Очистка бытовых сточных вод: основные способы, нормы и сооружения

Виды

Классификация вод, которые принято называть сточными, производится согласно принятым в соответствующих ГОСТах нормам, разделяющим их на:

бытовые, то есть стоки водоотведения из квартиры и дома. Эти виды отходов представляют серьезную опасность, поскольку содержат в своем составе органику, являющуюся питательной средой для различных бактерий патогенного типа. Поэтому хозяйственно-бытовые стоки, содержащие органические отходы, подлежат обязательной дезинфекции;

Откуда происходят стоки бытового типа

производственные, их сбрасывают заводы или другие объекты, где промышленные технологии требуют использование воды;
природные (дождевые), к их образованию имеют отношение атмосферные осадки. Данный вид вод также относится к сточному типу, утилизация осадков выполняется через ливневые канализации. При этом допускается их непосредственный сброс в водоемы.

Дождевые стоки

Основные методы очистки сточных вод

Принцип отвода канализационных стоков подразумевает отдельные ответвления для хозбытовой канализации и ливневки. Стоки нельзя смешивать, поскольку осадочные воды достаточно чистые, чтобы после незначительной фильтрации направляться в естественные водоемы.

Другие же сливные жидкости требуют очистки на специально оборудованных станциях:

Механический способ очищения удаляет из стоков пластик, битый камень, песок и другой твердый мусор. Часть его уже осела в песколовках канализационной сети. Эти устройства также являются узлами механической очистки и необходимы для предотвращения засоров магистрали. Принцип очищения основан на силе гравитации, благодаря которой тяжелый мусор выпадает в осадок на дно фильтрационных установок.
Химическая и физико-химическая очистка канализационных сливов основана на взаимодействии химреагентов с загрязняющими примесями чаще всего неорганического происхождения. Вредные вещества окисляются или переходят в нейтральную форму, выпадают в осадок и удаляются. Метод подходит для осветления производственных стоков, поскольку ни в ливневке, ни хозбытовой сети нет такого количества активных химических примесей. Если производство относится к вредным, первоначальную обработку жидких отходов обязательно проводят на базе предприятия.
Биоочистка направлена на ликвидацию патогенных микроорганизмов, азотистых и фосфорных соединений. Такие загрязнения чаще всего встречаются в бытовых стоках. Чтобы их осветлить, применяют метановые тэнки, биологические фильтры, активный ил, облучение ультрафиолетом и колонии бактерий-очистителей.

Механический способ применяют для всех типов сточных вод в первую очередь. Если требуется химобработка, вначале проводят очищение механикой, затем биоочистку и только после этого вносят химреагенты.

Обработка осадков

В процессе переработки хозбытовых стоков, в первичных отстойниках происходит выделение первичного осадка, после аэротенков, во вторичных отстойниках выделяется активный ил.

Переработка и последующая утилизация образующихся осадков – одна из наиболее серьезных задач канализации. Сложность задачи определяется их большим объемом и свойствами. Ка кправило, осадки – это труднофильтруемые суспензии органического происхождения. Объем их, в зависимости от состава и технологической схемы, составляет 0,5 – 10 % от расхода поступающего на очистные комплексы. Их влажность составляет 90 – 99 %, большая часть влаги находится в связанном состоянии. Содержащиеся в них бактерии и гельминты требуют проведения серьезного обеззараживания перед дальнейшим использованием.

Переработка и последующая утилизация образующихся осадков – одна из наиболее серьезных задач канализации.Основные задачи – сокращение влажности, стабилизация, обеззараживание.

Для перевода основной части органики в минеральную форму, используют метановое сбраживание и аэробную стабилизацию. Метановое сбраживание производится в метантенках, где под действием высокой температуры происходит минерализация осадка, при этом выделяется газ – метан, который также можно использовать на очистных сооружениях для собственных нужд. Сложность заключается в загрязненности газа примесями. При сбраживании, кроме минерализации, решается вопрос обеззараживание.

Аэробная стабилизация применяется для минерализации активного или. Процесс представляет собой активную аэрацию ила в сооружениях аналогичных аэротенкам. Следующим этапом переработки осадков является их обезвоживание. Для обезвоживания используют естественные методы (подсушивание на иловых площадках) и механические (на ленточных или камерных фильтр-прессах, центрифугах, вакуум-фильтрах). Перед обезвоживанием, для перевода влаги из связанной формы в свободную, обрабатывают реагентами или флокулянтами. Обезвоженный осадок влажностью 70 – 80 % (зависит от способа обезвоживания), подается на дальнейшую переработку – обеззараживание – в основном термическими методами.

После дезинфекции осадок пригоден к использованию в качестве ценного удобрения.

Классификация

Сточными называют воды, которые были в использовании или проходили по загрязненным поверхностям. Они имеют сугубо производственное, хозяйственное или атмосферное происхождение и подразделяются на следующие виды:

Производственные стоки – это воды, использованные в технологических процессах.
Хозяйственные загрязнения. Появляются от туалетов, прачечных, душевых, заведений общепита, обязательно имеющихся на предприятиях.
Под атмосферными стоками подразумевают потоки дождя, растаявшего снега, стекающие по крышам цехов, складов, гаражей, автомоек, других поверхностей.

На промышленных объектах существуют все три вида сточных вод. Например, на предприятиях машиностроения вода используется для следующих целей:

подготовки исходных материалов;
переноса энергии в теплообменниках,
изменения температуры сырьевой массы, продукции, деталей оборудования;
приготовления большого количества рабочих жидкостей;
хозяйственных потребностей предприятия.

Соотношение объемов грязных потоков от различных источников определяется спецификой предприятия, уровнем организации каждого вида работ.

Флотаторы

Чтобы выделить нерастворимые вещества, в данных агрегатах используются пузырьки воздуха. Флотаторы – это емкости, в которых накапливается вода, а снизу специальным приспособлением для барботажа подаётся смесь воды и воздуха. Пузырьки воздуха захватывают загрязняющие вещества за счет своей липкости и уносят наверх, образуя пену, называемую флотошламом. Очевидно, что такой способ подходит для легких растворенных примесей. Сюда же могут быть добавлены коагулянты, которые укрупняют частички загрязняющих веществ, в случае если они совсем малы. Доза реагентов подбирается оптимальным образом, чтобы они не разрушали пузырек воздуха.

Механические виды

Механические способы являются самыми простыми, позволяют устранить около 85% нерастворимых примесей различной дисперсии (в частности, песок). Для их осуществления используют различные сооружения:

решетки;
песколовки;
септики;
песчаные фильтры.

Механические способы, как правило, предварительные перед биологической очисткой.

Существует три главных метода:

Процеживание. Сточные воды пропускают сквозь решетки из стали, после чего извлекают крупные нерастворимые примеси. Решетки очищают от осадка, а очищенные воды направляют на следующий этап.
Отстаивание. На этом этапе происходит устранение взвешенных частиц. Первоначально частицы оседают на дне (гравитация), а за счет выталкивающих сил оказываются на поверхности. В процессе выделяются вещества фракцией менее 0,25 мм.
Фильтрование. Осуществляется очищение сточных вод с большим содержанием тонкодисперсных примесей. В роли фильтровального материала может выступать песок или гравий.

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

Биологический этап

На данном этапе происходит деградация органической составляющей стоков микроорганизмами (простейшими, бактериями), минерализация вод, удаление фосфора и органического азота и снижение БПК5. Могут быть использованы не только аэробные, но и анаэробные микроорганизмы.

Биологическая очистка может производиться несколькими способами, но самыми основными считаются активный ил (аэротенки), метантенки (анаэробное брожение) и биофильтры.

В первичных отстойниках, в которые попадают стоки на данном этапе, происходит осаждение взвешенной органики. Отстойники – железобетонные резервуары, глубина которых составляет пять метров, а диаметр – 40 и 54 метра. Снизу в их центры подаются стоки, затем осадок скапливается в центральном приямке, а специальный поплавок, находящийся сверху, сгоняет в бункер все легкие загрязнения.

Кроме того, после аэротенков и первичных отстойников устанавливается вторая линия отстойников, включающая илососы. С их помощью со дна отстойников очистных сооружений хозяйственных и промышленных стоков удаляется активный ил.

Механический этап очистки

Технический процесс очищения сточных вод начинается с механического этапа, на котором происходит задержание нерастворимых примесей. Специальный комплекс из нескольких установок очищает водный поток от шлама (загрязнений органического и неорганического происхождения), одновременно подготавливая его к биологической очистке.

Оборудование для механической очистки:

решётки и сита;
механические грабли МГ;
решетки механические унифицированные РМУ;
дробилки и решетки-дробилки;
шнековые транспортеры и шнековые прессы;
песколовки;
первичные отстойники;
скребковые и цепные механизмы;
сетчатые микрофильтры и сетки барабанные с ультрафиолетовыми лампами;

Переработка стоков

Полный цикл переработки стоков на производстве и в общественных линиях включает:

Подачу стоков на усреднитель при необходимости разбавления.
Отстаивание механическим способом.
Основную чистку (активное использование живых организмов).
Глубокую чистку (удаление всех посторонних примесей с помощью обратноосмотических мембран или тонких фильтров).
Обеззараживание (УФ-обработка, хлорирование, озонирование).

Выделяемый на 2, 3 и 4 стадиях осадок в обязательном порядке регенерируется или утилизируется. Эти процессы происходят в метатенках, отжимных или сушильных аппаратах.

прибегают лишь при повышенных требованиях к чистоте

Бытовое очищение стоков требует меньше усилий. Владельцы индивидуальных домов, но подключенных к канализационным сетям используют септики (как с днищем, так и без), сорбенты или коагулянты.

Важно! Вторичное использование очищенных стоков практикуется редко (при соблюдении ряда условий вода может направляться в системы полива). Более подробно об очистке сточных вод читайте здесь

Более подробно об очистке сточных вод читайте здесь.

Типы и принцип работы ЛОС

Локальные очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод способствуют переработке отходов в относительно безопасную жидкую субстанцию, которую можно использовать для технических нужд или сливать в почву.

ЛОС, которые используют для биоочистки:

Септики – герметичные камеры, в которые сбрасываются канализационные стоки. Там обитают анаэробные микроорганизмы, перерабатывающие осадок и способствующие очистке воды. Жидкости после септика требуется дополнительное очищение, к примеру, в фильтрационном колодце, перед ее сбросом в водоем либо почву.
Септические устройства с биологическими фильтрами. Принцип действия биофильтра заключается в просачивании воды через толщу крупнозернистого материала (щебня либо песка), который покрыт пленкой из особых бактерий. По такой схеме работают фильтрационные поля и колодезные установки. При прохождении стоков сквозь биологический фильтр благодаря микроорганизмам происходит активизация процессов окисления и разложения органических составляющих.
Биопруды — искусственные водные объекты глубиной, не превышающей метр. В них загрязненная жидкость после прохождения механической чистки перерабатывается благодаря действию бактерий. Для ускорения деятельности микроорганизмов необходим прогрев водоемов солнечными лучами: среднерусской зимой эти пруды обладают малой производительностью и почти не применяются. Усиление деятельности бактерий-аэробов также производится посредством принудительной аэрации.
Аэротенки — герметично выполненные установки, в которых применяется принудительная аэрация. Чтобы перерабатывать жидкость быстрее и эффективнее, используют активный ил, содержащий в своем составе нужные микроорганизмы.
Станции глубокой очистки. Сооружения используются при комплексном осветлении сточных вод с максимальным эффектом. После прохождения через них жидкость становится очищенной до 98%. Вода прогоняется через несколько различных фильтров и очистных приспособлений.

Для осветления стоков на предприятиях и в жилых комплексах все чаще применяют мембранный биореактор. В нем совмещены биообработка активным илом и механическая мембранная фильтрация. Мембранный модуль применяется для отделения иловой массы и является альтернативой осаждению этого вещества в классических установках биологической очистки.

Достоинства биореакторов:

компактные габариты при большой продуктивности;
использование при обновлении оборудования старых комплексов очистки;
возможность работы при значительном скоплении активного ила.

Есть два вида биологических реакторов: с внутренним и наружным размещением мембраны. Во втором варианте фильтр изолирован от технологических камер, и необходима установка промежуточного перекачивающего насосного оборудования.

Биологический этап

Общая схема работы очистных сооружений

Подготовка:

Усреднение – смешивание вод с разной концентрацией загрязняющих веществ. Этап длится 18-24 часа;
Нейтрализация – в кислые воды добавляют известковое молоко, в щелочные – хлороводород, сульфатную кислоту или углекислый газ;
Охлаждение горячих стоков, извлечение взрывоопасных газов.

Механическое извлечение примесей:

Осаждение в отстойниках;
Центрифугирование;
Удаление масел, жира, нефтепродуктов;
Фильтрование через нейтрализующие, абсорбирующие и тканевые материалы;
Реагентная обработка стоков коагулянтами;
Аэрация для извлечения сероводорода, аммиака, углекислого газа, диоксида серы;
Фильтрация через мембраны.

Деструктивная очистка – разрушение загрязнений и расщепление их на безвредные соединения:

Окисление, восстановление, трансформация, деструкция органики аэробными и анаэробными микроорганизмами;
Окисление активным хлором или пероксидом водорода, восстановление водородом, фотокаталитическое и электрохимическое окисление;
Термическая деструкция – сжигание.

Доочистка (глубокая очистка) – физическая, химическая или биологическая обработка сточных вод:

Осветление;
Фильтрование через зернистые загрузки;
Микрофильтрация;
Дезинфекция.

После полной очистки сточные воды спускают в водоемы или возвращают в производственный цикл. Глубокую очистку можно не проводить при сбросе малого количества стоков в мощный водоем.

Классификация ПДК

Нормативы для предельно допустимых концентраций различных химических веществ, приводящих к загрязнению сточных вод, подразделяются на гигиенические и экологические в зависимости от требований потребителей воды, предъявляемых к качеству естественных водоемов, а также целей потребления водных ресурсов.

К гигиеническим ПДК относят такие концентрации вредных веществ, при максимальном значении которых состояние здоровье людей не подвергается непосредственной или косвенной опасности в течение длительного воздействия, а также не происходит ухудшения гигиенических условий пользования водой.

Гигиеническими нормативами регламентирована предельно допустимая концентрация токсичных веществ в водоемах, используемых для питьевых, хозяйственных и культурно-бытовых целей и рекреационного водопользования.

Важно: ПДК регламентированы не для всей площади водоемов, а только для пункта водопользования, наиболее близко расположенных к участкам, на которых происходит сброс сточных вод. Водопользование принято классифицировать в зависимости от способа использования источника водоснабжения на две категории:. Водопользование принято классифицировать в зависимости от способа использования источника водоснабжения на две категории:

Водопользование принято классифицировать в зависимости от способа использования источника водоснабжения на две категории:

Использование объекта водоснабжения как источника воды для питьевых и хозяйственных целей, а также для целей снабжения водой предприятий питьевой промышленности.
Эксплуатация водного объекта в культурно-бытовых нуждах населения, рекреации и спорта.

В качестве примера приведем таблицу, в которой указаны ПДК тяжелых металлов в сточных водах в некоторых городах России и зарубежных странах.

Требования к ПДК тяжелых металлов в промышленных сточных водах, применяемые в зарубежных странах и российских городах

Из таблицы можно сделать вывод, что требования к качеству сточных вод в нашей стране сильно завышены.

В США и европейских странах требования во много раз ниже, что не помешало произвести очищение реки Рейн и Великих Американских озер.

При этом в России даже при столь высоких требованиях улучшения экологической ситуации не наблюдается.

Типы загрязнений

Очистка сточных вод подразумевает процесс, проходящий при правильном подборе оборудования

Стоит учесть, что важной его составляющей есть соответствие определенному типу загрязнения. Именно по этой причине давайте узнает их виды, которые могут находиться в сточной воде:

Загрязнения минералами. К данному виду относятся все неорганические составляющие, такие как: соль, земля и т.д.
Органические вещества. Это жидкость канализации, содержащая в своем составе остатки мира флоры и фауны. Их состав обычно складывается из химической органики и полимеров.
Биологические компоненты. Их представляют бактерии и другие различные микроорганизмы.

Какие мероприятия производятся в ходе процедуры

Основным документом, в котором перечислены все необходимые мероприятия, является регламент работ по техническому обслуживанию наружной канализации. Он составлен в соответствии с техническими и санитарными требованиями к эксплуатации систем водоотведения. Кроме этого, учтены нормы экологической охраны. В состав необходимых процедур входят:

регулярный визуальный осмотр наружных, доступных участков системы;
своевременная прочистка трубопроводов;
откачка, чистка септиков (для автономных систем);
проверка состояния канализации;
плановая прочистка стояка многоквартирных домов;
текущий или капитальный ремонт оборудования или трубопроводов, входящих в состав общественных или промышленных систем;
аварийные работы, промывка или чистка трубопроводов и колодцев;
контроль герметичности центрального коллектора и отводящих линий.

Обслуживание канализационных систем может производиться только работниками, имеющими специальную подготовку и соответствующий допуск к подобным работам. Все действия выполняются согласно плана мероприятий, составленного по требованиям регламента. Выполненные действия отмечаются в журнале, указываются обнаруженные недочеты, принятые меры и состояние по окончании работ.

Ремонт коллектора и наружных элементов

Ремонт, обслуживание канализации включает в перечень работ ежегодную проверку состояния коллектора. Решаются следующие задачи:

осмотр колодцев, замена верхних и нижних люков (по необходимости);
проверка состояния и замена скоб в колодцах. При необходимости производится установка дополнительных опорных элементов;
проверка состояния и восстановление желобов или лотков ливневой канализации;
осмотр и ремонт горловин ревизионных колодцев;
замена сальников.

Каждые 2 года выполняется капитальный ремонт коллектора. В состав работ входят:

ремонт колодцев, при необходимости выполняется полная переделка емкостей;
замена вышедших из строя труб, входных и выходных участков коллектора;
ремонт или замена всех задвижек;
прочистка и мойка накопительных емкостей;
проверка герметичности резервуаров;
капитальный ремонт насосов напорных участков системы, рабочих колес;
замена фильтров;
замена бактерий в резервуарах очистных систем.

Все эти мероприятия необходимо производить как для общественных, так и для частных канализационных систем (с поправкой на особенности конструкции).

Комплексные системы очистки для сельских и городских поселений

Данные очистные сооружения предполагают применение комплекса технологий очистки бытовых стоков.

Корпус таких очистных сооружений сточных вод выполняется из высокопрочного стеклопластика, который не подвержен коррозии и стоек к воздействию различных химических веществ. Это оборудование можно устанавливать под проезжей частью или в зеленых зонах города или сельских поселений.

Комплексные станции соответствуют всем гигиеническим нормам, а срок их эксплуатации достигает 25 лет и более. В связи с объединением всех элементов в одном блочно-модульном корпусе уменьшаются затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию данных очистных систем по сравнению с автономными модулями, сокращается объем земляных работ, упрощается монтаж.