1.4.5. Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях

Для успешной биологической очистки сточных вод должны быть обеспечены следующие условия:

активная реакция сточных вод (pH) не ниже 6,5 и не выше 8,5;

температура воды не ниже 6 и не выше 30 ⁰С;

общая концентрация растворенных солей не более 10 г/л.

Для населенных пунктов, объемы сточных вод которых не превышают 1000 м³/сут., наиболее эффективна их очистка в аэротенках и биологических фильтрах различных модификаций; при определенных условиях сточные воды очищают в циркуляционных окислительных каналах и аэрируемых биологических прудах. Ниже рассмотрим очистку сточных вод при помощи аэротенков и биофильтров (рис. 47).

Рис. 47. Аэротенк с пневматической аэрацией:

1 - лоток с ручной решеткой; 2 - аэротенк; 3 - аэратор;

4 - иловый лоток; 5 - эрлифт; 6 - отстойник; 7 - лоток с

очищенной водой.

Аэротенки представляют собой прямоугольные резервуары, через которые протекает сточная жидкость, смешанная с активным илом. Активный ил состоит из хлопьев, на которых сконцентрировано большое количество аэробных микроорганизмов. Аэробные микроорганизмы в присутствии кислорода воздуха минерализуют органические загрязнения сточных вод с активным илом, что обеспечивает поддержание его во взвешенном состоянии и аэрацию на всем протяжении аэротенка.

Подача кислорода воздуха осуществляется воздуходувками, механическими средствами или комбинированным способом, пневматической или механической аэрацией.

Сточная вода поступает на станцию очистки самотеком или под напором, проходит приемную камеру, ручную решетку или решетку-дробилку и поступает в аэротенк продленной аэрации. В начало аэротенка подается также циркуляционный активный ил из отстойников. Иловая смесь аэрируется сжатым воздухом с помощью аэраторов – дырчатых труб, расположенных по днищу аэротенка, и поступает в отстойник. Осаждающийся в отстойнике активный ил возвращается с помощью эрлифтов в аэротенки, а отстоянная вода поступает в контактные резервуары, где дезинфицируется, затем направляется в водоем.

Общая схема биологической очистки сточных вод при помощи аэротенков показана на рис. 48.

Вторичный

отстойник

Контактный резервуар

Аэротенк

Иловые

площадки

Активный ил Активный хлор

Рис. 48. Общая схема биологической очистки сточных вод при помощи аэротенков

Биофильтры – сооружения для очистки осветленных сточных вод в искусственно созданных условиях. Сущность очистки сточных вод состоит в том, что сточную жидкость пропускают через биологические фильтры – искусственные окислители. Загрузочным материалом для них может служить кокс, щебень прочных горных пород, керамзит, котельный шлак, а также пластмассы, способные выдерживать температуру от 6 до 30 ⁰С без потери прочности. Все применяемые для загрузки материалы (за исключением пластмасс) должны выдерживать:

нагрузку не менее 0,1 МПа при средней плотности до 1000 кг/м³ в естественном состоянии;

не менее 5 пропиток насыщенным раствором сернокислого натрия;

не менее 10 циклов замораживания-оттаивания.

Крупность загруженного материала (от 70 до 20 мм) должна приниматься по СНиП «Канализация. Наружные сети и сооружения».

В процессе фильтрования под влиянием деятельности микроорганизмов, населяющих поверхность фильтрирующих материалов, происходит минерализация органических веществ, подобно процессам на полях орошения и фильтрации, причем процессы на биофильтрах протекают значительно интенсивнее. На рис. 49 представлена схема очистки вод на биофильтрах.

Рис. 49. Биологическая очистка сточных вод в искусственно созданных условиях (на биофильтрах):

1 – населенный пункт; 2 – решетка; 3 – насосная станция; 4 – горизонтальная песколовка; 5 – распределительный колодец; 6 – двухъярусный отстойник; 7 – иловые колодцы; 8 – трубопровод подачи ила; 9 – иловые площадки; 10 – лотки; 11 – биофильтр (двухсекционный); 12 – дозирующая камера; 13 – спринклерное распределение воды; 14 – отстойник вторичный вертикальный; 15 – хлораторная; 16 – ершовый смеситель; 17 – контактный отстойник; 18 – спуск очищенных стоков.

Сточные воды, пройдя решетку 2, песколовку 4 и отстойник 6, направляются на биофильтр 11. Сточная жидкость распределяется по поверхности биофильтра разбрызгивателями 13.

После биофильтров осветленная жидкость поступает во вторичный отстойник 14, назначением которого является удержание из сточной жидкости нерастворимых примесей в виде отработавшей биологической пленки и разрушенного материала загрузки. Далее сточная жидкость поступает для дезинфекции в хлораторную 15 и идет на сброс в реку, овраг и т.д. Ил из отстойников 6 отводится на иловые площадки 9.

Процесс окисления на биофильтре заключается в следующем. Проходя через фильтрующую загрузку, сточная жидкость оставляет в ней вследствие адсорбции взвешенные и коллоидные органические вещества, не осевшие в первичных отстойниках; в порах фильтрующего материала образуется пленка, заселенная микроорганизмами. Микробиологическая пленка задерживает и растворенные вещества. Микроорганизмы окисляют органические вещества, приобретают энергию, необходимую для их жизнедеятельности и увеличения своей массы. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

В зависимости от климатических условий биофильтры сооружаются открытыми, с ограждением в шатрах или в отапливаемых помещениях.

Конструкция биофильтра показана на рис. 50.

Рис. 50. Биологический фильтр со спринклерным

распределением сточной жидкости:

1 - дозирующая камера; 2 - шлак; 3 - спринклерная система;

4 - железобетонные отводные лотки.

Открытый биофильтр состоит из двух секций размерами 12х12 м каждая. Элементы секций выполняются из сборного железобетона. Днище секции асфальтируется с уклоном к отводящим точкам. В каждую камеру укладывают колосниковую решетку и загружают материалами (шлак, кокс, щебень и т.д.). Сточную воду разбрызгивают спринклерной системой 3, регулируют приток сточных вод при помощи дозирующей камеры 1, отвод очищенных сточных вод осуществляется отводящими лотками 4. Вентиляция биофильтра естественная – воздух поступает через открытую поверхность и через колосниковые решетки снизу.

Устройство биофильтров рекомендуется для населенных пунктов с численностью до 10000 жителей. Размер участка принимается из расчета 0,2 – 0,5 га на 1000 жителей. Ориентировочно площадь биофильтров устанавливается по таблице 24.

Таблица 24. Ориентировочные площади земельных участков

для очистных сооружений

Количество сточных вод, поступающих на очистные сооружения, м3/сут.	Потребная площадь, га
	при механической очистке	при биологической очистке
		на полях орошения	на полях фильтрации	на биофильтрах
3000	0,5	65	45	1,4
5000	0,6	120	80	2,5
10000	1	200	160	5

После очистки сточных вод для уничтожения в них болезнетворных бактерий производится дезинфекция. Она осуществляется с использованием жидкого хлора, гипохлорита натрия и хлорной извести.

Расчетную дозу активного хлора для дезинфекции сточных вод, прошедших биологическую очистку, принимают 5 мг/л, причем хлораторная должна обеспечивать возможность повышения этой дозы в 1,5 раза. Продолжительность контакта хлора со сточной жидкостью – 30 мин, с учетом времени протекания сточных вод в лотках, трубах до спуска их в водоем.

Санитарно-защитные разрывы от канализационных сооружений до границ жилой застройки, участков общественных зданий подробно рассмотрены в параграфе «Внесекторные постройки» (с.125).