Введение

В числе специальных дисциплин учебного плана подготовки строителей по профилю «Водоснабжение и водоотведение» значится курс «Водоотведение и очистка сточных вод». В этом курсе одной из важных и значительных по объему является тема «Водоотведение малых населенных мест».

Включение данного вопроса в учебную программу объясняется его актуальностью в настоящее время. В последние годы получили интенсивное развитие малые населенные пункты, отдаленные от крупных городов: поселки, фермерские хозяйства, индивидуальное дачное жилье, комплексы для отдыха населения и другие объекты. Высокие требования к степени благоустройства, с одной стороны, и удаленность объектов от централизованных систем водоотведения, с другой, диктуют необходимость устройства в них своих собственных систем отведения и очистки сточных вод. К настоящему времени наработан обширный опыт проектирования таких систем, который требует обобщения.

Целью настоящего пособия является ознакомление будущих специалистов с опытом проектирования водоотводящих сетей и очистных сооружений в малых населенных пунктах, отдаленных от централизованных систем водоотведения. В пособии обобщены данные специальной литературы последних лет издания и опыт специализированных организаций по проектированию, строительству и эксплуатации систем водоотведения малых населенных мест.

Изучение темы «Водоотведение малых населенных мест» базируется на знаниях, полученных студентами при изучении нескольких разделов курса «Водоотведение», а именно: «Проектирование и устройство городской водоотводящей сети», «Канализационные насосные станции», «Сооружения очистки городских сточных вод». Необходимы также знания дисциплин «Санитарно-техническое оборудование зданий», «Насосы», «Рациональное использование водных ресурсов». Тема «Водоотведение малых населенных мест» является одной из последних, завершающих в четырехлетнем курсе подготовки бакалавра.

Пособие написано в полном соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом и с рабочей программой дисциплины «Водоотведение и очистка сточных вод». Приведены алгоритмы и подробные примеры проектирования водоотводящих сетей при малых расходах сточных вод. Рассмотрены особенности сооружений для очистки малых объемов сточных вод и современные направления развития технологии очистки. Для глубокого понимания вопроса разработаны практические задания по расчету сооружений и составлению балансовых схем по основным извлекаемым компонентам. Для контроля теоретических знаний составлены тесты.

Пособие предназначено для студентов 3-го и 4-го курса профиля «Водоснабжение и водоотведение», направления «Строительство». Материал может быть полезен также студентам, обучающимся в магистратуре при соответствующей теме диссертации.

1. Особенности систем водоотведения малых населенных мест

1.1. Классификация и характеристика систем

С точки зрения водоотведения к малым населенным местам относят объекты с небольшим количеством жителей, откуда нецелесообразно транспортировать сточные воды на крупные централизованные очистные сооружения.

В зависимости от величины объекта, т.е. от количества водопотребителей, может быть запроектирована одна из систем водоотведения: индивидуальная, локальная или групповая (районная, региональная).

К индивидуальным относят системы с расходом сточных вод Q до 25м³/сут. Это соответствует количеству жителей до 100-150 человек. Индивидуальная система канализации может быть запроектирована, например, для дачи, фермерского хозяйства или небольшой базы отдыха.

Большинство существующих индивидуальных систем представляет собой внутренние сети отдельных зданий с выпусками в выгребы, откуда сточные воды периодически вывозятся на централизованные очистные сооружения. Исследовательскими и проектными организациями предлагаются схемы отведения общего потока хозяйственно-фекальных сточных вод с очисткой биологическим методом на компактных установках заводского изготовления или в естественных условиях, например, в фильтрующих колодцах или траншеях. Переход к таким системам позволил бы увеличить водопотребление, а, значит, степень благоустройства объекта. Однако не конца решены вопросы защиты таких систем от промерзания, заиливания и засорения; кроме того, эксплуатация заводских очистных установок является проблемной для хозяев, не являющихся специалистами в области водоотведения. Вероятно, поэтому внедрение таких проектов пока сдерживается. Наиболее перспективной представляется индивидуальная схема с раздельным отведением хозяйственного и фекального стоков. Фекальный сток от туалетов накапливается в заглубленной пластмассовой емкости и периодически вывозится на централизованные очистные сооружения. Хозяйственные сточные воды от кухонь и ванных после предварительного отстаивания сбрасываются в грунт через сеть трубопроводов.

Локальные системы предполагают централизованное водоотведение всего населенного пункта. К локальным системам могут быть отнесены объекты с расходами сточных вод Q = 25-1400 м³/сут:

- жилые и вахтовые поселки,

- теле- и радиостанции, воинские части, учреждения религиозного назначения (монастыри), академгородки;

- отдаленные санатории, базы отдыха, спорткомплексы, пансионаты, специализированные лечебные учреждения,

- отдаленные промышленные предприятия: газокомпрессорные станции, рудоуправления, лесопильные цеха, перевалочные базы,

- автопредприятия: мастерские по обслуживанию автотранспорта, автозаправочные станции, расположенные вне крупных населенных пунктов.

На территории поселков образуются, в основном хозяйственно-фекальные сточные воды. Даже если там есть предприятие пищевой промышленности, то его производственные воды близки по составу к бытовым и могут быть очищены вместе с ними.

Учреждения отдыха являются гораздо более сложным и интересным объектом с точки зрения водоотведения. Крупные дома отдыха представлены зданиями различного назначения. Кроме жилых корпусов и административных зданий, на территории имеются лечебные корпуса с залами физиопроцедур, бассейнами. Есть блок питания, банно-прачечный комбинат, гараж с мойкой машин. В некоторых пансионатах есть фонтаны.

Значит, на этих объектах, кроме бытовых, образуются и производственные сточные воды, причем, стоки от разных зданий различаются по составу и концентрации примесей. Поэтому иногда бывает необходима предварительная локальная очистка производственных вод от отдельных зданий.

Для автопредприятий, кроме задачи очистки бытовых и производственных вод, приходится решать вопрос отведения и обезвреживания дождевого стока с территории, т.к. он загрязнен специфическими производственными примесями.

В случае образования на территории объекта сточных вод различного типа: бытовых, производственных и дождевых СНиП 2.04.03-85 /1/ требует предусматривать полную раздельную систему водоотведения. В большинстве же случаев малые населенные пункты характеризуются отсутствием промышленных предприятий и небольшой площадью асфальтовых покрытий; поэтому проектируют неполную раздельную систему канализации.

Для перекачки на очистные сооружения малых количеств сточных вод часто применяют погружные насосы. Это обеспечивает меньший объем подземной части насосной станции благодаря совмещению машинного зала и приемного резервуара. Наземная часть станции, или собственно здание, может отсутствовать совсем, поскольку единственными узлами над водой являются блок управления насосами и распредустройство. Насосные станции с погружными насосами дешевле в строительстве и эксплуатации на 40-50%.

Принципиальных отличий локальных очистных сооружений «малой канализации» от крупных централизованных нет. Здесь тоже должны быть запроектированы механическая, полная биологическая и глубокая очистка, стадия обеззараживания сточных вод; должен быть решен вопрос обезвреживания и утилизации осадка.

Тем не менее, высокая неравномерность водоотведения в малых населенных пунктах создает сложности при эксплуатации биологических очистных сооружений. Для нормальной работы микроорганизмов необходимо поддерживать в сооружениях стабильные условия и по расходам, и по концентрациям сточных вод. Поэтому очистные сооружения проектируют, как правило, на равномерный режим работы; сточные воды подаются на очистку насосом-дозатором; для регулирования притока и откачки в схему включается резервуар-накопитель объемом, равным суточному притоку сточных вод. Резервуар, кроме регулирования притока и откачки, выполняет и другую важную функцию: в нем завершается аммонизация органического азота, что особенно актуально для малых населенных мест с короткими канализационными сетями.

Малые населенные пункты нередко располагаются в экологически чистых зонах: в верховьях рек, вблизи водоемов рыбохозяйственного назначения; поэтому требования к сбросу сточных вод весьма высоки: БПК₂₀ – 3-6мг/л, содержание взвешенных веществ – 3-6мг/л, концентрации аммонийного азота – 0,39-0,5мг/л, азота нитритов – 0,02мг/л, азота нитратов – 9-10мг/л. Для рыбохозяйственных водоемов регламентируется также сброс фосфатов: не более 0,05-0,2мг/л в пересчете на фосфор. Для достижения такой степени очистки необходима многоступенчатая аэробно-анаэробная биологическая обработка сточных вод с применением как взвешенной, так и прикрепленной микрофлоры.

Схема очистки бытовых сточных вод.

Циркулирующая смесь сточных вод и активного ила

Сточные

воды от песколовок

2

3

4

Циркуляционный активный ил

В водоем

1 – первичный отстойник, 2 – зона строгого анаэробного режима (аммонизация и выделение фосфора в воду), 3 – аноксидная зона (денитрификация, завершение аммонизации), 4 – аэробная зона (окисление углеродсодержащих соединений, нитрификация, дефосфатизация, отдув свободного азота), 5 – вторичный отстойник.

Рис.1.1

В настоящее время разработаны в комплектно-блочном исполнении очистные установки, работающие по такой схеме, например, установки серии «Капля» производительностью от 6 до 5000м³/сут НПФ «Экостройпроект», г.Пермь.

Районные, или региональные схемы водоотведения. Иногда приходится решать вопрос водоотведения не одного населенного пункта, а целого комплекса объектов, когда на близком расстоянии находятся несколько поселков, баз отдыха или группа небольших промпредприятий. Тогда для очистки бытовых сточных вод от этих отдельных объектов предусматривают общие централизованные очистные сооружения. Это дает возможность уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты на очистку, надежно защитить водоемы от загрязнения: эффективность очистки и надежность контроля на крупных станциях выше. Сточные воды от отдельных поселков перекачиваются районными насосными станциями и подаются самотеком, в зависимости от рельефа.