание твёрдых частиц на дне. Удаление остальных нечистот производится системами доочистки. Для классических очистных сооружений необходимы достаточно большие ёмкости, в которых производится отстаивание отходов. Подобное требование трудно реализовать в индивидуальных строениях.

С помощью локальных очистных систем осуществляется сбор и очистка сточных вод в частных домах или небольших посёлках, где не существует центральной системы канализации. Рассмотрим наиболее распространённые локальные конструкции.

Применение септиков

Для обустройства автономной канализационной системы в загородных домах часто используются септики. Обычно они имеют вид пластиковых ёмкостей. Пластик обладает необходимыми эксплуатационными характеристиками:

• он мало весит — резервуары легко перевозить и монтировать;
• материал выдерживает воздействие агрессивной среды;
• не ржавеет;
• имеет достаточную прочность.

Септики широко применяются при строительстве частных очистных конструкций. Их удобно эксплуатировать. Они обладают продолжительным сроком службы. Устройство канализационной системы может быть полностью автономным. Для того, чтобы повысить уровень очистки стоков, конструкция оснащается дополнительными элементами – полями, осуществляющими фильтрацию и аэрацию.

Самый простой и эффективный септик

Аэротенки

Данные очистительные устройства являются составной частью крупных канализационных сооружений, осуществляющих переработку сточных вод от промышленных предприятий. Они имеют вид огромных резервуаров. В ёмкостях перемешивается вода и активный ил. Для ускорения реакции используется кислород. Иногда аэротенки применяют при сооружении автономных систем канализации в частном доме. В этом случае они имеют небольшой объём. Обычно их монтируют в септики. В состав аэротенков могут входить специальные уловители. Они удаляют из стоков жир и нефтепродукты.

Аэротенки для очистки сточных вод

Методы и сооружения

На сегодняшний момент чаще всего применяются следующие биологические методы очистки сточных вод:

1. Активный ил (аэротенки).
2. Биофильтры в септиках и других сооружениях.
3. Метантенки (анаэробное брожение).

Для реализации этих методов используются следующие сооружения биологической очистки сточных вод:

1. Аэротенки.
2. Биофильтры.
3. Биологические пруды.
4. Метантенки.

Они состоят из резервуара с несколькими отсеками или нескольких ёмкостей, объединённых в одно устройство. Гидротехническое устройство оборудовано аэраторами, насосами, смешивателями, датчиками контроля и автоматизации. Ключевыми требованиями к эффективной работе аэротенка являются:

1. Постоянная подача загрязнённых стоков в биосреду.
2. Наличие активного ила с достаточным количеством бактерий и простейших организмов.
3. Подача в смесь кислорода и её перемешивание.

Для биоочистки используется несколько видов аэротенков по способу подачи иловой смеси:

1. Вытеснители.
2. Смесители.
3. Неполного смещения.

По способу снабжения кислородом:

1. С пневматической аэрацией.
2. С пневматической аэрацией.

Биофильтры наиболее популярное средство очистки у частных домовладельцев и дачников. Такие устройства состоят из небольшой ёмкости, в которую помещается загрузочный материал. В качестве активного материала используется специальная биоплёнка с бактериями и простейшими организмами. Различают два вида биофильтров:

1. Капельного типа.
2. Двухступенчатого.

Биофильтры капельного типа производят очистку медленно, но на выходе жидкость отличается высокими показателями очищения от органики. Двухступенчатые устройства отличаются высокой степенью производительности. Качество не сильно уступает капельным фильтрам.

Биофильтры имеют следующие конструктивные элементы:

1. Фильтрующая нагрузка – пространство, где размещается биологическая среда.
2. Устройство, обеспечивающее равномерное распределение стоков в теле фильтра.
3. Дренажная система для удаления очищенной жидкости.
4. Аэраторная система для подачи воздуха.

Биологические пруды – водоёмы искусственного происхождения, предназначенные для естественной очистки воды. Для такого способа используются просторные пруды незначительной глубины (до 100 см). Небольшая глубина позволяет добиться максимального соприкосновения жидкости с естественным воздухом. Значительная поверхность при небольшой глубине позволяет добиться хорошего прогревания солнцем.

Таким образом, создаются все необходимые условия для жизнедеятельности микроорганизмов. Такие водоёмы полезны, пока температура не опустилась до уровня в 5 градусов. При достижении таких температур и последующем её понижении окислительные процессы прекращаются. Зимой пруды для очистки не используются.

Для очистки воды используются несколько видов биологических водоёмов:

1. Пруды с разбавлением.
2. Многоступенчатые пруды без разбавления.
3. Доочистные пруды.

Метантенки – устройства для анаэробного окисления жидких органических отходов с получением метана. Чаще применяется не для очистки самих сточных вод, а при переработке собранных в отстойниках и очистных резервуарах осадков и взвесей.

Метантенк состоит из резервуара цилиндрической или прямоугольной формы, смешивающих приспособлений, радиаторов (водяных или паровых). Ёмкость частично или полностью заглубляется в землю. Метантенк имеет дно с серьёзным уклоном к центру.

Верх конструкции может быть закрытый или открытый (плавающий). Плавающая кровля нивелирует возможность серьёзного роста давления внутри ёмкости в результате интенсивного выделения метана. Стенки делаются из железобетона.

Очищение различных стоков

Промышленных

Производственные и промышленные сточные воды необходимо очищать, чтобы снизить нагрузку на городские сооружения. Технологическая схема принципиально отличается в зависимости от состава стоков. Некоторые стоки насыщены органикой, другие – ионами тяжелых металлов.

Показатели КВЧ (общее количество взвешенных частиц), БПК5 и ХПК могут достигать десятки сотен мг/л. Уровень кислотности часто превышает 6-9.

Перед сбросом стоков в городскую систему очистки БПК5 доводят до 400 мг/л, а рН сокращают до 6-9. Технологическая схема выбирается в зависимости от состава вод.

Вышеописанные методы комбинируются в разной последовательности, некоторые могут упраздняться.

Бытовых

К этой категории стоков относятся воды из санузла, кухни, прачечных и воды, которые образуются после мойки помещений. Около 58% загрязнений – органические, а 42% – минеральные. В бытовых стоках содержатся моющие средства и возбудители заболеваний.

Распространенные методы очистки хозяйственных сточных вод – биологические. Обязательно используются обеззараживатели и реактивы для дезинфекции.

Поверхностных

К этим стокам относятся:

• дождевые;
• талые;
• поливомоечные воды с населенных пунктов и промышленных площадок.

Через дренажную систему жидкость попадает в канализацию, затем поступает в отстойник.

Часть примесей осаживается, после чего стоки перекачиваются к флотатору, где удаляются нефтепродукты.

Потом происходит очистка на механических и сорбционных фильтрах. Стоки обеззараживаются и возвращаются в природные водоемы.

Особенности проектирования и монтажа

Приступать к строительству очистных сооружений можно только после проверки документации на соответствие:

• ГОСТ Р 21.1101;

• СП 132.13330;

• СП 18.13330.

Проектирование таких систем должно учитывать уклон местности и характеристики грунта даже в большей степени, чем проектирование обычных зданий. Наряду с экономическими аспектами, нужно учитывать санитарные характеристики. Технология очищения и оснастка оборудованием определяются прежде всего составом стоков и их объемом. По возможности стоит предусматривать последовательное применение одной и той же воды в разных этапах очистки стоков. Хороший проект всегда определяет:

• текущую и перспективную нагрузку на канализацию;

• уровень грунтовых вод;

• химический состав грунтовых вод;

• оптимальную глубину закладки труб;

• степень зависимости от электропитания;

• пространственную схему разводки коммуникаций;

• в ряде местностей — сейсмическую стойкость сооружений.

Этапы извлечения загрязнений

Существует 3 степени извлечения загрязнений из сточных вод:

• Первичная – удаление мусора, крупнодисперсных примесей, поверхностных загрязнений и взвешенных веществ.
• Вторичная – разложение органических стоков.
• Третичная (доочистка) – извлечение взвешенных и коллоидных частиц, пестицидов, фунгицидов, осаждение остатков фосфора, азота, снижение ХПК. Показатели доводятся до норм ОДУ или ПДК.

На этих стадиях прибегают к помощи следующих методов:

1. Механические – использование стационарных или подвижных фильтрующих установок: грубых фильтров, отстойников, ловушек поверхностных загрязнений. После механической очистки количество загрязнений в стоках снижается на 30-60%.
2. Биологический – очистка с помощью живых микроорганизмов: бактерий, грибков, простейших. Микроорганизмы используют органику как пищу и превращают ее в безопасный биогаз, метан и воду. Биологические методы избавляют от 92-96% загрязнений.
3. Физико-химический – очистка стоков от растворенных примесей и взвешенных веществ с помощью законов физики и химических реактивов. Из вод удаляется 96-98% мелкодисперсных частиц.
4. Дезинфекция – уничтожение болезнетворных бактерий, вирусов. По нормативам сточные воды не должны содержать возбудителей заболеваний, поэтому эффективность обеззараживания достигает 99,9%.

Для очистки от бензина, мазута, керосина, нефтяных масел наиболее активно используют нефтеловушки и пористые сорбенты:

• Активированный уголь;
• Глины;
• Кокс;
• Торф;
• Золу;
• Силикагели.

Справка. ПДК нефтепродуктов в стоках не превышает 0,01-0,3 мг/л. Такие малые значения обусловлены токсичностью соединений для живых организмов.

Обзор видов

ЛОС

Это загадочное с виду сокращение на деле обозначает всего лишь канализационные локальные очистные сооружения. Несмотря на термин «локальный», на деле это изощренный набор различных зданий и объектов, решающих сложные практические задачи. В них собирают стоки, частично их очищают до такой степени, чтобы можно было выпустить жидкость в магистральные городские и районные КОС без чрезмерной нагрузки на сети. По сути, ЛОС следует рассматривать как предварительный фильтр.

Септики

Под таким названием подразумевают индивидуальные бытовые емкости, служащие только накопителями и преобразователями стоков за счет отстаивания. Необходимо понимать, что даже лучшие септики — только элемент канализационной локальной системы, и их технически некорректно рассматривать как отдельное приспособление. Дополнительно чаще всего проводится почвенная доочистка. На использование септиков распространяются те же правила, что и на общую канализацию.

Аэротенки

Под таким названием фигурируют резервуары для стоков. Чаще всего им придают прямоугольную форму. Внутри проводится очистка активным илом. На крупных канализационных станциях аэротенковые комплексы могут развивать очень высокую производительность — очищая до 4000 м3 в сутки и даже более. Эффективность работы аэротенка зависит не только от его объема, но и от:

• поддерживаемой внутри температуры;

• присутствия определенных веществ;

• концентрации кислорода в растворах;

• кислотно-щелочного баланса;

• степени насыщения токсинами.

Другие

В схеме канализационных сооружений важная роль отводится системам биологической доочистки. Необходимые реакции происходят на поверхности специально подготовляемых дисков

Фильтрация — еще одно важное звено, она чаще всего происходит за счет толстого слоя песка. В ответственных случаях, а в городских масштабах всегда проводится дезинфекция

Для нее используют:

• добавки озона;

• добавки хлора;

• ультрафиолетовое облучение;

• воздействие переменного тока;

• ультразвуковые импульсы.

Стоит подчеркнуть особо, что вне зависимости от вида очистных сооружений, сети наружной канализации подчиняются однотипным правилам. В ряде случаев для работы используют модульные комплексы. Подобные решения сравнительно дешевы, но при этом позволяют обеспечивать неплохой технологический результат. В контейнерах может производиться даже доочистка и глубокая биологическая очистка сточных вод. Отдельно стоит сказать про промышленные очистительные комплексы.

Они по большей части делаются в типовом виде. Существует широкое разнообразие типовых схем для фабрик и заводов различных типов. При необходимости (особенно для крупного производства и для вновь появляющихся отраслей) создаются оригинальные разработки. Использовать те или иные очищающие аппараты на любом производстве — это не доброе пожелание, а прямое предписание законодательства. Даже механическая очистка сильно отличается в зависимости от конкретной отрасли.

Правила обслуживания

Канализационные насосные станции, прежде всего, надо регулярно прочищать. Эту работу выполняют минимум 1 раз в 12 месяцев. Если делать ее вдвое чаще, впрочем, выйдет только лучше. Специалисты советуют еще:

• тщательно изучать илоскребы отстойников;

• постоянно следить за управляющими шкафами и контроллерами в них;

• осматривать насосы и изучать особенно тщательно техническое состояние рабочих колес.

На насосных агрегатах проверяют входное напряжение, пусковые токи. Выясняют степень исправности изоляции и готовность средств аварийной защиты. Дополнительно придется разбираться с уровнем масла и его состоянием. Обслуживание шкафов управления подразумевает:

• проверки сигнализирующих датчиков;

• проверки управляющего контура;

• изучение аварийных сообщений;

• тестирование программного обеспечения;

• при необходимости — перенастройку оборудования.

Виды очистных сооружений

Для обезвреживания поверхностных вод перед их сбросом в городскую сеть предназначены отстойники и фильтры. Для сточных используются септики, аэро- и метантенки, биопруды, поля орошения и фильтрации.

Сооружения делятся на разновидности по назначению. У них разнятся объемы очищаемых сточных вод и этапы процесса.

Очистные сооружения канализации

Под канализационными понимают комбинацию бытовых и производственных стоков, поступающих на очистные сооружения города по раздельной канализационной системе. Сточные бытовые воды в чистом виде – редкость, чаще они содержат соли, нефтепродукты.

Применяются следующих виды очистных сооружений канализации:

• локальные аппараты;
• индивидуальные автономные конструкции;
• блочные системы и модули.

Строительство идет в несколько этапов, исходя из требуемой степени очистки:

1. Механическая обработка снижает содержание взвесей на 40-60%, БПК, определяющего степень загрязненности органикой, – на 20-40 мг/л.
2. Биоочистка – до 15-20 мг/л.
3. Физико-химические методы доочищают сточные воды до норм сброса в водоемы.

Очистные сооружения бытовых сточных вод

Бытовые очистные сооружения предназначены для жилых домов, малых предприятий, турбаз вдали от центральной канализации. В них обрабатываются стоки, содержащие фекалии, остатки пищи, песок, моющие средства – органику, которая поддается биорасщеплению.

Для бытовых стоков используется биосистема очистки, основанная на аэробном процессе в биореакторе. Для поддержания эффективной работы требуется обслуживание очистных сооружений бытовых сточных вод. Оно включает:

• удаление задержанных нерастворимых включений;
• расчет количества ила;
• проверка содержания кислорода;
• контроль работы по химическим показателям;
• проверка исправности элементов.

Очистные сооружения промышленных сточных вод

Жидкость, используемая предприятиями в технологических процессах, должна очищаться до необходимых параметров. Оборудование зависит от характера производства, специфики загрязняющих веществ.

К примеру, ступени очистки для спиртового производства:

• механическая;
• биологическая;
• глубокая;
• УФО плюс выпуск в водоем;
• обезвоживание и утилизация влаги.

Мясопереработка и производство напитков, включая пиво, соки, квас:

• механический метод;
• биоочистка плюс выпуск в коллектор;
• сбор, обезвоживание, утилизация.

Стекольная промышленность:

• механическая очистка;
• физико-химическая;
• биологическая плюс выпуск в горколлектор;
• сбор, обезвоживание, утилизация.

Очистные сооружения ливневых стоков

Дождевая влага чистая, но насыщается вредными веществами с асфальта, травы, крыш. Поэтому требуются очистные сооружения ливневых стоков. Они обеспечивают механическую обработку из следующих этапов:

1. Отстойник.
   Сила тяжести опускает на дно крупные частички.
2. Тонкослойный модуль.
   Маслянистая пленка с водной поверхности собирается на гидрофобных пластинах.
3. Сорбционный волокнистый фильтр.
   Захватывает пропущенное тонкослойным.
4. Коалесцентный модуль.
   Здесь отделяются частички нефтепродуктов от 0,2 мм, оказывающихся наверху.
5. Угольный фильтр доочистки.
   Полностью удаляет нефтепродукты.