→ Решения комплексов очистных сооружений
Примеры очистных сооружений крупнейших городов
Прежде чем рассматривать конкретные примеры очистных сооружений, необходимо определить, что означают понятия крупнейший, крупный, средний и малый город.
С определённой долей условности можно классифицировать города по числу жителей или с учётом профессиональной специализации по количеству сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Так для крупнейших городов с населением более 1 млн. чел количество сточных вод превышает 0,4 млн. м3/сут, для крупных городов с населением от 100 тыс. до 1 млн. чел количество сточных вод составляет 25-400 тыс. м3/сут. В средних городах проживает 50-100 тыс. человек, а количество сточных вод 10-25 тыс. м3/сут. В малых городах и посёлках городского типа число жителей от 3-50 тыс. человек (с возможной градацией 3-10 тыс. чел; 10-20 тыс. чел; 25-50 тыс. чел.). При этом расчётное количество сточных вод изменяется в достаточно широком диапазоне: от 0,5 до 10-15 тыс. м3/сут.
Доля малых городов в Российской Федерации составляет 90% от общего числа городов. Необходимо также учитывать, что система водоот-ведения в городах может быть децентрализованной и иметь несколько очистных сооружений.
Рассмотрим наиболее показательные примеры крупных очистных сооружений в городах Российской Федерации: Москва, Санкт-Петербург и Нижний Новгород.
Курьяновская станция аэрации (КСА) г. Москва. Курьяновская станция аэрация – старейшая и крупнейшая станция аэрации в России, на её примере можно достаточно наглядно изучить историю развития техники и технологии очистки сточных вод в нашей стране.
Площадь, занимаемая станцией, составляет 380 га; проектная производительность – 3,125 млн. м3 в сутки; из них почти 2/3 составляют хозяйственно-бытовые и 1/3 промышленные сточные воды. В составе станции имеются четыре самостоятельных блока сооружений.
Развитие Курьяновской станции аэрации началось в 1950 г. после введения в эксплуатацию комплекса сооружений пропускной способностью 250 тыс. м3 в сутки. На этом блоке была заложена промышленно-экспериментальная технологическая и конструктивная база, которая явилась основанием для разработок практически всех станций аэрации в стране, а также была использована при расширении самой Курьяновской станции.
На рис. 19.3 и 19.4 приведены технологические схемы очистки сточных вод и обработки осадков Курьяновской станции аэрации.
Технология очистки сточных вод включает следующие основные сооружения: решетки, песколовки, первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, сооружения для обеззараживания сточных вод. Часть биологически очищенных сточных вод проходит доочистку на зернистых фильтрах.
Рис. 19.3. Технологическая схема очистки сточных вод Курьяновской станции аэрации:
1 – решётка; 2 – песколовка; 3 – первичный отстойник; 4 – аэротенк; 5 – вторичный отстойник; 6 – плоское щелевое сито; 7 – скорый фильтр; 8 – регенератор; 9 – главное машинное здание ЦБО; 10 – илоуплотнитель; 11 – гравитационный ленточный сгуститель; 12 – узел приготовления раствора флокулянта; 13 – сооружения промводопровода; 14 – цех обработки песка; 75 – поступающая сточная вода; 16 – промывная вода со скорых фильтров; 17 – песковая пульпа; 18 – вода из цеха песка; 19 – плавающие вещества; 20 – воздух; 21 – осадок первичных отстойников на сооружения по обработке осадка; 22 -циркуляционный активный ил; 23 – фильтрат; 24 – обеззараженная техническая вода; 25 – техническая вода; 26 – воздух; 27 – сгущенный активный ил на сооружения обработки осадка; 28 – обеззараженная техническая вода в город; 29 – очищенная вода в р. Москва; 30 – доочищенная сточная вода в р. Москва
На КСА установлены механизированные решетки с прозорами 6 мм с непрерывно двигающимися скребковыми механизмами.
На КСА эксплуатируются песколовки трех типов – вертикальные, горизонтальные и аэрируемые. После обезвоживания и обработки в специальном цехе, песок можно использовать при строительстве дорог и для других целей.
В качестве первичных отстойников на КСА используют отстойники радиального типа диаметрами 33, 40 и 54 м. Проектная продолжительность отстаивания составляет 2 ч. Первичные отстойники в центральной части имеют встроенные преаэраторы.
Биологическая очистка сточных вод осуществляется в четырехко-ридорных аэротенках-вытеснителях, процент регенерации составляет от 25 до 50%.
Воздух для аэрации в аэротенки подаётся через фильтросные пластины. В настоящее время для выбора оптимальной системы аэрации в ряде секций аэротенков проходят испытания трубчатые полиэтиленовые аэраторы фирмы «Экополимер», тарельчатые аэраторы фирм «Грин-фрог» и «Патфил».
Рис. 19.4. Технологическая схема обработки осадков Курьяновской станции аэрации:
1 – загрузочная камера метантенка; 2 – метантенк; 3 – выгрузочная камера метантенков; 4 – газгольдер; 5 – теплообменник; 6 – камера смешения; 7 – промывной резервуар; 8 – уплотнитель сброженного осадка; 9 – фильтр-пресс; 10 – узел приготовления раствора флокулянта; 11 – иловая площадка; 12 – осадок первичных отстойников; 13 – избыточный активный ил; 14 – газ на свечу; 15 – газ брожения в котельную станции аэрации; 16 – техническая вода; 17 – песок на песковые площадки; 18 – воздух; 19 – фильтрат; 20 – сливная вода; 21 – иловая вода в городскую канализацию
Одна из секций аэротенков реконструирована для работы по одно-иловой системе нитри-денитрификации, в которой также предусмотрена система удаления фосфатов.
Вторичные отстойники, так же как первичные, приняты радиального типа, диаметрами 33, 40 и 54 м.
Доочистке подвергается около 30% биологически очищенных сточных вод, которые сначала проходят очистку на плоских щелевых ситах и далее на зернистых фильтрах.
Для сбраживания осадка на КСА используются заглубленные ме-тантенки диаметром 24 м из монолитного железобетона с земляной обсыпкой, наземные диаметром 18 м с термоизоляцией стен. Все метантенки работают по проточной схеме, в термофильном режиме. Выделяющийся газ отводится в местную котельную. После метантенков сброженная смесь сырого осадка и избыточного активного ила подвергается уплотнению. Из общего количества смеси 40-45% направляется на иловые площадки, а 55 -60% направляется в цех механического обезвоживания. Общая площадь иловых площадок составляет 380 га.
Механическое обезвоживание осадков осуществляется на восьми фильтр-прессах.
Люберецкая станция аэрации (ЛбСА) г. Москва. Более 40% сточных вод г. Москвы и крупных городов Московской области очищаются на Люберецкой станции аэрации (ЛбСА), расположенной в п. Некрасовка Московской области (рис. 19.5).
ЛбСА была построена в довоенные годы. Технологический про-цесс очистки заключался в механической очистке сточных вод и после-дующей очистке на полях орошения. В 1959 г. по решению правительства на месте Люберецких полей орошения было начато строительство станции аэрации.
Рис. 19.5. План очистных сооружений Люберецкой и Новолюберецкой станций аэрации:
1 – подача сточных вод на ЛбСА; 2 – подача сточных вод на НЛбСА; 3 – ЛбСА; 4 – НЛбСА; 5 – сооружения по обработке осадка; б – выпуски очищенных сточных вод
Технологическая схема очистки сточных вод на ЛбСА практически не отличается от принятой схемы на КСА и включает следующие сооружения: решетки; песколовки; первичные отстойники с преаэраторами; аэротенки-вытеснители; вторичные отстойники; сооружения по обработке осадка и обеззараживания сточных вод (рис. 19.6).
В отличие от сооружений КСА, большинство которых было построено из монолитного железобетона, на ЛбСА широко использовались сборные железобетонные конструкции.
После строительства и пуска в 1984 г. первого блока, а впоследствии и второго блока очистных сооружений Новолюберецкой станции аэрации (НЛбСА) проектная пропускная способность ЛбСА составляет 3,125 млн. м /сут. Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадка на ЛбСА практически ничем не отличается от классической схемы, принятой на КСА.
Однако в последние годы на Люберецкой станции проводят большие работы по модернизации и реконструкции очистных сооружений сточных вод.
На станции установлены новые зарубежные и отечественные мелкопрозорные механизированные решётки (4-6 мм), а также проведена модернизация существующих механизированных решёток по разработанной в МГП «Мосводоканал» технологии с уменьшением величины прозо-ров до 4-5 мм.
Рис. 19.6. Технологическая схема очистки сточных вод Люберецкой станции аэрации:
1 – сточная вода; 2 – решётки; 3 – песколовки; 4 – преаэраторы; 5 – первичные отстойники; 6 – воздух; 7 – аэротенки; 8 – вторичные отстойники; 9 – йлоуплотнители; 10 – фильтр-прессы; 11 – площадки хранения обезвоженного осадка; 12 – реагентное хозяйство; 13 – уплотнители сброженного осадка перед фильтр-прессами; 14 – узел подготовки осадка; 15 – метантенки; 16 – бункер песка; 17 – классификатор песка; 18 – гидроциклон; 19 – газгольдер; 20 – котельная; 21 – гидропрессы для обезвоживания отбросов; 22 – аварийный выпуск
Наибольший интерес вызывает технологическая схема II блока НЛбСа, которая представляет собой современную одноиловую схему нит-ри-денитрификации с двумя ступенями нитрификации. Наряду с глубоким окислением углеродсодержащих органических веществ происходит более глубокий процесс окисления азота аммонийных солей с образованием нитратов и снижением фосфатов. Внедрение данной технологии позволяет в ближайшее время получить на Люберецкой станции аэрации очищенную сточную воду, которая бы отвечала современным нормативным требованиям для сброса в водоёмы рыбохозяйственного назначения (рис. 19.7). Впервые, около 1 млн. м3/в сут сточных вод на ЛбСА подвергается глубокой биологической очистке с удалением биогенных элементов из очищенных сточных вод.
Практически весь сырой осадок из первичных отстойников, перед сбраживанием в метантенках, проходит предварительную обработку на решётках. Основными технологическими процессами обработки осадков сточных вод на ЛбСА являются: гравитационное уплотнение избыточного активного ила и сырого осадка; термофильное сбраживание; промывка и уплотнение сброженного осадка; полимерное кондиционирование; механическое обезвреживание; депонирование; естественная сушка (аварийные иловые площадки).
Рис. 19.7. Технологическая схема очистки сточных вод на ЛбСА по одноиловой схеме нитри-денитрификации:
1 – исходная сточная вода; 2 – первичный отстойник; 3 – осветлённая сточная вода; 4 – аэротенк-денитрификатор; 5 – воздух; 6 – вторичный отстойник; 7 – очищенная сточная вода; 8 – рециркуляционный активный ил; 9 – сырой осадок
Для обезвоживания осадка установлены новые рамные фильтр-прессы, позволяющие получать кек с влажностью 70-75%.
Центральная станция аэрации, г. Санкт-Петербург. Очистные сооружения Центральной станции аэрации г. Санкт-Петербург находятся в устье р. Невы на искусственно намытом острове Белом. Станция введена в эксплуатацию в 1978 г.; проектная пропускная способность – 1,5 млн. м в сутки была достигнута в 1985 г. Площадь застройки составляет 57 га.
Центральная станция аэрации г. Санкт-Петербург принимает и обрабатывает около 60% бытовых и 40% промышленных сточных вод города. Санкт-Петербург – самый большой город в бассейне Балтийского моря, это возлагает особую ответственность за обеспечение его экологической безопасности.
Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков Центральной станции аэрации г. Санкт-Петербург представлена на рис. 19.8.
Максимальный расход сточной воды, перекачиваемой насосной станцией в сухую погоду, составляет 20 м3/с и в дождливую – 30 м /с. Сточные воды, поступающие из входного коллектора городской водоотводящей сети, перекачиваются в приемную камеру механической очистки.
В состав сооружений механической очистки входят: приемная камера, здание решеток, первичные отстойники с жиросборниками. Первоначально сточная вода проходит очистку на 14 механизированных решетках грабельного и ступенчатого типа. После решеток сточная вода поступает на песколовки (12 шт.) и далее через распределительный канал отводится к трем группам первичных отстойников. Первичные отстойники радиального типа, в количестве 12 штук. Диаметр каждого отстойника 54 м при глубине 5 м.
Рис. 19.8. Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков Центральной станции г. Санкт-Петербург:
1 – сточные воды из города; 2 – главная насосная станция; 3 – подводящий канал; 4 – механизированные решётки; 5 – песколовки; 6 – отбросы; 7 – песок; 8 – песковые; площадки; 9 – первичные отстойники; 10 – резервуар сырого осадка; 11 – аэротенки; 12 – воздух; 13 – нагнетатели; 14 – возвратный активный ил; 15 – иловая насосная, станция; 16 – вторичные отстойники; 17 – камера выпусков; 18 – река Нева; 19 – активный ил; 20 – илоуплотнители; 21 – приёмный резервуар;
22 – центрипрессы; 23 – кек на сжигание; 24 – сжигание осадка; 25 – печь; 26 – зола; 27 – флокулянт; 28 – сливная вода илоуплотнителей; 29 – вода; 30 – раствор
флокулянта; 31 – фугат
В состав сооружений биологической очистки входят аэротенки, радиальные отстойники и главное машинное здание, включающее в себя блок воздуходувных агрегатов и иловые насосы. Аэротенки состоят из двух групп, каждая из которых представляет собой шесть параллельных трехко-ридорных аэротенков длиной 192 м с общим верхним и нижним каналами, ширина и глубина коридоров соответственно 8 и 5,5 м. Подача воздуха в аэротенки осуществляется через мелкопузырчатые аэраторы. Регенерация активного ила составляет 33%, при этом возвратный активный ил из вторичных отстойников подается в один из коридоров аэротенка, служащий регенератором.
Из аэротенков очищенная вода направляется в 12 вторичных отстойников для выделения активного ила из биологически очищенной сточной воды. Вторичные отстойники, также как и первичные, приняты радиального типа диаметром 54 м при глубине зоны отстаивания 5 м. Из вторичных отстойников активный ил поступает под гидростатическим давлением в иловую насосную станцию. После вторичных отстойников через камеру выпусков очищенная вода сбрасывается в р. Неву.
В цехе механического обезвоживания осадков обрабатывается сырой осадок из первичных отстойников и уплотненный активный ил из вторичных отстойников. Основным оборудованием этого цеха является десять центрипрессов, оборудованных системами предварительного подогрева смеси сырого осадка и активного ила. Для повышения степени влагоотдачи смеси в центрипрессы подаётся раствор флокулянта. После обработки в центрипрессах влажность кека достигает 76,5%.
В цехе сжигания осадка установлены 4 печи с псевдоожиженным слоем (французской фирмы OTV ).
Отличительной особенностью этих очистных сооружений является, что в цикле обработки осадка отсутствует предварительное сбраживание в метантенках. Обезвоживание смеси осадков и избыточного активного ила происходит непосредственно в центрипрессах. Сочетание центрипрессов и сжигание уплотненных осадков резко снижает объем конечного продукта -золы. По сравнению с традиционной механической обработкой осадков, образующейся золы в 10 раз меньше, чем обезвоженного кека. Использование метода сжигания смеси осадка и избыточного активного ила в печах с псевдоожиженным слоем гарантирует безопасность в санитарном отношении.
Станция аэрации г. Нижний Новгород. Нижегородская станция аэрации – комплекс сооружений, предназначенный для полной биологической очистки бытовых и производственных сточных вод г. Нижний Новгород и г. Бор. В технологическую схему включены следующие сооружения: блок механической очистки – решетки, песколовки, первичные отстойники; блок биологической очистки – аэротенки и вторичные отстойники; доочистка; сооружения по обработке осадков (рис. 19.9).
Рис. 19.9. Технологическая схема обработки сточных вод на Нижегородской станции аэрации:
1 – приёмная камера сточных вод; 2 – решётки; 3 – песколовки; 4 – песковые площадки; 5 – первичные отстойники; 6 – аэротенки; 7 – вторичные отстойники; 8 – насосная станция избыточного активного ила; 9 – эрлифтная камера; 10 – биологические пруды; 11 – контактные резервуары; 12 – выпуск в р. Волга; 13 – илоуплотнители; 14 – насосная станция сырого осадка (из первичных отстойников); 75 – метантенки; 16 – иловая насосная станция; 17 -флокулянт; 18 – фильтр-пресс; 19 – иловые площадки
Проектная пропускная способность сооружений составляет 1,2 млн. м3/сут. В здании установлены 4 механизированные решетки производительностью – 400 тыс. м3/сут каждая. Отбросы с решеток перемещаются с помощью транспортеров, сбрасываются в бункеры, хлорируются и выводятся на полигон для компостирования.
Песколовки включают два блока: первый состоит из 7 горизонтальных аэрируемых песколовок производительностью 600 м7ч каждая, второй – из 2 горизонтальных щелевых песколовок производительностью 600 м3/ч каждая.
На станции построены 8 первичных радиальных отстойников, диаметром 54 м. Для удаления плавающих загрязнений отстойники оборудованы жиросборниками.
В качестве сооружений биологической очистки используются 4-коридорные аэротенки-смесители. Рассредоточенный впуск сточных вод в аэротенки позволяет изменять объем регенераторов от 25 до 50%, обеспечивать хорошее смешение поступающей воды с активным илом и равномерное потребление кислорода по всей длине коридоров. Длина каждого аэротенка составляет 120 м, общая ширина – 36 м, глубина – 5,2 м.
Конструкция вторичных отстойников и их размеры аналогичны первичным, всего на станции построено 10 вторичных отстойников.
После вторичных отстойников вода направляется на доочистку в два биологических пруда с естественной аэрацией. Биологические пруды построены на естественном основании и обвалованы земляными дамбами; площадь зеркала воды каждого пруда – 20 га. Время пребывания в биологических прудах составляет 18-20 ч.
После биопрудов очищенная сточная вода обеззараживается в контактных резервуарах с использованием хлора.
Очищенная и обеззараженная вода через лотки Паршаля поступает в водоотводящие каналы и после насыщения кислородом в водосбросном перепадном устройстве поступает в р. Волга.
Смесь сырого осадка из первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила направляется в метантенки. В метантенках поддерживается термофильный режим.
Сброженный осадок частично подаётся на иловые площадки, а частично на ленточный фильтр-пресс.
The Village продолжается рассказывать, как устроено то, чем горожане пользуются каждый день. В этом выпуске - система канализации. После того как мы нажимаем кнопку смыва на унитазе, закрываем кран и отправляемся по своим делам, водопроводная вода превращается в сточную и начинает свой путь. Чтобы снова попасть в Москву-реку, ей нужно пройти километры канализационных сетей и несколько этапов очистки. Как это происходит, The Village узнал, побывав на городских очистных сооружениях.
По трубам
В самом начале вода попадает во внутренние трубы дома диаметром всего 50–100 миллиметров. Дальше идет по сети чуть шире - дворовые, а оттуда - в уличные. На границе каждой дворовой сети и в месте перехода ее в уличную установлен смотровой колодец, через который можно следить за работой сети и прочищать при необходимости.
Протяженность городских канализационных труб в Москве больше 8 тысяч километров. Вся территория, по которой проходят трубы, делится на части–бассейны. Участок сети, который собирает сточную воду из бассейна, называют коллектором. Его диаметр достигает трех метров, это вдвое больше, чем труба в аквапарке.
В основном в силу глубины заложения и естественного рельефа территории вода течет по трубам сама, но в некоторых местах требуются насосные станции, всего в Москве их 156.
Сточная вода поступает на один из четырех очистных сооружений. Процесс очистки непрерывен, а пики гидравлической нагрузки приходятся на 12 часов дня и 12 часов ночи. Курьяновские очистные сооружения, которые находятся около Марьина и считаются одними из самых крупных в Европе, принимают воду с южной, юго-восточной и юго-западной частей города. Стоки из северной и восточной частей города поступают на очистные в Люберцы.
Очистные
Курьяновские очистные сооружения рассчитаны на 3 миллиона кубометров сточных вод в сутки, но поступает сюда только полтора. 1,5 миллиона кубометров - это 600 олимпийских бассейнов.
Раньше это место называлось станцией аэрации, она была запущена в декабре 1950 года. Сейчас очистным 66 лет, и 36 из них здесь проработал Вадим Гелиевич Исаков. Он пришел сюда мастером одного из цехов и стал начальником технологического отдела. На вопрос, рассчитывал ли провести на таком месте всю жизнь, Вадим Гелиевич отвечает, что уже и не помнит, так давно это было.
Исаков рассказывает, что станция состоит из трех блоков по очистке. Кроме того, здесь есть целый комплекс сооружений по обработке осадков, которые образуются в процессе.
Механическая очистка
Мутная и зловонная сточная вода приходит на очистные теплой. Даже в самое холодное время года ее температура не опускается ниже плюс 18 градусов. Сточные воды встречает приемно-распределительная камера. Но что происходит там, мы не увидим: камеру полностью закрыли, чтобы не распространялся запах. Кстати, пахнет на огромной (почти 160 гектаров) территории очистных вполне сносно.
После этого начинается этап механической очистки. Здесь на специальных решетках задерживается мусор, который приплыл вместе с водой. Чаще всего это тряпье, бумага, средства личной гигиены (салфетки, памперсы), а еще пищевые отходы - например, картофельные очистки и куриные кости. «Чего только не встретишь. Бывало, что приплывали кости и шкуры с мясоперерабатывающих производств», - с содроганием говорят на очистных. Из приятного - только золотые украшения, хотя очевидцев такого улова мы не нашли. Лицезреть сорозадерживающую решетку - самая ужасная часть экскурсии. Помимо всякой гадости, в ней застряло много-много кружочков лимонов: «По содержимому можно время года угадывать», - отмечают сотрудники.
Со сточными водами приходит много песка, и, чтобы он не оседал на сооружениях и не забивал трубопроводы, его удаляют в песколовках. Песок в жидком виде поступает на специальный участок, где отмывается технической водой и становится обычным, то есть пригодным для благоустройства. Очистные используют песок для собственных нужд.
Завершается этап механической очистки в первичных отстойниках. Это большие резервуары, в которых из воды удаляется мелкая взвесь. Сюда вода приходит мутной, а уходит осветленной.
Биологическая очистка
Начинается биологическая очистка. Она происходит в сооружениях, которые называются аэротенками. В них искусственно поддерживается жизнедеятельность сообщества микроорганизмов, которые называют активным илом. Органические загрязнения в воде - самая желанная пища для микроорганизмов. В аэротенки подается воздух, который не дает илу осесть, чтобы тот контактировал со сточной водой как можно больше. Так продолжается восемь-десять часов. «В любом естественном водоеме происходят аналогичные процессы. Концентрация микроорганизмов там в сотни раз ниже, чем создаем мы. В естественных условиях это бы длилось недели и месяцы», - говорит Исаков.
Аэротенк представляет собой прямоугольный резервуар, разделенный на секции, в которых сточная вода вьется змейкой. «Если посмотреть в микроскоп, то там все ползает, шевелится, движется, плавает. Заставляем их работать на наше благо», - говорит наш проводник.
На выходе из аэротенков получается смесь очищенной воды и активного ила, которые теперь нужно отделить друг от друга. Эта задача решается во вторичных отстойниках. Там ил оседает на дне, собирается илососами, после чего 90 % возвращается в аэротенки для непрерывного процесса очистки, а 10 % считается избыточным и утилизируется.
Возвращение в реку
Биологически очищенная вода проходит третичную очистку. Для проверки она процеживается через очень мелкое сито, а после сбрасывается в выводной канал станции, на котором стоит блок ультрафиолетового обеззараживания. Обеззараживание ультрафиолетом - четвертый и последний этап очистки. На станции вода делится на 17 каналов, каждый из которых просвечивается лампой: вода в этом месте приобретает кислотный оттенок. Это современный и самый большой в мире подобный блок. Хотя по старому проекту его не было, раньше воду хотели обеззараживать жидким хлором. «Хорошо, что до этого не дошло. Мы бы все живое в Москве-реке погубили. Водоем был бы стерильный, но мертвый», - говорит Вадим Гелиевич.
Параллельно с очисткой воды на станции разбираются с осадком. Осадок из первичных отстойников и избыточный активный ил проходят совместную обработку. Они поступают в метантенки, где при температуре плюс 50–55 градусов почти неделю идет процесс сбраживания. В результате осадок теряет способность загнивать и не выделяет неприятного запаха. Затем этот осадок перекачивается на обезвоживающие комплексы за пределами МКАД. «30–40 лет назад осадок сушился на иловых площадках в естественных условиях. Процесс этот длился от трех до пяти лет, сейчас же обезвоживание мгновенное. Сам по себе осадок - это ценное минеральное удобрение, в советские времена он пользовался популярностью, совхозы с удовольствием его брали. Но сейчас он стал никому не нужен, а за утилизацию станция платит до 30 % от общих затрат на очистку», - говорит Вадим Гелиевич.
Треть осадка распадается, превращаясь в воду и биогаз, что позволяет экономить на утилизации. Часть биогаза сжигается в котельной, а часть направляется на комбинированную теплоэлектростанцию. Теплоэлектростанция - не рядовой элемент очистных сооружений, а скорее полезное дополнение, которое дает очистным относительную энергонезависимость.
Рыбы в канализации
Раньше на территории Курьяновских очистных находился инженерный центр со своей производственной базой. Сотрудники ставили необычные эксперименты, например разводили стерлядь и карпа. Часть рыб жила в водопроводной воде, а часть в канализационной, которая прошла очистку. Сейчас же рыба водится только в сбросном канале, там даже висят таблички «Лов рыбы запрещен».
После всех процессов очистки вода по сбросному каналу - небольшой речке длиной 650 метров - идет в Москву-реку. Здесь и везде, где процесс идет под открытым небом, на воде плавает много чаек. «Процессам они не мешают, но портят эстетический внешний вид», - уверен Исаков.
Качество очищенных сточных вод, выпускаемых в реку, намного лучше воды в реке по всем санитарным показателям. Но пить такую воду без кипячения не рекомендуется.
Объем очищенных сточных вод равен примерно трети всей воды в Москве-реке выше сброса. Если бы очистные вышли из строя, населенные пункты ниже по течению оказались бы на грани экологической катастрофы. Но такое практически невозможно.
НАЗНАЧЕНИЕ, ВИДЫ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ И МЕТОДЫ ОЧИСТКИ
Человек в процессе своей жизнедеятельности, для различных своих нужд использует воду. При ее прямом использовании она загрязняется, изменяется ее состав и физические свойства. Для санитарного благополучия людей данные стоки отводятся с населенных пунктов. Для того, чтобы не загрязнять окружающую среду, они подвергаются обработке на специальных комплексах.
Рис.7 Очистные сооружения ОАО «Татспиртпром» Усадский спиртзавод Республика Татарстан 1500 м3/сут
Этапы очистки:
- механическая;
- биологическая;
- глубокая;
- УФ-обеззараживание стоков и дальнейший выпуск в водоем, обезвоживание и утилизация осадков.
Производство пива, соков, квасов, различных напитков
Этапы очистки:
- механическая;
- физико - химическая;
- биологическая и дальнейший выпуск в горколлектор;
- сбор, обезвоживание и утилизация осадков.
Так же по этой теме читайте статьи
ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ЛИВНЕВЫХ СТОКОВ
ЛОС - это комбинированная емкость, или несколько отдельных емкостей для очистки ливневых и талых стоков. Качественный состав ливневых стоков - это в основном нефтепродукты и взвешенные вещества от промышленных производств и селитебных территорий. Они, согласно законодательству, должны проходить очистку до НДС.
Устройство ливневых очистных сооружений с каждым годом модернизируется, в связи с увеличением количества автомобилей, торговых центров, промплощадок.
Стандартный набор оборудования очистных сооружений ливневых стоков - это цепочка из распределительного колодца, пескоотделителя, бензомаслоотделителя, сорбционного фильтра и колодца отбора проб.
Многие компании на данный период применяют комбинированную систему очистки сточных вод. Однокорпусные ЛОС - это емкость, разделенная внутри перегородками на секции пескоуловителя, нефтемаслоуловителя и сорбционного фильтра. При этом цепочка выглядит следующим образом: распредколодец, комбинированный песконефтемаслоуловитель и колодец отбора проб. Разница в занимаемой площади оборудования, в количестве емкостей и, соответственно, в цене. Отдельно стоящие модули выглядят громоздко и получаются дороже однокорпусных.
Принцип работы состоит в следующем:
После выпадения осадков или таяния снега, вода, содержащая взвеси, нефтепродукты и другие загрязнения с промплощадок, или селитебной (жилой) территории поступает к решеткам дождевых колодцев и далее по коллекторам собирается в усредняющем резервуаре, если представлены ЛОС накопительного типа, или сразу черед распределительный колодец подаются на очистные сооружения ливневой канализации.
Распределительный колодец служит для того, чтобы самый первый грязный сток направлять на очистку, а уже по прошествии времени, когда на поверхности уже не будет загрязнений, условно - чистый сток по байпасной линии будет отводиться на сброс в канализацию или в водоем. Ливневые стоки проходят первый этап очистки в песколоуловителе, в котором происходит гравитационное осаждение нерастворимых веществ и частичное всплытие свободноплавающих нефтепродуктов. Затем через перегородку перетекают в нефтемаслоуловитель, в котором установлены тонкослойные модули, благодаря которым по наклонной поверхности взвешенные вещества оседают на дно, а большая часть нефтяных частиц поднимается наверх. Последним этапом очистки служит сорбционный фильтр с активированным углем. За счет сорбционного поглощения улавливается оставшаяся часть нефтяных частиц и мелких механических примесей.
Данная цепочка позволяет обеспечить высокую степень очистки и сбрасывать очищенную воду в водоем.
Например, по нефтепродуктам до 0,05 мг/л, а по взвешенным веществам до 3 мг/л. Эти показатели полностью соответствуют действующим нормативам, регламентирующим сброс очищенных вод в рыбохозяйственные водоемы.
КАЛАЛИЗАЦИОННЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ КОС ДЛЯ ПОСЕЛКА
В настоящее время вблизи мегаполисов строится большое количество автономных поселков, которые позволяют жить в комфортных условиях «на природе», не отрываясь от привычной городской жизни. Такие населенные пункты, как правило, имеют отдельную систему водоснабжения и канализации, так как нет возможности подключиться к центральной канализации.Компактность и мобильность таких станций очистки позволяет избежать огромных затрат на монтаж и строительство.
Однако, несмотря на малые размеры, в модулях располагается все необходимое оборудование для полной биологической очистки и обеззараживания стоков с достижением показателей качества очищенных сточных вод, соответствующих требованиям СанПиН 2.1.5.980-00. Несомненным плюсом является полная заводская готовность блок-контейнеров, простота их установки и дальнейшей эксплуатации.
ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ГОРОДА
Крупный город - крупные канализационные очистные сооружения КОС. Логично, ведь расход сточных вод, поступающих на обработку, напрямую зависит от количества жителей: норма водоотведения равна норме водопотребления. А для большого объема жидкости нужны соответствующие емкости и резервуары. Этот факт формирует интерес к устройству и функционированию таких КОС.
При проектировании канализационных сетей населенного пункта учитывается нагрузка на трубопроводы, которые подбирают из расчета на пропуск требуемого количества стока. Чтобы не закапывать трубы очень большого диаметра, по которым загрязненная жидкость переправлялась бы на необъятные площади очистных сооружений, в больших городах строятся несколько ОС.
Таким образом, мегаполис делится на несколько «городов» (районов), а уже для каждого из них проектируется станция очистки.
Наглядным примером являются очистные сооружения в столице России, среди которых есть Люберецкие производительностью 3 млн. м 3 /сут - крупнейшие в Европе. Основной блок - старые модернизированные ОС, обеспечивающие половину мощности станции, два других блока - 1 млн. м 3 /сут и 500тыс. м 3 /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. Вы можете прочитать на нашем сайте.
Основная особенность лишь в том, 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.
Главное, что существенно отличает ОС крупных городов от их меньших братьев, - это закрытые конструкции.
Иными словами, на всех построенных в 60-70-е годы сооружениях монтируется крыша. Это делается для того, чтобы устранить запах, который может распространяться до новостроек, которые, в свою очередь, возникли по причине географического расширения мегаполиса. 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.
Любые очистные сооружения - это сложная взаимосвязь процессов. Конечно, со своей задачей они справятся на 100%, но осложнять их работу не нужно. Отходы - в мусорку, сантехника - по назначению.
Разные условия борьбы со сливами и различие решаемых при этом задач привели к созданию разных видов очистных сооружений. К примеру, ливневые очистные сооружения по своей комплектации, возможностям предназначены для обработки поверхностных стоков; локальные в зависимости от оснащения служат для предварительной очистки загрязненных вод определенных цехов, производств.
Городской тип очистных сооружений в отличие от других более универсален и может очищать любые типы жидких отходов, но при одном условии (которое и отличает его от других) – все они должны быть приведены к определенным характеристикам, установленным нормативами. Среди них: концентрация примесей; кислотность стоков (рН), которая должна быть в пределах между значениями 8,5 и 6,5.
Городские стоки
Данный вид стоков отличается содержанием в качестве загрязнителей самых разных органических соединений и частиц неорганических веществ. Некоторые из них вполне безобидны (например, песок, частицы пыли, грязи), другие (нефть, нефтепродукты, токсины, тяжелые металлы) опасны и при попадании в природу наносят ей непоправимый вред, вызывают ухудшение здоровья у людей, приводят к эпидемиям.
По оценкам специалистов, подлежащие очистке городские сточные воды в среднем содержат (в мг/л):
- ПВА ………………………………………..…………....10;
- сухого остатка ………………………….…………… 800;
- взвешенных веществ ……………………….……....259;
- азота аммонийных солей …………………………...30;
- общего азота ……………………..……..……………..45;
- фосфатов ……………………..…………………..…….15;
- хлоридов ………………………….………………..…...35;
- БПКполн ……………………………………..……….. 280;
- БПК5 …………………………………………..………..200.
Описание очистных сооружений для города
Чаще всего в состав городских очистных сооружений входит четыре блока очистного оборудования: механический (или предварительный), биологический, глубокой очистки, окончательной обработки стоков.
В первом, механическом, из сливов удаляется песок, крупный мусор. Для этого при очистке городской сточной воды применяются различные по конструкции сита, решетки (механические барабанные, шнековые, грабельные и пр.), песколовки, сепараторы песка.
Поступившие на второй блок предварительно очищенные стоки освобождаются от соединений азота и большинства органических примесей. Выполняется это с использованием специальных биореакторов, работа которых основана на способности микроорганизмов перерабатывать в процессе своей жизнедеятельности входящие в стоки загрязнения. При этом опасные примеси «переходят» в категорию неопасных и во взвеси, которые удаляются на следующих этапах.
Третий блок на городских очистных сооружениях занимается очисткой стоков от взвешенных веществ, появившихся при предыдущих операциях и тех, которые биометодами убрать невозможно. Помогает сделать это разное оборудование: флотационные установки, отстойники, сепараторы, фильтры. На заключительном этапе производится обеззараживание очищенной воды, окончательное приведение ее к нормам, соответствующим установленным санэпидправилами требованиям.
Помимо описанного, на городских очистных сооружениях имеются участки, которые занимаются обработкой и утилизацией образующихся при очистке городских сточных вод осадков. Они оборудованы установками, на которых ил освобождается от излишней влаги (ленточные и камерные фильтр-прессы, декантеры). Здесь есть фильтрационные поля и биопруды.
Все объекты, относящиеся к городским очистным сооружениям, всегда ограждены и закрыты от несанкционированного доступа посторонних. На них постоянно ведется контроль за показателями очистки стоков, за состоянием атмосферного воздуха.
Совершенствование городских очистных сооружений
Данный тип системы очистки является капиталоемким. Он требует больших затрат на строительство, постоянных денежных расходов при эксплуатации. Поэтому любые мероприятия, позволяющие снизить расходы, а тем более привести процесс к уровню самоокупаемости, самодостаточности, а еще лучше – к прибыли, рассматриваются специалистами очень внимательно и заинтересованно.
Среди таких недавно опубликованное сообщение об исследованиях, которые провели со стоками из разных городов США специалисты Аризонского университета. Они в очередной раз подтвердили возможность зарабатывать на очистке городской сточной воды, извлекая их них и ила ценные для промышленности металлы и вещества.
Повышенную заинтересованность в результатах их изысканий вызывает факт, подтверждающий наличие в стоках драгоценных металлов. Причем присутствие их достаточно велико и составляет в тонне ила: для золота ¾ г, для серебра 16,7 г. По их оценкам, только извлечение этих металлов позволит зарабатывать очистным сооружениям города-миллионника до 2,6 млн. долларов США в год.
Не менее интересны сообщения о возможности получать электроэнергию в ходе очистки городских сточных вод. Реализация этого возможна по пути создания микробиологических топливных батарей, чем занимаются многие ученые в отрасли. До последнего времени эффективность направления была низкой, но все в корне поменялось после открытия инженеров, работающих в Орегонском университета в США.
Благодаря использованию уменьшенного катодно-анодного расположения, развитой бактериальной среды и новых разделяющих материалов им удалось получить в процессе переработки стоков количество электроэнергии, превышающее прежние достижения в 100 раз. Такой результат, по оценкам тех же инженеров, позволяет утверждать об эффективности технологии и возможности перенесения экспериментов на реальные очистные сооружения.
Надежды перевести процесс очистки городской сточной воды на уровень самодостаточности по производству собственной электроэнергии может оказаться слишком оптимистическим. Но даже и при частичной их реализации эффект от данного мероприятия ожидается ошеломляющим, потому и заслуживает внимания и скорейшей реализации.
Водоотведе́ние – комплекс технологических процессов, инженерных сооружений и оборудования для отвода сточных, ливневых и талых вод из населённых пунктов, объектов промышленности, аграрного хозяйства и транспортной инфраструктуры.
Водоотведение следует рассматривать в двух аспектах – собственно отвод сточной воды от места образования к месту сброса и очистка сточной воды перед сбросом в водный объект .
История развития водоотведения в России относительно молодая – не более двух столетий назад с появлением малоэтажного строительства и плотной городской застройки на улицах появились золотари – профессиональные сборщики нечистот, которые в бочках вывозились за пределы города. На смену золотарскому делу пришла канализационная сеть для сброса нечистот, т. е. хозяйственных и бытовых сточных вод в протекающую через город реку . Водоотведение в водный объект сначала осуществлялось без очистки, к концу XIX в. с очисткой на полях фильтрации и только в 30-х гг. XX в. в России, а именно в Москве, появляются высокотехнологичные очистные сооружения городской канализации. Общим и неукоснительным требованием к водоотведению было место строительства очистных сооружений и, соответственно, к точке выпуска очищенных сточных вод в реку – всегда ниже города за пределами плотного проживания населения. В эпоху интенсивного гражданского строительства и урбанизации населения России этот принцип строительства стал нарушаться: к примеру, Москва охватила все свои очистные сооружения и выпуски сточных вод плотной жилой застройкой. Это практикуется и в других городах России.
Сточные воды или стоки городов чрезвычайно разнообразны по составу и санитарно-экологической опасности; их можно классифицировать, разделив на семь групп:
Из рассмотренных типов сточных вод выведены жидкие радиоактивные отходы, которые изолируются и подлежат специальной очистке и захоронению радиоактивного концентрата.
Внутри каждой группы состав и свойства сточных вод очень разнообразны.
Методы очистки сточных вод
Доведение сточных вод до нормативных показателей по составу загрязняющих веществ осуществляется на очистных сооружениях при помощи различных технологических этапов очистки, среди которых выделяют следующие:
- механическая очистка – первичная стадия технологического процесса очистки сточных вод, на которой удаляются крупнодисперсные загрязняющие вещества (твёрдые примеси) в ходе процессов отстаивания, фильтрации или флотации. Грубодисперсные частицы удаляются решётками, ситами, песколовками, жироловками, нефтеловушками, отстойниками и иными инженерными сооружениями;
- химическая очистка – в сточные воды добавляются различные химические реагенты, вступающие в реакцию с загрязняющими веществами. К таким реакциям относятся окисление и восстановление; реакции, приводящие к образованию соединений, выпадающих в осадок; реакции, сопровождающиеся газовыделением;
- физико-химическая очистка – в ходе этих процессов из состава сточных вод удаляются тонкодисперсные, растворённые неорганические и органические вещества. К данной группе относятся такие технологии, как электролиз и электрокоагуляция, коагуляция, флокуляция и др.;
- биологическая очистка основывается на способности микроорганизмов использовать органические загрязняющие вещества в качестве источника питания, приводя к полному (минерализация) или частичному разрушению структуры веществ, т. е. их удалению. Биологическая очистка сточных вод может осуществляться в биопрудах, полях фильтрации, аэротенках (резервуарах с принудительной аэрацией и высокой плотностью сообществ микроорганизмов, простейших, беспозвоночных), мембранных биореакторах.
Очистные сооружения
В России прямая ответственность за выбор технологии очистки возлагается на эксплуатирующие организации, именуемые в нашей стране «водоканалами». Термин этот является производным от двух слов: водоснабжение и канализация. Подобное сочетание двух разных по роду деятельности производств нехарактерно для стран ЕС, США и Канады. Водоснабжение – это производство и поставка товара (чистой питьевой воды); канализация, т. е. водоотведение – это оказание санитарно-гигиенических и природоохраных услуг.
Одними из крупнейших очистных сооружений в мире являются очистные сооружения, обслуживающие Москву. Курьяновские и Люберецкие очистные сооружения способны отводить соответственно 3,125 и 3,0 млн м 3 сточных вод ежесуточно. Очистные сооружения большей мощности находятся лишь в Китае и нескольких городах США.
Влияние на водные объекты
Каждая выделенная группа сточных вод оказывает влияние на экологическую ситуацию в водном объекте – приёмнике. Локальные последствия водоотведения загрязнённых сточных вод могут стать экологической и санитарной проблемой крупных речных бассейнов и морского побережья.
Так, например, мегаполис Москва с фактической численностью людей, одновременно находящихся в городе, около 18–20 млн человек оказывает определяющее влияние на качество воды в Окско-Волжском бассейне. В настоящее время половина расхода р. Москвы – это городские сточные воды, включая поверхностный сток.
Сброс сточных вод населённых пунктов в малые реки часто полностью формирует состав и расход воды в реке. Например, расход воды в р. Десне увеличивается с 0,92 до 1,66 м 3 /с после сброса сточных вод Южнобутовских очистных сооружений (ОС), в р. Пехорке – с 1,16 до 8,40 м 3 /с после Люберецких ОС, в р. Сходне – с 1,85 до 2,70 м 3 /с после Зеленоградских ОС.
Качество сточных вод
Очистные сооружения коммунальной канализации городов РФ в настоящее время в силу ряда причин не способны полностью выполнять свою основную функцию – очищать сточные воды с доведением до нормативных показателей. В РФ на 2011 г. общий объём сбросов сточных вод составил 48095 млн м 3 , из которых только 3,8% являются нормативно очищенными и 33% (15966 млн м 3) загрязнёнными (в том числе 6,86% сброшены вообще без очистки). На долю очистных сооружений коммунальной канализации приходится более 60% сбросов сточных вод в водные объекты и лишь 13–15% их относятся к нормативно очищенным.
Несмотря на тенденцию к сокращению объёмов загрязнённых сточных вод, это не приводит к улучшению качества сточных вод.
Основные проблемы очистки сточных вод в РФ
Если в крупнейших городах планомерно происходит решение проблем водоотведения, то в средних, малых и в большинстве крупных населённых пунктов очистные сооружения городской канализации находятся в состоянии упадка. Основные причины низкой эффективности работы очистных сооружений: отсутствие бюджетных средств на реконструкцию и модернизацию очистных сооружений; несоблюдение технологического режима их эксплуатации; несоответствие состава поступающих сточных вод технологиям очистки; значительный физический износ действующих очистных сооружений.
Г.В. Аджиенко, В.Г. Аджиенко
Загрузка...
