23.2.Сооружения для локальной очистки сточных вод

При расходах сточных вод свыше 25 м³ /сут технологическая схема их очистки включает узел механической очистки - решетки, песколовки, первичные отстойники и биологической очистки - аэротенки с продленной аэрацией, биофильтры различных конструкций, циркуляционные окисли­тельные каналы. В случае выпуска очищенных сточных вод в водоем необ­ходима их дезинфекция.

Решетки устанавливаются на очистных станциях пропускной спо­собностью от 25 м³/сут, оборудованных двухъярусными отстойниками. Как правило, на малых очистных сооружениях устанавливается одна решетка с ручным удалением осадка. Такие решетки изготавливаются непосредствен­но на очистных сооружениях и отличаются простотой обслуживания. При количестве отбросов менее 0,1 м³/сут применяются простейшие решетки иногда в виде корзины объемом 20-25 л, которая устанавливается в прием­ном резервуаре насосной станции. На решетках с шириной прозоров 16-20 мм задерживается при ручной очистке 4-5 л отбросов на 1 чел в год, влажностью 80% и плотностью 0,75 т/м³.

Песколовки предназначены для удаления минеральных примесей крупностью 0,25 мм и более и применяются на очистных сооружениях про­изводительностью более 100 м³/сут. Как правило, на малых очистных со­оружениях применяют горизонтальные песколовки с ручным (при количе­стве улавливаемого песка менее 0,5 м³/сут) или механическим удалением песка. Имеются типовые проекты горизонтальных песколовок производи­тельностью 400, 700, 1400 и 2700 м³/сут. Одной из разновидностей горизон­тальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды, особенность которых заключается в том, что вода в них движется по пери­ферийному лотку в резервуаре конической формы (рис. 23.3). Существуют также тангенциальные песколовки с вертикальным движением воды (рис. 24.1, б), в которых выделяются минеральные примеси гидравлической крупностью 18-24 мм/с. Преимущество таких песколовок в компактности, высокой производительности и простоте обслуживания.

Р асчет песколовок производится по гидравлической нагрузке, мак­симальное значение которой не превышает 110 м³/м². По опыту эксплуата­ции, при скорости движения воды 0,6-0,8 м/с эффективность удаления пес­ка составляет 90%, его влажность 20% и зольность 94%.

Рабочая поверхность песколовки определяется по формуле:

F = Q/(nq₀), (23.1)

где Q - максимальный приток, м³/ч; п- количество песколовок, шт.; q₀-гидравлическая нагрузка, м³/м².

Расчет можно производить по уравнению:

F = q₀/U₀, (23.2)

где (То-гидравлическая крупность песка, мм/с.

Продолжительность пребывания сточной жидкости в песколовке при максимальном притоке примерно 30 с.

При расчете тангенциальных песколовок глубина песколовки при­нимается равной половине её диаметра. Расчетный диаметр частиц улов­ленного песка 0,2-0,25 мм, количество песка 0,2 л/чел в сутки и плотность песка 1,5 т/ м³.

Уловленный песок направляется на песковые площадки или в пес­ковые бункера. Периодичность опорожнения пескового бункера должна быть не менее 1 раза в сутки. Следует отметить, что опорожнение Песковых бункеров в зимний период весьма затруднено в связи со смерзанием влаж­

ной песчаной массы, поэтому принятие решения о применении Песковых бункеров должно быть тщательно проработано.

Двухъярусные отстойники являются сооружениями цилиндриче- ской или прямоугольной формы, с коническим или пирамидальным дни- щем (рис. 23.4). Перед двухъярусными отстойниками следует устанавли- вать решетку и песколовку. Как правило, предусматривается |~(57^ к л к Л одна решетка и одна песколов-

N

Рис. 23.4. Двухъярусный отстойник:

/ - подача сточных вод; 2 - осадочные же­лоба; 3 - продольные щели; 4 - септиче­ская часть; 5 - иловая труба; б - выпуск осветленной воды

ка с обводным каналом (лот­ком). В отличие от септика, зона осветления в двухъярус­ных отстойниках расположена в желобах, находящихся в верхней части сооружения, и представляет собой горизон­тальные отстойники. Выпавшие в осадочном желобе взвешен­ные вещества проваливаются в септическую часть отстойника, где происходит уплотнение и сбраживание осадка. Нижние грани отстойного желоба перекрывают друг друга на 0,15 м, что предотвращает загрязнение осветленной воды продук­тами гниения, выделяющимися при брожении осадка. Глубина осадочного желоба - 1,2-1,5 м. Расчет двухъярусного отстойника заключается в опреде­лении размеров осадочного желоба и иловой камеры (см. раздел 15.3).

Объем септических камер увеличивается на 70% при подаче в них активного ила аэротенков, работающих на полную биологическую очистку, или биопленки высоконагружаемых биофильтров и на 30% при подаче активного ила аэротенков неполной очистки или капельных биофильтров. При подаче отстоянных в двухъярусном отстойнике сточных вод на поля фильтрации возможно уменьшение объема септических камер на 20% .

Осадок из двухъярусных отстойников удаляется по иловой трубе диаметром не менее 150 мм под гидростатическим напором не менее 1,6 м.

При среднегодовой температуре воздуха до 3,5 °С отстойники пропускной способностью до 500 м³ /сут располагают в отапливаемом по­мещении, а при 3,5-6 °С - в неотапливаемом.

Для интенсификации работы двухъярусных отстойников широко используется применение тонкослойных модулей с расположением пластин под углом 30-40° к горизонтали. Высота тонкослойного модуля, как прави­ло, составляет 1-2 м.

Эффект очистки по БПК_ПШШ на двухъярусных отстойниках достига­ет 25-60%, по взвешенным веществам 45-70%.

Биофильтры. Подробно о загрузочных материалах, конструкциях биофильтров с плоскостным загрузочным материалом и методах их расчета см. в главе 12.

На малых очистных сооружениях биофильтры с плоскостным за­грузочным материалом желательно располагать в отапливаемом помеще­нии. Одним из недостатков биофильтров с плоскостным загрузочным ма­териалом является плохая приспособленность к значительной неравномер­ности расхода сточной жидкости малых населенных пунктов, вплоть до прекращения притока сточных вод в ночное время. При значительных пе­рерывах в орошении загрузочного материала возможно высыхание биоло­гической пленки, что приводит к снижению эффективности работы био­фильтра. Частично этот недостаток можно устранить введением в схему очистки регулирующей емкости, применением рециркуляции и другими техническими приемами.

За рубежом выпускаются модули погружных биофильтров, рассчи­танные на очистку сточной жидкости от 50; 100; 250 и 500 чел, что позво­ляет быстро расширять уже существующие очистные сооружения. Конст­рукции погружных биофильтров подробно рассмотрены в гл. 12.

Аэротенки широко применяются на локальных сооружениях очи­стки сточных вод. Однако не все типы аэротенков экономически целесооб­разно применять на сооружениях малой канализации. Как правило, приме­няются те конструкции, которые хорошо работают в режиме продленной аэрации. Этот режим* который также называется методом полного окисле­ния, отличается значительно большей продолжительностью пребывания сточных вод в аэротенках и полным возвратом или в зону аэрации. Про­должительность аэрации сточных вод в продленном режиме составляет 1­3 сут в зависимости от начальной концентрации сточных вод по БПК. На­грузка на активный ил по БПК принимается приблизительно 0,05 кг/кг в сут. Аэротенки с продленной аэрацией работают при дозах активного ила по сухому веществу 3-6 г/л. в сут. При расчете режима аэрации рекоменду­ется принимать расход кислорода 1,42 г на 1 г снижения БПК₅ или 1,25 г на 1 г снижения БПК_1ЮЛН.

Аэротенки, работающие в режиме полного окисления, могут экс­плуатироваться с удалением избыточного активного ила или без его удале­ния. В последнем случае избыточный активный ил выносится из вторично­го отстойника с очищенной сточной водой, что снижает качество очистки, так как иногда вынос взвешенных веществ может достигать 100-120 мг/л. Для получения более высокой степени очистки следует удалять избыточ­ный активный ил из системы, тем более что низкий его прирост позволяет производить эту операцию через значительные промежутки времени.

Широкое применение режима продленной аэрации на малогаба­ритных очистных сооружениях обусловлено незначительным приростом активного ила и высокой степенью его минерализации, простотой эксплуа­тации, устойчивостью работы в режимах неравномерного поступления расхода сточных вод, или его перерывах. В режиме продленной аэрации

могут работать циркуляционные окислительные каналы, аэротенки-отстойники, биотенки и т.п.

Эффект очистки сточных вод в аэротенках составляет 85-98% по БПК_ГЮЛН и 90-98% по взвешенным веществам.

Ц иркуляционные окислительные каналы (ЦОК) имеют замкну­тую форму в плане и оснащены механическими аэраторами, насыщающими сточную жидкость кислородом, перемешивающими ее и поддерживающими активный ил во взвешенном состоянии. Циркуляционные окислительные кана­лы применяют в районах с расчетной зим­ней температурой наиболее холодного периода не ниже - 25°С. По сути, цирку­ляционные окислительные каналы явля­ются аэротенками, работающими в режиме продленной аэрации с низкими нагрузками на активный ил. Примерный план очист­ной станции с циркуляционным окисли­тельным каналом представлен на рис. 23.5. Обычно циркуляционные окисли­тельные каналы выполняют трапецеидаль­ного сечения глубиной около 1 м с укло­ном откосов от 1:1 до 1:1,5. Стенки и дни­ща их изготавливаются из железобетонных плит и облицовываются искусственными материалами или асфальтируются. Воз­можно строительство циркуляционного канала из монолитного железобетона.

Подачу сточных вод осуществ­ляют перед аэраторами, которые уста­навливают в начале прямого участка в 10-12 м от поворота. В качестве аэраторов применяются горизонтальные роторные аэраторы со скоростью вращения 100-170 об/мин., лопатки которых погружены в сточную жид­кость на 8-13 см, или щеточные аэраторы (щетки Кесснера). Средняя ско­рость течения воды в ЦОК должна быть не менее 0,4 м/с. Дозу ила в ЦОК принимают 3-4 г/л, средняя скорость окисления составляет 0,18-0,20 г 0₂/г в сут, количество избыточного активного ила - 0,4 кг на 1 кг снятого БПК_полн, удельный расход кислорода - 1,25 мг на 1 мг снятой БПК_1ЮЛН. При­росшая в ходе очистки на циркуляционных окислительных каналах био­масса, как правило, выделяется во вторичных вертикальных отстойниках с нисходяще-восходящим потоком жидкости. Большая работа по исследова­нию и разработке типовых проектов циркуляционных окислительных кана­лов проводится в ОАО ЦНИИЭП инженерного оборудования, ОАО НИИ КВОВ. В МГСУ совместно с ФГУП «Союзводоканалпроектом» разработан циркуляционный окислительный канал, оснащенный секциями дискового биофильтра, что позволяет значительно интенсифицировать процесс очист­ки сточных вод, имеющих высокие концентрации по загрязнениям.

Недостатками циркуляционных окислительных каналов являются их высокая энергоемкость и неприспособленность к температурным коле­баниям.

Аэротенки-отстойники разработаны специально для очистки ма­лого количества сточных вод. Они широко применяются в нашей стране и за рубежом. В аэротенках-отстойниках протекает одновременно несколько процессов - аэрация, отстаивание и циркуляция активного ила.

Очистка сточных вод в аэротенках-отстойниках производится в режиме продленной аэрации. Системы аэрации в таких сооружениях могут быть пневматическими, механическими и пневмомеханическими. Большим достоинством аэротенков-отстойников является их компактность и воз­можность заводского изготовления. Благодаря плоскому днищу аэротенки-отстойники можно компоновать в блоки с другими очистными сооруже­ниями.

Расчетные скорости восходящего потока в отстойной зоне прини­маются в пределах 0,11-0,44 мм/с при дозах ила в зоне аэрации 2-8 г/л, вы­соте взвешенного слоя ила 0,69-2,2 м и концентрации ила во взвешенном слое 3,0-8,7 г/л по сухому веществу (при иловом индексе 70 см³/г). Реко­мендуется ограничить дозу ила значением 7 г/л, поскольку при большей дозе возраст ила становится слишком большим, что приводит к его измель­чению и ухудшению седиментационных свойств.

В настоящее время разработаны типовые проекты очистных со­оружений, оборудованные аэротенками-отстойниками пропускной способностью от 12 до 700 м³/сут. В Эстонии разработаны аэротенки-отстойники типа БИО - 25; БИО -; и БИО-100 пропускной способностью соответственно 25; 50 и 100 м³/сут. (рис. 23.6.). В дальнейшем были разработаны модификации типа БИО-25-Т и БИО-50-Т, состоящие из одной типовой секции, которую можно доставлять к месту использования одним вагоном железной дороги.

В ОАО НИИ КВОВ разработаны компактные аэротенки-отстойники типа КУ, пропускной способностью 12-700 м³/сут. В настоя­щее время не изготавливаются аэротенки-отстойники с механической аэра­цией пропускной способностью 12 м³/суг, с низконапорной аэрацией про­пускной способностью 25; 30; 50; 60; 100 и 120 м³/сут и с пневматической аэрацией, пропускной способностью 200; 400 и 700 м³/сут. Аэротенк-отстойник типа КУ показан на рис. 23.7,

План и разрез аэротенка-отстойника производительностью 500, 1000, 1500 и 2500 м³/сут, разработанного фирмой Кубост представлен на рис. 23.8. Это сооружение выполняется из металла с антикоррозионным покрытием. Кольцевое пространство между наружной и внутренними стен­ками является непосредственно аэротенком, а круглая в плане центральная часть - вторичным отстойником, который оборудован сборными радиаль­ными лотками для удаления плавающих веществ. При использовании дан­ной конструкции для глубокой очистки сточных вод в конечной зоне аэро­тенка с помощью перегородок, выделяется зона для контакта очищенной

сточной жидкости с хлором. Само сооружение строится на поверхности земли и утепляется эффективным теплозащитным материалом. При очистке бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод на первой ступени достигается показатель по взвешенным веществам и по БПК_]ЮЛН до 15 мг/л, а в случае двухступенчатой очистки соответственно до 5 и 6 мг/л.

J U Щ = \У JL.

_{Ч 2^г)с^2 У}

Рис. 23.6. Аэротенки-отстойники БИО:

а - БИО -25 и б - БИО - 50. / - подача сточных вод; 2 - насос; 3 - аэраторы; 4 - воздуховод; 5 - регулируемое отверстие; 6 - зубчатый водо­слив

ш—	"LJ 1		J -1
1		1 1 ! - 1
1-	1	1 1 1 il
"у ^ V" 1 J0 600о // 12

Рис. 23.7. Аэротенк-отстойник тина КУ:

108. - распределительный лоток;

109. эрлифт; 3 - отстойная зона; 4 - сборный лоток; 5 - мостик для обслуживания; 6 дырчатые тру­бы; 7 зона аэрации; 8 -■■ отводя­щий лоток; 9 отверстие с регу­лируемым водосливом; 10 - воз­духовод; // подающий патру­бок; 12 - подающий лоток

Рис. 23.8. Аэротенк-отстойник фирмы Кубост:

1 - зона аэрации; 2 - аэраторы; 3 - отстойник; 4 - сборные радиальные лотки; 5 - лотки для сбора плавающих загрязнений; 6 - механизм сбора плавающих загрязнений; 7 - скребковый механизм; 8 - мотор с редуктором; 9 - зона контактной дезинфекции хлором; 10 - теплоизоляционный материал

В МосводоканалНИИпроекте разработан блок-модуль глубокой биологической очистки сточных вод производительностью 200 м7сут (рис. 23.9). Расчетная концентрация загрязнений в поступающей на очистку сточной жидкости: БПК,_1Ш1Н 500 мг/л, взвешенные вещества - 300 мг/л; азот аммонийный 30 мг/л, фосфор общий - 5 мг/л. Качество очищенных сточ­ных вод удовлетворяет требованиям для их выпуска в рыбохозяйственные водоемы. Установка состоит из пяти крупноблочных элементов. Первые три емкости - предварительной обработки, биологических реакторов и вы­деления приросшей биомассы имеют в плане размер 13x3 м и глубину от­

с тойников - 6 м и биореактора -4 м. Остальные две емкости - реактор доочистки и УФ-обеззараживатель имеют размер 3x3x4 м. На одной пло­щадке, при необходимости, рекомендуется монтировать до 6 компактных установок, при этом производительность достигает до 1200 м³/сут. Перед подачей на установку сточная жидкость предварительно очищается от гру-бодисперсных примесей на решетках с прозорами 4-6 мм. Емкость предва­рительной очистки состоит из сорбера, куда подается поступающая вода и некоторое количество рециркулирующего активного ила, и промежуточно­го отстойника, где осаждается осадок и активный ил, сорбировавший часть загрязнений. Биологический реактор состоит из трех отделений - нитрифи-катора с прикрепленной микрофлорой, денитрификатора, оборудованного механической мешалкой и постаэратора, для отдувки молекулярного азота. Емкость для отделения рециркулирующего активного ила представляет собой вторичный вертикальный отстойник, оборудованный дополнитель­ной регенерируемой фильтрационной перегородкой для предотвращения возможных залповых выбросов активного ила с очищенной водой. Доочи-стка воды происходит в биореакторе с прикрепленной микрофлорой. Де­зинфекция осуществляется погружными ультрафиолетовыми излучателями фирмы «ЛИТ».

Производственные сточные воды, близкие по своему составу и качеству к хозяйственно-бытовым сточным водам, очищаются на сооруже­ниях, аналогичных типовым для малых населенных пунктов или непосред­ственно на них. Для очистки производственных сточных вод специфиче­

ского состава разрабатываются специальные комплексы локальной очист­ки. Например, фирмой Кубост разработан комплекс, предназначенный для очистки сточных вод мясомолочных заводов, автотранспортных предпри­ятий, предприятий меховой и кожевенной промышленности и т.п. рис. 23.10.

Рис. 23.10. Комплекс локальной очистки производственных сточных вод:

/ - электрокоагуляционная установка; 2 - электрофлотационная машина; 3 - двухкамерный отстойник; 4 - патронный фильтр; 5 - бункер-накопитель осадка и пенного продукта; 6 - подача неочищенных сточных вод; 7 - отвод очищенных сточных вод

Этот комплекс рассчитан на базовую производительность до 150 м³/сут и включает:

110. Электрокоагуляционную установку производительностью до 10 м³/ч, предназначенную для очистки сточных вод, технологических раство­ров и других жидкостей от тонкодисперсных механических частиц (80%), жи­ров и нефтепродуктов и других органических примесей (75-90%), солей тяже­лых металлов и сорбции электрически получаемыми оксидами металлов;

111. Электрофлотационную установку производительностью до 30 м³/ч, предназначенную для очистки сточных вод от взвешенных и рас­творенных минеральных и органических примесей (75-90%) методом их флотации электролитическими газами и электромеханической деструкцией. Установка может применяться в качестве электролизера для получения ги­похлорита натрия при обеззараживании очищенных сточных вод;

112. Двухкамерный отстойник производительностью до 10 м³/ч пред­назначен для очистки сточных вод от взвешенных веществ (60%) и с при­менением тонкослойных модулей (70%);

113. Патронный фильтр производительностью до 10 м³/ч, предназна­ченный для глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ мето­дом фильтрационного разделения (80-85%).

Также этой фирмой разработана установка КУБОСТ-3 (рис. 23.11) которая применяется в комплексе мойки автомашин для очистки сточных вод и их повторного использования в технологическом процессе. В ком­плекте с шестиступенчатым фильтром глубокой очистки (рис. 23.12). Ус­тановка может использоваться в качестве очистных сооружений на автоза­

правочных станциях, гаражных стоянках и т.д. как для очистки сточных вод от мойки машин, так и для очистки поверхностного стока.

О беззараживание сточных

вод (см. гл. 14). Наиболее распро­страненным источником ультрафио­летового излучения являются ртут­но-кварцевые лампы высокого давле­ния типа ПРК и аргоно-ртутные лам­пы низкого давления типа РКС-2,5. Последние более экономичны и эф­фективны (почти 70% излучаемой мощности этих ламп приходится на бактерицидную область излучения). Энергозатраты на УФ обработку очищенной сточной жидкости со­ставляют 30-60 Вт-ч/м³. Работают комплексы по УФ обеззараживанию очищенных сточных вод от напряже­ния в сети 110, 220 и 380 В.

Обработка осадков сточных вод малых населенных пунктов и промышленных объектов (см. гл. 15).