Принцип работы биологических очистных сооружений. Как работают очистные сооружения

Это дочернее предприятие нефтехимической компании «СИБУР», является одним из крупнейших производителей высококачественных каучуков, латексов и термоэластопластов в России.

01 . Наш проводник в мир высоких технологий очистки сточных, технологических и, конечно же, канализационных вод сотрудник пресс-службы Ксения разбирается с охраной. После небольшой заминки нас всё же пропускают на территорию.

02 . Внешний вид комплекса. Частично процесс очистки происходит внутри здания, но некоторые этапы находятся и на открытом воздухе.

03 . Сразу оговорюсь, что данный комплекс перерабатывает только стоки «Воронежсинтезкаучука» и не касается городской канализации, так что жующие в данный момент читатели, в принципе, могут не беспокоиться о своём аппетите. Я, узнав об этом, несколько расстроился, так хотел узнать у обслуживающего персонала о крысах-мутантах, трупах и прочих ужасах. Итак, один из двух подводящих напорных трубопроводов диаметром 700 мм (второй — резервный).

04 . Первым делом сточные воды попадают на участок механической очистки. Он включает в себя 4 блока механической очистки сточных вод Rotamat Ro5BG9 компании компании «HUBER» (3 – в работе, 1 – в резерве), совмещающие барабанные решетки с мелким прозором и высокоэффективные аэрируемые песколовки. Отбросы с решеток и песок после отжима подаются при помощи конвейеров в бункеры с шлюзным затвором. Отбросы с решеток направляются на полигон ТБО, но могут также использоваться в качестве наполнителя при компостировании осадка. Песок складируется на специальных песковых площадках.

05 . Помимо Ксении, нас сопровождал начальник цеха Чаркин Александр Константинович. Он сказал, что не любит фотографироваться, поэтому я на всякий случай щёлкнул его, когда он увлечённо рассказывал нам принцип действия песколовок.

06 . С целью сглаживания неравномерности поступления промышленных сточных вод предприятия нужно проводить усреднение сточных вод по объему и составу. Поэтому, в связи с циклическим колебанием концентрации и составом загрязняющих веществ, далее воды попадают в так называемые усреднители. Их здесь два.

07 . Они оснащены системами механического перемешивания сточных вод. Общая вместимость двух усреднителей – 7580 м3.

08 . Можно попробовать сдуть пенку.

09 . После усреднения по объему и составу сточные воды при помощи погружных насосов поступают на очистку на флотаторы.

10 . Флотаторы – это 4е флотационные установки (3 – в работе, 1 – в резерве). Каждый флотатор снабжен флокулятором, тонкослойным отстойником, контрольно-измерительным и дозирующим оборудованием, воздушным компрессором, системой подачи рециркуляционной воды и т.д.

11 . В них осуществляется сатурация части воды воздухом и подача коагулянта для удаления латекса и других взвешенных веществ

12 . Напорная флотация позволяет отделить легкие взвешенные вещества или эмульсии от жидкой фазы при помощи пузырьков воздуха и реагентов. В качестве коагулянта используется гидроксохлорид алюминия (около 10 г/м3 сточных вод).

13 . Для снижения расхода реагента и повышения эффективности флотации используется катионный флокулянт, например, Zetag 7689 (около 0,8 г/м3).

14 . Цех механического обезвоживания осадка (ЦМО). Здесь обезвоживается осадок с флотаторов и активный ил после биологической очистки и доочистки.

15 . Механическое обезвоживание осадка производится на ленточных фильтр-прессах прессов (ширина полотна 2 м) с добавлением рабочего раствора катионного флокулянта. В аварийных ситуациях осадок подается на аварийные иловые площадки.

16 . Обезвоженный осадок направляется на обеззараживание и досушивание на турбосушку (VOMM Ecologist-900) с конечной влажностью 20%, либо на площадки складирования.

17 .

18 . Фильтрат и грязные промывные воды сливаются в резервуар грязной воды.

19 . Узел приготовления и дозирования рабочего раствора флокулянта.

20 . За зеленой дверью с предыдущего фото автономная котельная.

21 . Биологическая очистка согласно проекта осуществляется на биотенках с использованием загрузочного материала КС-43 КПП/1.2.3 производства «Экополимер». Биотенки — 2х-коридорные с размером коридоров 54х4,5х4,4 м (вместимость каждого – 2100 м3). С поперечным секционированием путем установки легких перегородок. С размещением контейнеров с носителями закрепленной биомассы и полимерной системой аэрации. К сожалению, совсем забыл сфотографировать их поближе.

22. Воздуходувная станция. Оборудование – центробежные воздуходувки Q = 7000 м3/ч, 3 шт. (2 – в работе, 1 – в резерве). Воздух используется для аэрации и регенерации загрузки биотенков, а так же промывки фильтров доочистки.

23 . Доочистка осуществляется на скорых безнапорных песчаных фильтрах.

24 . Количество фильтров – 10 шт. Количество секций в фильтре – две. Размеры одной секции фильтра: 5,6х3,0 м.
Полезная фильтрующая площадь одного фильтра – 16,8 м2.

25 . Фильтрующая загрузка – песок кварцевый эквивалентным диаметром 4 мм, высота слоя – 1,4 м. Количество загрузочного материала на фильтр – 54 м3, объем гравия – 3,4 м3 (нефракционированный гравий высотой 0,2 м).

26 . Далее очищенные сточные воды проходят обеззараживание на УФ-установке ТАК55М 5-4х2i1 (вариант с доочисткой) производства Wedeco.

27 . Производительность установки 1250 м3/ч.

28 . Промывные воды биотенков, скорых фильтров, иловые воды из илоуплотнителей, фильтрат, промывные воды ЦМО аккумулируются в резервуаре грязной воды.

29 . Пожалуй, это самое кАлоритное место, из увиденных нами=)

30 . Из резервуара воды подаются на осветление в радиальные отстойники. Служат для осветления сточных вод внутриплощадной канализации: фильтрат и промывные воды мехобезвоживания осадка, стоки опорожнения биотенков при регенерации, грязные промывные воды скорых фильтров доочистки, иловая вода уплотнителей. Осветленные воды направляются в биотенки, осадок – в илоуплотнитель (в аварийных ситуациях – непосредственно в резервуар-смеситель осадка перед ЦМО). Сохраняется удаление всплывающих веществ.

31 . Их два. Один был полный и благоухал.

32. А второй был фактически пуст.

33 . ЦУП

34 . Оператор.

35 . В принципе, на этом всё. Процесс очистки завершен. После УФ-обеззараживания воды поступают в сборную камеру, а из нее – по самотечному коллектору далее к месту сброса в Воронежское водохранилище. Описанный технологический процесс полностью обеспечивает выполнение требований, предъявляемых к качеству очищенных сточных вод, отводимых в поверхностный водоем рыбохозяйственного назначения. А это картинка пусть выполняет роль группового фото на память участников экскурсии.

Современная экология, увы, оставляет желать лучшего – все загрязнения биологического, химического, механического, органического происхождения рано или поздно проникают в почву, водоемы. Запасы «здоровой» чистой воды с каждым годом становятся все меньше, в чем играет определенную роль постоянное использование бытовой химии, активное развитие производств. В стоках содержится огромное количество токсичных примесей, удаление которых должно быть комплексным, многоуровневым.

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

Самый простой вариант – . 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. 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.

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.

Очистные сооружения сточных вод: требования к системам очистки, виды очистных сооружений

Всегда рекомендована первичная механическая очистка, затем биологическая обработка, доочистка и дезинфекция стоков.

Для проведения механической очистки применяются стержни, решетки, песколовки, усреднители, отстойники, септики, гидроциклоны, центрифуги, флотационные установки, дегазаторы.
Илосос – специальное приспособление для очистки воды активным илом. Другие составляющие системы биоочистки – биокоагуляторы, илососы, аэротенки, фильтры, вторичные отстойники, илоотделители, поля фильтрации, биологические пруды.
В рамках доочистки используется нейтрализация, фильтрация стоков.
Дезинфекция, обеззараживание производятся хлором, электролизом.

Что подразумевается под сточными водами?

Сточные воды представляют собой загрязненные производственными отходами водные массы, для удаления которых с площадей населенных пунктов, предприятий промышленности применяются соответствующие канализационные системы. Также к стокам относятся воды, образовавшиеся в результате выпадения осадков. Органические включения начинают массово гнить, что вызывает ухудшение состояния водоемов, воздуха, приводит к массовому распространению бактериальной флоры. Важными задачами водоочистки по этой причине является организация водоотвода, очистка стоков, предотвращение нанесения активного вреда экологии, здоровью людей.

Показатели степени очистки

Уровень загрязнения стоков рассчитывать нужно с учетом показателя концентрации примесей, выражающейся как масса на единицу объема (г/м3 или мг/л). Стоки бытового типа – однообразная в отношении состава формула, концентрация загрязняющих веществ зависит от расходуемого объема водных масс, а также нормативов потребления.

Степени и типы загрязнения бытовых стоков:

нерастворимые, в них образуются крупные взвеси, одна частица не может быть больше 0.1 мм в диаметре;
суспензии, эмульсии, пены, размеры частичек которых могут составлять от 0.1 мкм до 0.1 мм;
коллоиды – размеры частиц в диапазоне 1 нм-0.1 мкм;
растворимые с молекулярно-дисперсными частицами, размеры которых составляют не более 1 нм.

Также загрязнители делятся на органические, минеральные, биологические. Минеральные – это шлаки, глина, песок, соли, щелочи, кислоты, пр. Органика – растительная или животная, а именно остатки растений, овощей, плодов, растительные масла, бумага, фекалии, частички тканей, клейковина. Биологические примеси – микроорганизмы, грибки, бактерии, водоросли.

Примерные пропорции загрязняющих веществ в бытовых стоках:

минеральные – 42%;
органические – 58%;
взвеси – 20%;
коллоидные примеси – 10%;
растворяемые вещества – 50%.

Состав промышленных стоков, уровень их загрязнения – показатели, которые варьируются с учетом характера конкретного производства, условий использования стоков в технологическом процессе.

На атмосферные стоки влияют климат, рельеф территории, характер застроек, тип покрытия дорожного полотна.

Принцип действия систем очистки, правила их установки и обслуживания. Требования к системам очистки

Водоочистные сооружения должны обеспечивать заданные эпидемические и радиационные показатели, иметь сбалансированный химический состав. Вода после попадания на сооружения водоочистки проходит комплексное биологическое, механическое очищение. Для удаления мусора стоки пропускают через решетку со стержнями. Очистка является автоматической, также каждый час операторы проверяют качество удаления загрязнений. Есть самоочищающиеся новые решетки, но стоят они дороже.

Для осветления задействуются осветлители, фильтры, отстойники. В отстойниках, осветлителях вода перемещается очень медленно, в результате чего взвешенные частицы начинают выпадать с образованием осадка. Из песколовок жидкость направляется к первичным отстойникам – тут также оседает минеральные примеси, легкие взвеси поднимаются на поверхность. Осадок получается на дне, фермой со скребком он сгребается в приямки. Всплывшие вещества направляются в жироловку, оттуда в колодец и откатываются.

Осветленные водные массы направляются в латки, затем в аэротенки. На этом механическое удаление примесей можно считать завершенным – приходит черед биологического. В состав аэротенков входит 4 коридора, в первый по трубкам подается ил, и вода приобретает коричневый оттенок, продолжая активно насыщаться кислородом. В иле обитают микроорганизмы, которые тоже очищают воду. Затем вода подается на вторичный отстойник, где отделяется от ила. По трубам ил идет в колодцы, оттуда насосы перекачивают его в аэротенки. Вода заливается в резервуары контактного типа, где ранее проходила хлорирование, но теперь уже транзитом.

Получается, что при первичной очистке вода просто заливается в сосуд, настаивается и сливается. Но именно это позволяет удалять большую часть органических примесей при минимальных финансовых затратах. Вода после того, как покидает первичные отстойники, переходит на другие сооружения водоочистки. Вторичное очищение предполагает устранение остатков органики. Это биологический этап. Основные типы систем – активный ил, капельные биологические фильтры.

Принцип работы комплекса очистки сточных вод (общая характеристика водоочистных сооружений)

По трем коллекторам из города грязная вода подается на механические решетки (оптимальный зазор составляет 16 мм ), проходит через них, самые крупные загрязняющие частицы при этом оседают на решетке. Очистка автоматическая. По гидроэлеваторам следуют минеральные примеси, имеющие значительную массу по сравнению с водой, после гидроэлеваторы откатываются на пусковые площадки.

После выхода из песколовок вода поступает в первичный отстойник (всего их 4). Всплывшие вещества подаются в жироловку, от жироловки уже в колодец и откатываются. Все описанные в данном разделе принципы работы справедливы для очистных систем разных типов, но могут иметь определенные вариации с учетом особенностей конкретного комплекса.

Важно: виды сточных вод

Чтобы правильно выбрать систему очистки, обязательно учитывайте тип сточных вод. Доступные варианты:

Хозяйственно-фекальные или бытовые – они удаляются из туалетов, ванных комнат, кухонь, бань, столовых, больниц.
Промышленные, производственные, задействуемые в ходе выполнения разнообразных технологических процессов вроде промывания сырья, продукции, охлаждения оборудования, откачанные при добыче полезных ископаемых.
Атмосферные сточные воды, включая дождевые, талые, те, которые остались после полива улиц, зеленых посадок. Основные загрязняющие вещества – минеральные.

Прежде чем проектировать очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод или стоков иных типов, важно выяснить их объем (количество стоков, образующихся за определенный период времени), наличие примесей (токсичных, нерастворимых, абразивных и пр.) и другие параметры.

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.

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.

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.

Проектирование очистных систем

Очистные сооружения производственных сточных вод проектируются с учетом следующих факторов:

уровня залегания грунтовых вод,
конструкции, геометрии, расположения подводящего коллектора,
комплектности системы (тип и количество блоков, определяемые заблаговременно на основании биохимического анализа стоков или их прогнозируемого состава),
расположения компрессорных установок,
наличия свободного подъезда для транспорта, который будет осуществлять вывоз мусора, задерживаемого решетками, а также для ассенизаторской техники,
возможного размещения вывода очищенной жидкости,
необходимости использования дополнительного оборудования (определяется наличием специфических примесей и другими индивидуальными особенностями объекта).

Важно: Очистные сооружения поверхностных сточных вод должны проектироваться только компаниями или организациями, обладающими сертификатом СРО.

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.

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.).

Обслуживание очистных сооружений

Своевременное и профессиональное обслуживание очистных сооружений обеспечивает эффективность оборудования. Поэтому такие работы должны выполняться специалистами.

В комплекс работ входят:

удаление задержанных нерастворимых включений (крупного мусора, песка),
определение количества образующегося ила,
проверка содержания кислорода,
контроль работы по химическим и микробиологическим показателям,
проверка функционирования всех элементов.

Важнейшим этапом обслуживания локальных очистных сооружений является контроль работы и профилактика электрооборудования. Обычно к этой категории относятся воздуходувные машины и перекачивающие насосы. В аналогичном обслуживании нуждаются и установки ультрафиолетового обеззараживающего излучения.

Городские очистные сооружения

1. Назначение.
Водоочистное оборудование предназначено для очистки городских сточных вод (смесь бытовых и производственных стоков объектов коммунального хозяйства) до нормативов сброса в водоем рыбо-хозяйственного назначения.

2.Область применения.
Производительность очистных сооружений составляет от 2500 до 10000 куб.м/сут, что эквивалентно расходу сточных вод от города (поселка) с населением от 12 до 45 тысяч человек.

Расчетный состав и концентрация загрязняющих веществ в исходной воде:

ХПК – до 300 – 350 мг/л
БПКполн – до 250 -300 мг/л
Взвешенные вещества – 200 -250 мг/л
Азот общий – до 25мг/л
Азот аммонийный – до 15мг/л
Фосфаты – до 6 мг/л
Нефтепродукты – до 5мг/л
ПАВ – до 10мг/л

Нормативное качество очистки:

БПКполн – до 3,0 мг/л
Взвешенные вещества – до 3,0 мг/л
Азот аммонийный – до 0,39 мг/л
Азот нитритов – до 0,02 мг/л
Азот нитратов – до 9,1 мг/л
Фосфаты – до 0,2 мг/л
Нефтепродукты – до 0,05 мг/л
ПАВ – до 0,1мг/л

3. Состав очистных сооружений.

В состав технологической схемы очистки сточных вод входит четыре основных блока:

блок механической очистки – для удаления крупных отбросов и песка;
блок полной биологической очистки – для удаления основной части органических загрязнений и соединений азота;
блок глубокой доочистки и обеззараживания;
блок обработки осадков.

Механическая очистка сточных вод.

Для удаления грубодисперсных примесей используются механические процеживатели, обеспечивающие эффективное удаление загрязнений с размером более 2 мм. Удаление песка осуществляется на песколовках.
Удаление отбросов и песка полностью механизировано.

Биологическая очистка.

На стадии биологической очистки применяются аэротенки нитри-денитрификаторы, что обеспечивает параллельное удаление органических веществ и соединений азота.
Нитри-денитрификация необходима для обеспечения нормативов на сброс по соединениям азота, в частности, его окисленным формам (нитритам и нитратам).
Принцип работы такой схемы основан на рециркуляции части иловой смеси между аэробной и аноксичными зонами. При этом окисление органического субстрата, окисление и восстановление соединений азота происходит не последовательно (как в традиционных схемах), а циклически, небольшими порциями. В результате процессы нитри-денитрификации протекают практически одновременно, что позволяет удалять соединения азота без использования дополнительного источника органического субстрата.
Эта схема реализуется в аэротенках с организацией аноксичных и аэробных зон и с рециркуляцией иловой смеси между ними. Рециркуляция иловой смеси осуществляется из аэробной зоны в зону денитрификации эрлифтами.
В аноксичной зоне аэротенка нитри-денитрификатора предусмотрено механическое (погружными мешалками) перемешивание иловой смеси.

На рис.1 представлена принципиальная схема аэротенка нитри-денитрификатора, когда возврат иловой смеси из аэробной зоны в аноксичную осуществляется под гидростатическим давлением по самотечному каналу, подача иловой смеси из конца аноксичной зоны в начало аэробной производится эрлифтами или погружными насосами.
Исходная сточная вода и возвратный ил из вторичных отстойников подаются в зону дефосфатации (бескислородную), где происходит гидролиз высокомолекулярных органических загрязнений и аммонификация азотсодержащих органических соединений в отсутствии какого-либо кислорода.

Принципиальная схема аэротенка нитри-денитрификатора с зоной дефосфатации
I – зона дефосфатации; II – зона денитрификации; III – зона нитрификации, IV- зона отстаивания
1- сточная вода;

2- возвратный ил;

4- эрлифт;

6- иловая смесь;

7- канал циркуляционной иловой смеси,

8- очищенная вода.

Далее иловая смесь поступает в аноксичную зону аэротенка, где также происходит изъятие и деструкция органических загрязнений, аммонификация азотсодержащих органических загрязнений факультативными микроорганизмами активного ила в присутствии связанного кислорода (кислорода нитритов и нитратов, образующихся на последующей стадии очистки) с одновременной денитрификацией. Далее иловая смесь направляется в аэробную зону аэротенка, где происходит окончательное окисление органических веществ и нитрификация азота аммонийного с образованием нитритов и нитратов.

Процессы, протекающие в этой зоне, обуславливают необходимость интенсивной аэрации очищаемых сточных вод.
Часть иловой смеси из аэробной зоны поступает во вторичные отстойники, а другая – вновь возвращается в аноксичную зону аэротенка для денитрификации окисленных форм азота.
Эта схема в отличие от традиционных позволяет наряду с эффективным удалением соединений азота повысить эффективность изъятия соединений фосфора. За счет оптимального чередования аэробных и анаэробных условий при рециркуляции способность активного ила аккумулировать соединения фосфора возрастает в 5 -6 раз. Соответственно возрастает и эффективность его удаления с избыточным илом.
Однако в случае повышенного содержания фосфатов в исходной воде, для удаления фосфатов до величины ниже 0,5-1,0 мг/л, потребуется проведение обработки очищенной воды железо- или алюминий содержащим (например, оксихлорид алюминием) реагентом. Ввод реагента наиболее целесообразно производить перед сооружениями доочистки.
Осветленная во вторичных отстойниках сточная вода направляется на доочистку, затем на обеззараживание и далее в водоем.
Принципиальный вид комбинированного сооружения – аэротенка нитри-денитрификатора представлен на рис. 2.

Сооружения доочистки.

БИОСОРБЕР – установка для глубокой доочистки сточных вод. Более подробно описание и общие виды установок.
БИОСОРБЕР – см. в предыдущем разделе.
Применение биосорбера позволяет получить воду, очищенную до норм ПДК рыбохозяйственного водоема.
Высокое качество очистки воды на биосорберах позволяет использовать для обеззараживания стоков УФ установки.

Сооружения по обработке осадков.

Учитывая значительный объем осадков образующихся в процессе очистки стоков (до 1200 куб.м/сут), для уменьшения их объема необходимо использовать сооружения обеспечивающие их стабилизацию, уплотнение и механическое обезвоживание.
Для аэробной стабилизации осадков используются сооружения аналогичные аэротенкам со встроенным илоуплотнителем. Подобное технологическое решение позволяет исключить последующее загнивание образующихся осадков, а так же приблизительно в два раза уменьшить их объем.
Дальнейшее уменьшение объема происходит на ступени механического обезвоживания, предусматривающее предварительное сгущение осадков, их реагентную обработку, а затем обезвоживание на фильтр-прессах. Объем обезвоженного осадка для станции производительностью 7000 куб.м/сут составит приблизительно 5-10 куб.м/сут.
Стабилизированный и обезвоженный осадок направляется на хранение на иловых площадках. Площадь иловых площадок в этом случае составит приблизительно 2000 кв.м (производительность очистных сооружений 7000 куб.м/сут).

4.Конструктивное оформление очистных сооружений.

Конструктивно очистные сооружения механической и полной биологической очистки выполнены в виде комбинированных сооружений на базе нефтяных резервуаров диаметром 22 и высотой 11 м, закрытых сверху крышей и оборудованных системами вентиляции, внутреннего освещения и отопления (расход теплоносителя минимален, поскольку основной объем сооружения занимает исходная вода, имеющая температуру в пределах не ниже 12-16 град.).
Производительность одного подобного сооружения – 2500 куб.м/сут.
Аналогично выполнен аэробный стабилизатор со встроенным илоуплотнителем. Диаметр аэробного стабилизатора – 16 м для станций производительностью до 7,5 тыс куб.м/сут и 22 м – для станции производительностью 10 тыс. куб.м/сут.
Для размещения ступени доочистки – на базе установок БИОСОРБЕР БСД 0,6 , установок обеззараживания очищенных стоков, воздуходувной станции, лаборатории, бытовых и подсобных помещений требуется здание шириной 18 м, высотой 12 м и длинной для станции производительностью 2500 кубм/сут – 12 м, 5000 куб.м/сут – 18, 7500 – 24 и 10000 куб,м/сут – 30 м.

Спецификация зданий и сооружений:

комбинированные сооружения – аэротенки нитри-денитрификаторы диаметром 22м – 4 шт.;
производственно- бытовое здание 18х30 м с блоком доочистки, воздуходувной станцией, лабораторией и бытовыми помещениями;
комбинированное сооружение аэробный стабилизатор со встроенным илоуплотнителем диаметром 22м – 1 шт.;
галерея шириной 12 м;
иловые площадки 5 тыс. кв.м.

Многоквартирные и частные дома, предприятия и заведения сферы услуг используют воду, которую после прохождения по канализационным магистралям необходимо довести до необходимого уровня чистоты, затем отправить на повторное использование или слить в реки. Чтобы не создавать опасную экологическую обстановку, созданы очистные сооружения.

Определение и назначение

Очистные сооружения – это комплексное оборудование, которое предназначено для решения самых важных проблем – экологии и здоровья человека. Количество сточных отходов постоянно увеличивается, появляются новые виды моющих средств, которые тяжело удалить из воды, чтобы она была пригодна к дальнейшему использованию.

Система рассчитана на прием определенного объема стоков из городской или локальной канализации, очистки ее от всякого рода примесей и органических веществ и последующую отправку в естественные водоемы с помощью насосного оборудования или методом самотека.

Принцип работы

В процессе работы станции очистки освобождают воду от следующих видов загрязнений:

органического (фекалии, остатки продуктов питания);
минерального (песок, камни, стекло);
биологического;
бактериологического.

Наибольшую опасность представляют бактериологические и биологические нечистоты. При разложении они выделяют опасные токсины и неприятные запахи. При недостаточном уровне очистки может возникнуть эпидемия дизентерии или брюшного тифа. Для предотвращения таких ситуаций воду после полного цикла очистки проверяют на наличие патогенной флоры, и только после проведения экспертизы сливают в водохранилища.

Принцип работы очистных сооружений заключается в поэтапном отделении мусора, песка, органических составляющих, жира. Затем полуочищенная жидкость отправляется в отстойники с бактериями, которые перерабатывают мельчайшие частицы. Эти колонии микроорганизмов называют активным илом. Бактерии также выделяют продукты своей жизнедеятельности в воду, поэтому после того, как они утилизировали органику, вода очищается от бактерий и их отходов.

В самом современном оборудовании происходит почти безотходное производство – песок вылавливают и используют для строительных работ, бактерии спрессовывают и отправляют на поля в качестве удобрений. Вода идет обратно к потребителям или в реку.

Виды и устройство очистных сооружений

Сточные воды бывают нескольких видов, поэтому оборудование должно соответствовать качеству поступающей жидкости. Выделяют:

Бытовые отходы – это использованная вода из квартир, домов, школ, детских садов, заведений питания.
Промышленные. Помимо органики содержат химические вещества, нефть, соли. Для таких отходов требуются соответствующие методы очистки, так как бактерии не могут справиться с химикатами.
Дождевые. Здесь главное удалить весь мусор, который смывается в канализацию. Эта вода меньше загрязнена органикой.

По объему, который обслуживает очистное сооружение, станции бывают:

городские – весь объем сточных вод направляется на объекты с огромной пропускной способностью и площадью; располагаются вдали от жилых районов или делаются закрытыми, чтобы не распространялся запах;
ЛОС – локальная очистная станция, обслуживающая, к примеру, дачный поселок или деревню;
септик – разновидность ЛОС – обслуживает частный дом или несколько домов;
мобильные установки, которые применяются по мере необходимости.

Кроме комплексных сооружений, таких как станции биологической очистки, существуют более примитивные устройства – жироловки, песколовки, решетки, сита, отстойники.

Устройство станции биологической очистки

Стадии очистки воды на очистных сооружениях:

механическая;
первичный отстойник;
аэротенк;
вторичный отстойник;
доочистка;
обеззараживание.

На промышленных предприятиях в системе дополнительно установлены емкости с реагентами и специальные фильтры для масел, мазута и различных вкраплений.

В процессе поступления отходов они сначала очищаются от механических примесей – бутылок, полиэтиленовых пакетов и другого мусора. Далее стоки пропускают через песколовку и жироловку, затем жидкость поступает в первичный отстойник, где крупные частицы осаждаются на дно и убираются специальными скребками в бункер.

Далее вода отправляется в аэротенк, где органические частицы поглощают аэробные микроорганизмы. Чтобы бактерии размножались, в аэротенк дополнительно поступает кислород. После осветления стоков необходимо утилизировать избыточную массу микроорганизмов. Происходит это во вторичном отстойнике, где колонии бактерий осаждаются на дно. Часть их возвращается в аэротенк, избыток спрессовывается и удаляется.

Доочистка – это дополнительная фильтрация. Не на всех сооружениях имеются фильтры – угольные или мембранные, но они позволяют полностью удалить органические частицы из жидкости.

Последний этап – воздействие хлором или ультрафиолетом для уничтожения болезнетворных микроорганизмов.

Способы очистки воды

Существует большое количество методов, с помощью которых можно очистить стоки – как бытовые, так и промышленные:

Аэрация – принудительное насыщение стоков кислородом для скорейшего выветривания запахов, а также для размножения бактерий, разлагающих органику.
Флотация – способ, основанный на способности частиц удерживаться между газом и жидкостью. Пузырьки пены, маслянистые вещества поднимают их на поверхность, откуда они удаляются. Некоторые частицы способны образовывать пленку на поверхности, которую легко слить или собрать.
Сорбция – способ поглощения одними веществами других.
Центрифуга – метод, использующий центробежную силу.
Химическая нейтрализация, при которой кислота взаимодействует с щелочью, после чего выпавший осадок утилизируется.
Эвапорация – метод, при котором через грязную воду пропускается нагретый пар. Летучие вещества удаляются вместе с ним.

Чаще всего данные методы объединяются в комплексы, чтобы провести очистку на более высоком уровне с учетом требований санэпидстанций.

Проектирование очистных систем

Схема устройства очистных сооружений проектируется исходя из следующих факторов:

Уровень залегания грунтовых вод. Наиболее важный фактор для автономных очистных систем. При обустройстве септика с открытым дном стоки после отстаивания и биологической очистки удаляются в грунт, где попадают в подземные воды. Расстояние до них должно быть достаточным, чтобы жидкость очистилась при прохождении сквозь почву.
Химический состав. С самого начала необходимо точно знать, какие отходы будут очищаться, какое оборудование для этого необходимо.
Качество грунта, его проникающая способность. К примеру, песчаные почвы быстрее впитывают жидкость, но глинистые участки не дадут возможности утилизировать стоки через открытое дно, что приведет к переливу.
Вывоз отходов – подъезды для машин, которые будут обслуживать станцию или септик.
Возможность слива чистой воды в естественный водоем.

Все очистные сооружения проектируются специальными фирмами, которые имеют лицензию на проведение таких работ. Для обустройства частной канализации разрешение не требуется.

Монтаж установок

При монтаже объектов очистки воды необходимо учитывать множество факторов. В первую очередь это рельеф местности и производительность системы. Необходимо рассчитывать на то, что объем стоков будет постоянно возрастать.

От качества выполненных работ будет зависеть стабильная работа станции, долговечность оборудования, поэтому объекты общего пользования нужно хорошо проектировать, учитывая все особенности данной местности и комплектации системы.

Создание проекта.
Осмотр места и подготовительные работы.
Монтаж оборудования и соединение узлов.
Настройка управления станцией.
Тестирование и сдача в эксплуатацию.

Простейшие виды автономной канализации требуют правильного уклона труб, чтобы магистраль не засорялась.

Эксплуатация и обслуживание

Необходимо регулярно проверять качество очистки воды

Плановое обслуживание предотвращает серьезные аварии, поэтому на больших очистных сооружениях существует график, по которому агрегаты и наиболее значимые узлы регулярно ремонтируют, а детали, вышедшие со строя, заменяют.

На станциях биологической очистки основными требующими внимания моментами являются:

количество активного ила;
уровень кислорода в воде;
своевременное удаление мусора, песка и органических отходов;
контроль конечного уровня очистки стоков.

Автоматика является основным звеном, которое участвует в работе, поэтому проверка специалистом электрического оборудование и узлов управления – гарантия бесперебойной работы станции.