69) По технологической схеме — на биофильтры одноступенчатые и двухступенчатые. Схемы работы одноступенчатых биофильтров с рециркуляцией и без нее приведеныДвухступенчатые биофильтры применяются при неблагоприятных климатических условиях, при отсутствии возможности увеличивать высоту биофильтров и при необходимости более высокой степени очистки.
Рис. 4 92. Экспериментальный биофильтр с загрузкой из гофрированных листов полиэтилена размером 500X500 мм |
/ — лоток площадью сечения 200X200 мм; 2 — подвод воздуха; 3 — переход 150X200 мм, 4 —.загрузка; цифрами в кружках обозначены номера слоев загрузки-типа «сложна»* волна»
22—11
Двухступенчатые биофильтры состоят из двух расположенных последовательно блоков биофильтр-отстойник ( рис. 11.16), иногда промежуточный отстойник не применяется. Такие системы необходимы для достижения значения ВПК фильтрата 30 мг / л при очистке сточных вод, загрязненность которых выше, чем средних бытовых сточных вод. Для удобства эксплуатации оба фильтра обычно имеют одинаковые размеры. В проекте, как правило, имеется несколько вариантов рециркуляции. Например, на рис. 11.16 один вариант включается возврат ( перепуск) части расхода со дна промежуточного и вторичного отстойников и удаление таким образом осадков в мокрую камеру; одновременно возможна и прямая рециркуляция в пределах каждой ступени фильтрования. При прямой рециркуляции перекачивание может производиться как со дна отстойника, так и непосредственно из выпускного колодца фильтра.
Иногда предусматривается переключение фильтров, т. е. периодическая эксплуатация каждого из них в качестве фильтра первой и второй ступени.
61) Естественная вентиляция в биофильтрах происходит вследствие разницы температур наружного воздуха и тела биофильтра.
Основная масса возд>ха поступает в тело биофильтра через междудонное пространство и сверху вместе с водой по мере ее движения в фильтре. Если температура сточных вод выше температуры воздуха, то устанавливается восходящий (от дренажа к поверхности) поток воздуха, при обратном соотношении—-нисходящий; при равенстве температур вентиляция может совсем прекратиться. Интенсивность вентиляции биофильтров зависит также от высоты слоя фильтрующей загрузки, размеров ее зерен и высоты междудонного пространства. Чем мельче загрузка, тем хуже условия вентиляции.
Температура внутри биофильтра не должна быть ниже 6° С, иначе окислительный процесс практически прекращается.
В установках большой и средней пропускной способности необходимая температура поддерживается вследствие постоянного притока сточных вод, температура которых почти всегда выше 8° С. Поэтому такие фильтры обычно не требуют утепления. Небольшие фильтры, как уже отмечалось, приходится размещать в утепленных помещениях во избежание их переохлаждения, особенно в ночное время, когда приток сточной воды уменьшается.
Распределение сточных вод по биофильтрам
Надежная работа биофильтра может быть достигнута только при равномерном орошении водой его поверхности. Орошение производится распределительными устройствами, которые подразделяются на две основные группы: неподвижные и подвижные.
К неподвижным распределителям относятся дырчатые желоба или трубы и разбрызгиватели (спринклеры), к подвижным — качающиеся желоба, движущиеся наливные колеса и вращающиеся реактивные распределители (оросители).
Спринклерная система состоит из дозирующего бака, разводящей сети и спринклеров.
Спринклеры (спринклерные головки) — специальные насадки, надетые на концы стояков, которые ответвляются от водораспределительных труб, уложенных на поверхности или в теле биофильтра.
59) Септики применяют для предварительной обработки сточных вод, поступающих от малых населенных пунктов и отдельно расположенных объектов, с расходом не более 25 м3/сутки.
Септик представляет собой прямоугольный или круглый проточный резервуар, в котором из сточной воды при ее медленном движении выпадают взвешенные вещества. Выпавший осадок находится в резервуаре от 6 до 12 мес, в течение которых он подвергается анаэробному разложению. Чтобы обеспечить малую скорость движения сточной воды и возможность длительного пребывания осадка, объем септиков должен быть очень большим.
Для упрощения конструкций септика допускаются отклонения от указанных соотношений вместимостей камер. С этой же целью септик может быть сделан не прямоугольным, а в виде отдельных камер, круглых в плане, из бетонных колец.
Материалом для септиков могут служить кирпич, камень, железобетон и дерево.
Верхняя часть Тройника должна быть открытой и доступной для очистки. Вода из одной камеры септика поступает в другую через отверстия в разделительных стенках. Для задержания плавающих веществ перед отводящей трубой может быть установлен щит, верхняя грань которого должна возвышаться над уровнем воды в септике не менее чем на 20 см.
Осадок из септика следует периодически удалять, но не полностью — около 20% его нужно оставлять для заражения анаэробными бактериями вновь поступающего осадка. Осадок удаляется самотеком по иловой трубе под гидростатическим напором или откачивается насосом
Расчет септика состоит в определении объема проточной и иловой частей (корки и осадка на дне). Проточную часть рассчитывают на пребывание в ней воды в течение 1—3 суток. При расходе сточных вод до 5 м3/сутки проточная часть принимается равной 3 Q, а при расходе более 5 м3/сутки — не менее 2,5 Q (где Q — суточный расход воды).
Для бытовых сточных вод расход выпадающего осадка с влажностью до 95% составляет 0,8 л/сутки на одного человека. В нижних слоях влажность выпавшего осадка вследствие уплотнения доходит до 85%. При расчете емкости иловой части можно принять среднюю влажность осадка равной 90%. Кроме того, в септиках происходит распад ила в среднем на 30%.
58) Для обеспечения нормальных условий работы канализационным сетям придают надлежащие уклоны, обеспечивающие течение жидкости с самоочищающими скоростями. Скорость течения является функцией уклона и гидравлического радиуса. С увеличением уклона или гидравлического радиуса скорость течения жидкости возрастает.
Наименьшая скорость наблюдается у дна. Поэтому, несмотря на достаточную скорость течения в центре потока, лотки коллекторов иногда заполнены осадком. Чем больше диаметр коллектора, тем больше нерастворимых примесей должно транспортироваться в придонном слое и тем больше должны быть донные скорости. Расчетной скоростью называют скорость течения при максимальном расчетном расходе и расчетном наполнении и назначают ее в пределах между максимальными и минимальными скоростями течения.
Максимальной расчетной скоростью называют наибольшую допустимую скорость течения, не вызывающую снижение механической прочности материала труб при истирающем действии песка и твердых веществ, транспортируемых сточной жидкостью
Она допускается в металлических трубах не более 8 м/с, в неметаллических (керамических, бетонных железобетонных, асбестоцементных и др.)—4 м/с. Для дождевой сети соответственно 10 и 7 м/с.
Минимальной расчетной скоростью (критической или самоочищающей) называют наименьшую допустимую скорость течения, при которой обеспечивается самоочищение труб и коллекторов. Минимальную расчетную скорость течения сточных вод принимают в зависимости от крупности содержащихся в них примесей, от гидравлического радиуса или от степени наполнения.
Минимальную расчетную скорость движения осветленных или биологически очищенных сточных вод в лотках и трубах допускается принимать 0,4 м/с
56) Расположение канализационных трубопроводов в поперечном профиле проездов
|
Размещение канализационных сетей в поперечном профиле улиц должно согласовываться с расположением других подземных сооружений для предохранения соседних коммуникаций от повреждения при авариях и производстве строительных и ремонтных работ. В связи с устройством усовершенствованных проездов на бетонном основании инженерные сети следует укладывать в зеленой или технической полосе проездов, под уширенными тротуарами и внутри кварталов способом совмещенных прокладок нескольких трубопроводов в одной траншее |
Канализационные сети трассируют параллельно красным линиям застройки, а при одностороннем размещении сети — по той стороне улицы, на которой имеется меньшее число подземных сетей и больше присоединений к канализации. На проездах шириной 30 м и более сети трассируют по обеим сторонам улицы.
Расположение канализационных сетей по отношению к зданиям и подземным сооружениям должно обеспечить возможность производства работ по укладке и ремонту сетей и защиту смежных трубопроводов при авариях, а также не допускать подмыва фундаментов зданий и подземных сооружений при повреждениях канализационных трубопроводов и исключить возможность попадания сточных вод в водопроводные сети.
Расстояние в плане от напорных канализационных трубопроводов до обрезов фундаментов зданий, путепроводов, туннелей и сооружений должно быть не менее 5 м, а от безнапорных — не менее 3 м.
Расстояние в свету между наружными стенками трубопроводов и колодцев или камер должно быть не менее 0,15 м.
При прокладке канализационных труб параллельно газопроводам расстояние в плане между стенками трубопроводов по СНиП должно быть не менее: при газопроводах низкого давления до 5 кПа—1 м; среднего до 0,3 МПа—1,5 м; высокого 0,3—0,6 МПа—2 м, 0,6—1,2 МПа—5 м.
При параллельной прокладке канализационных труб на одном уровне с водопроводными расстояние между стенками трубопроводов должно быть не менее 1,5 м при водопроводных трубах диаметром до 200 мм и не менее 3 м при трубах большего диаметра. Если канализационные трубы укладываются на 0,5 м выше водопроводных, то расстояние (в плане) между стенками трубопроводов в водопроницаемых грунтах должно быть не менее 5 м.
При траншейной прокладке канализационных сетей параллельно трамвайным и железнодорожным путям расстояние в плане от бровки траншей до оси рельса внутризаводских и трамвайных путей должно быть не менее 1,5 м, до оси ближайшего железнодорожного пути — не менее 4 м.
Канализационные трубопроводы при пересечении с хозяйственно-питьевыми водопроводными линиями, как правило, должны укладываться ниже водопроводных труб, при этом расстояние между стенками труб по вертикали должно быть не менее 0,4 м.
37) Озонирование оказывает универсальное действие, проявляющееся в том, что обеззараживание протекает комплексно с общим улучшением физико-химических и органолептических показателей очищенных сточных вод. Обеззараживание озоном очищенных сточных вод целесообразно предусматривать после доочистки на микрофильтрах или фильтрах, а также после физико-химической очистки при условии содержания в них взвешенных веществ не более 3—5 мг/л и БПКполн меньше 10 мг/л. В этом случае для предварительных расчетов дозы озона принимают 6—10 мг/л при продолжительности контакта 8—10 ми, для обеззараживания споровых форм бактерий—15—20 мин (при барботажном способе введения озона).
С повышением содержания взвешенных веществ повышаются требуемые дозы озона. После биологической очистки при БПКполн15 мг/л и содержания взвешенных веществ 10—12 мг/л требуемая доза озона возрастает до 15—30 мг/л и продолжительность контакта — до 0,3—0,5 ч, что оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели процесса.
Распределять озоновоздушную смесь по секциям контактных барботажных резервуаров следует таким образом, чтобы около 50% указанной продолжительности контакта уровень содержания озона в воде в контактной камере был не менее 0,5 мг/л.
Озонирование для обеззараживания целесообразно применять:
при недопустимо высоком содержании остаточного хлора в очищенных сточных водах и необходимости дехлорирования, удорожающего процесс обеззараживания;
при наличии в сточной жидкости компонентов, образующих при обработке хлором вещества более токсичные, чем исходные, или усиливающие цветность и запах воды (паратион, манолонитрил, карбофос и др.);
при наличии в сточной жидкости патогенных вирусов и споровых форм бактерий;
при комплексном применении озона для обеззараживания стоков и устранения вредных веществ, которые другими способами устранить невозможно или экономически нецелесообразно;
при невозможности разместить склады хлора на станции очистки ввиду близости жилой застройки.
36)) Дезинфекция сточных вод может производиться различными способами, но наибольшее распространение получило хлорирование, т. е. введение в сточную воду определенного количества хлора, хлорной извести или гипохлорита натрия. Сущность обеззараживающего действия хлора заключается в окислении и инактивации ферментов, входящих в состав протоплазмы клеток бактерий, в результате чего последние погибают.
Бактерицидный эффект хлора в значительной степени зависит от начального его количества в воде и продолжительности контакта с водой. Количество активного хлора, вводимого при дезинфекции на единицу объема сточных вод, называют дозой хлора, выражаемой в мг/л или г/м3. Жидкий хлор в воде растворяется плохо, поэтому применяют хлор-газ. Взаимодействие газообразного хлора с водой протекает с выделением соляной НС1 и хлорноватистой НОС1 кислот по уравнению
С12+Н2О^НС1+НОС1.
Хлорноватистая кислота частично ионизирована. Ионизация ее повышается с повышением рН среды.
Хлорноватистая кислота не устойчива и легко распадается, образуя соляную кислоту и выделяя атом кислородаКроме того, при хлорировании сточной воды собственно хлор непосредственно действует на бактериальную клетку и, соединяясь с веществами, входящими в ее протоплазму, вызывает гибель бактерий.
Если вместо газообразного хлора производить дезинфекцию хлорной известью, то при взаимодействии ее с водой образуются хлорид кальция, хлорноватистая кислота и известь
Процесс обеззараживания происходит так же, как и при использовании газообразного хлора.
Для эффективного обеззараживания хлор должен быть хорошо перемешан с дезинфицируемой водой и находиться определенное время в контакте с ней. Контакт хлора со сточной водой осуществляется в сооружениях, называемых контактными (дезинфекционными) резервуарами, и должен продолжаться не менее 30 мин.
Состав очищенной сточной воды непостоянен, поэтому нужно регулярно следить за содержанием избыточного хлора и поддерживать его в пределах заданной величины.
35)
Нормой водоотведения называют среднее суточное количество сточных вод на одного жителя, а на промышленных предприятиях — количество сточных вод на единицу вырабатываемой продукции.
Нормы среднесуточного водоотведения бытовых сточных вод в районах жилой застройки должны приниматься в соответствии с нормами водопотребления в зависимости от степени благоустройства этих районов, а также от климатических, санитарно-гигиенических и других местных условий
В приведенные нормы водоотведения включены все сточные воды, образующиеся в жилых и общественных зданиях (поликлиниках, банях, прачечных, детских, школьных и культурно-просветительных учреждениях), за исключением больниц, санаториев, домов отдыха и пионерских лагерей. При необходимости учета сосредоточенных расходов сточных вод от этих объектов их принимают по действующим нормативам (СНиП П-Г.1-70 «Внутренний водопровод зданий. Нормы проектирования») .
В неканализованных районах нормы водоотведения принимаются из расчета 25 л/сутки на одного жителя за счет сброса в канализацию сточных вод сливными станциями и коммунально-бытовыми предприятиями (банями, прачечными и др.).
31) Механическая очистка—процеживание, отстаивание и фильтрация— применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Процесс полного осветления сточной воды завершается фильтрованием — пропуском воды через слон зернистого материала (песка, антрацита, керамзита и горелых пород) с частицами различной крупности. Преимущество этих процессов заключается в возможности применения их при нормальной температуре и без добавления химических реагентов. Эта очистка, как правило, является предварительным, реже — окончательным способом обработки производственных сточных вод.
Химическая очистка применяется в тех случаях, когда выделение загрязнений из сточных вод возможно только в результате химических реакций между этими загрязнениями и вводимыми в очищаемые воды реагентами. При этом происходит окисление и восстановление растворенных в воде примесей с получением нетоксичных или малотоксичных продуктов; превращение в нерастворимые в воде соединения; нейтрализация кислот и щелочей. Химическая очистка сточной воды, содержащей растворенные и коллоидные органические примеси, может осуществляться с помощью озона, действие которого основано на его высокой окислительной способности. К химическим методам очистки сточных вод относятся также электрохимическая очистка, заключающаяся либо в разрушении содержащихся в сточных водах и отработанных растворах вредных примесей путем их электрохимического окисления на аноде, либо в регенерации ценных веществ (меди, железа и др.)» которые могут быть возвращены в производство.
Физико-химическая очистка сточных вод основана на применении ряда процессов: коагуляции, сорбции, экстракции, эвапорации, флотации, ионного обмена, кристаллизации, диализа, дезактивации, дезодорации и обессоливания.
Коагуляция — осветление и обесцвечивание сточных вод с использованием реагентов (коагулянтов и флокулянтов), вызывающих превращение взвешенных и коллоидных веществ в хлопья с увеличением размера частиц, которые при осаждении (отстаивании) увлекают нерастворимые тонкодисперсные вещества в осадок.
Сорбция — выделение из сточной воды растворенных в ней органических веществ и газов путем концентрации их на поверхности твердого тела (адсорбция), либо путем поглощения вещества из раствора или смеси газов твердыми телами или жидкостями (абсорбция), или, наконец, путем химического взаимодействия растворенных веществ с твердым телом (хемосорбция).
Экстракция — выделение растворенных органических примесей, находящихся в сточных водах, путем обработки последних каким-либо не смешивающимся с водой растворителем — экстрагентом, в котором примеси, загрязняющие воду, растворяются лучше, чем в воде (например, количество растворенного фенола в бутилацетате в 12 раз больше, чем в воде).
Эвапорация — отгонка с водяным паром загрязняющих сточную воду растворенных веществ (например, летучего фенола из сточных вод коксохимических заводов).
Флотация — выделение из сточных вод примесей путем придания им плавучести за счет флотореагента, обволакивающего частички примесей и удаляемого из воды вместе с ними. При флотационной очистке применяют насыщение сточной воды пузырьками мелкодиспергированного воздуха. Частицы, содержащиеся в сточной воде (эмульгированная нефть, целлюлозно-бумажное волокно, шерсть и др.), прилипают к пузырькам воздуха и всплывают вместе с ними на поверхность воды, а затем удаляются из воды.
Ионный обмен — извлечение из водных растворов различных катионов и анионов при помощи ионитов — твердых природных или искусственных материалов, практически нерастворимых в воде и в органических растворителях, или искусственных смол, способных к ионному обмену. Ионообменная очистка позволяет в ряде случаев утилизировать ценные компоненты сточных вод и обеспечить высокую степень их деминерализации.
Кристаллизация — очистка загрязненных стоков путем выделения загрязнений в виде кристаллов.
Диализ — разделение истинно растворенных веществ и коллоидов с помощью специальных мелкопористых перегородок, не пропускающих коллоиды.
Дезактивация производственных сточных вод, содержащих радиоактивные вещества, производится путем их выдерживания перед спуском в водоем (при загрязнении короткоживущими изотопами) или путем удаления из сточных вод взвешенных и растворенных радиоактивных веществ с долгоживущими изотопами.
Дезодорация — устранение запахов путем аэрирования, хлорирования и озонирования.
Обессоливание производственных сточных вод производится выпариванием, вымораживанием, ионным обменом и обратным осмосо
Адсорбционная очистка применяется чаще на локальных очистных сооружениях. Этот метод является экономически эффективным при условии небольшого расхода активированного угля на 1 м3 стоков и при утилизации ценных веществ, реализация которых позволяет компенсировать часть затрат.
Электрохимический метод применяется на локальных очистных сооружениях и требует больших расходов электроэнергии. Его применение целесообразно при извлечении ценных веществ, а также на предприятиях, имеющих свои электростанции или получающих электроэнергию по низкому тарифу.
Производственные сточные воды, не поддающиеся очистке перечисленными выше методами, или если эти методы неприменимы по технико-экономическим показателям, подвергаются выпариванию, сжиганию или закачке в глубокие поглощающие пласты.
Выпаривание отработанных растворов чаще всего применяют при получении товарной продукции (например, в калийной и содовой промышленности) или для уменьшения объема вредных веществ (например, радиоактивных продуктов ядерного расщепления, получающихся на установках атомной энергии), а также для обессоливания воды.
Сжигание применяется для ликвидации особенно вредных сточных вод, не поддающихся очистке, и требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. Этот метод эффективен при содержании в стоках большого количества органических веществ и их высокой температуре, что позволяет снизить расходы на топливо.
33) Физико-химическая очистка сточных вод основана на применении ряда процессов: коагуляции, сорбции, экстракции, эвапорации, флотации, ионного обмена, кристаллизации, диализа, дезактивации, дезодорации и обессоливания.
Коагуляция — осветление и обесцвечивание сточных вод с использованием реагентов (коагулянтов и флокулянтов), вызывающих превращение взвешенных и коллоидных веществ в хлопья с увеличением размера частиц, которые при осаждении (отстаивании) увлекают нерастворимые тонкодисперсные вещества в осадок.
Сорбция — выделение из сточной воды растворенных в ней органических веществ и газов путем концентрации их на поверхности твердого тела (адсорбция), либо путем поглощения вещества из раствора или смеси газов твердыми телами или жидкостями (абсорбция), или, наконец, путем химического взаимодействия растворенных веществ с твердым телом (хемосорбция).
Экстракция — выделение растворенных органических примесей, находящихся в сточных водах, путем обработки последних каким-либо не смешивающимся с водой растворителем — экстрагентом, в котором примеси, загрязняющие воду, растворяются лучше, чем в воде (например, количество растворенного фенола в бутилацетате в 12 раз больше, чем в воде).
Эвапорация — отгонка с водяным паром загрязняющих сточную воду растворенных веществ (например, летучего фенола из сточных вод коксохимических заводов).
Флотация — выделение из сточных вод примесей путем придания им плавучести за счет флотореагента, обволакивающего частички примесей и удаляемого из воды вместе с ними. При флотационной очистке применяют насыщение сточной воды пузырьками мелкодиспергированного воздуха. Частицы, содержащиеся в сточной воде (эмульгированная нефть, целлюлозно-бумажное волокно, шерсть и др.), прилипают к пузырькам воздуха и всплывают вместе с ними на поверхность воды, а затем удаляются из воды.
Ионный обмен — извлечение из водных растворов различных катионов и анионов при помощи ионитов — твердых природных или искусственных материалов, практически нерастворимых в воде и в органических растворителях, или искусственных смол, способных к ионному обмену. Ионообменная очистка позволяет в ряде случаев утилизировать ценные компоненты сточных вод и обеспечить высокую степень их деминерализации.
Кристаллизация — очистка загрязненных стоков путем выделения загрязнений в виде кристаллов.
Диализ — разделение истинно растворенных веществ и коллоидов с помощью специальных мелкопористых перегородок, не пропускающих коллоиды.
Дезактивация производственных сточных вод, содержащих радиоактивные вещества, производится путем их выдерживания перед спуском в водоем (при загрязнении короткоживущими изотопами) или путем удаления из сточных вод взвешенных и растворенных радиоактивных веществ с долгоживущими изотопами.
Дезодорация — устранение запахов путем аэрирования, хлорирования и озонирования.
Обессоливание производственных сточных вод производится выпариванием, вымораживанием, ионным обменом и обратным осмосо
30) Методы, применяемые для обеззараживания сточных вод (СВ) условно можно разделить на следующие группы:
химические (применение различных соединений хлора, озона, перекиси водорода и др.) методы обеззараживания сточных вод;
физические (термические, с использованием различных излучений, электрические, электромагнитные);
физико-химические (флотация, коагуляция, электрофильтрование, сорбция);
обеззараживание сточных вод в условиях искусственных и естественных биоценозов.
Необходимость использования различных методов очистки зависит от конкретного содержания органических веществ в анализируемой воде, рН и температуры,а также различных концентраций вирусов и бактерий. К