Станции очистки городских св

В начале 90-х годов на территории Украины действовало свыше 2,8 тыс. очистных сооружений с самостоятельным выпуском сточных вод в водные объекты, из них сооружений биологической очистки – около 60, механической – 35, физико-химической – 5%.

В результате опережающего строительства жилья, объектов соцкультбыта и промышленности, несбалансированного развития городских водохозяйственных комплексов диспропорция между мощностями системы водоснабжения и очистных сооружений канализации увеличивается.

Очистные сооружения являются комплексом инженерных сооружений, предназначенным для очистки сточных вод от загрязняющих веществ, которые содержатся в них. Целью очистки является подготовка сточных вод к использованию на предприятии или к сбросу в водные объекты.

Промышленные сточные воды, как правило, сначала очищают на локальных очистных сооружениях для снижения концентрации загрязняющих веществ, выделения из них и утилизации полезных веществ, а также для подготовки этих вод к очистке на общезаводских очистных сооружениях (если это необходимо). После локальной очистки сточные воды могут быть использованы опять в технологическом процессе. В отдельных случаях очищенные промышленные сточные воды сбрасывают в водные объекты или без полной очистки в городскую канализационную сеть.

Современные станции очистки городских СВ по праву считаются промышленными комплексами, продуцирующими очищенную воду. Комплекс очистных сооружений включает четыре основных блока (на станциях их называют цехами): механической очистки, биологической очистки, обеззараживания воды и обработки осадков.

В цехе механической очистки (1)из воды изымаются нерастворимые примеси, при этом они разделяются на преимущественно органические и преимущественно неорганические. Последовательность удаления разных примесей обусловлена степенью их дисперсности и удельной массой.

На первой стадии очистки воду процеживают через решетки (1), задерживающие крупные примеси. В составе очистных сооружений предусматриваются решетки с продольными отверстиями не более 16 мм или решетки-измельчители. При такой величине отверстий количество отходов, задерживаемых на решетках, будет составлять в год 8 дм³ на 1 человека. Если суточное количество задерживаемых отходов не превышает 0,1 м³, то допускается ручная очистка и вывоз отходов в герметических контейнерах в места обеззараживания твердых бытовых и промышленных отходов. В других случаях должна предусматриваться механизированная очистка и измельчение отходов, сброс их назад в поток сточной воды или же обработка совместно с осадками. Сухое вещество осадков на 93 - 95% состоит из органических соединений

На следующей стадии - в песколовках (2) - вода освобождается от тяжелых минеральных примесей (песок), что предохраняет последующие сооружения от абразивного действия песка. Осевший песок перемещается на песчаные площадки или же в бункера, откуда вывозится и используется для выравнивания участков местности. Песколовки устраивают при производительности очистных сооружений более 100 м³/сут. Песколовок должно быть не менее двух. Тип песколовки зависит от производительности станции. При производительности до 5000 м³/сут целесообразно применять тангенциальные песколовки, 10 000 - 20 000 м³/сут – горизонтальные, свыше 20 000 м³/сут - аэрируемые.

Наконец, на последней стадии механической очистки в первичных отстойниках (3) выделяют часть взвешенных веществ, которые в результате седиментации образуют осадок, обычно называемый сырым. Осадок, как и отбросы, снимаемые с решеток, содержит, в основном, легко загнивающие примеси органического характера. Поэтому сырой осадок и отбросы передаются в цех обработки осадков (3) для обезвреживания и стабилизации.

Принципиальная схема городской станции очистки сточных вод

	1						2				4
	1		2		3		4		5		7
							6
							3

Органические загрязняющие вещества, которые содержатся в сточных водах в виде коллоидов и растворенных веществ, изымаются на 90 - 95 % путем биохимической очистки в цехе биохимической очистки (2) в специальных сооружениях (аэротенки, биофильтры, метантенки) (4).

Последний этап обработки сточных вод в цехе обеззараживания (4) – их дезинфекция (обеззараживание) хлором, который влияет на бактериальные организмы, которые остались после биологической, химической и дополнительной очистки. Для этого служат такие сооружения, как хлораторы, контактные резервуары (7).

Эффективность полной биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и концентрация веществ в очищенной сточной воде:

Вещество	Эффективность очистки, %	Концентрация, мг/дм3
Взвешенные вещества	90-95	10-20
БПК5	95-97	7-15
БПКполн	95097	10-20
Перманганатная окисляемость	85-95	15-20
Бихроматная окисляемость	70-80	70-100
Нефтепродукты	80-90	1,5-3,0
Азот общий	40-60	8,0-12
Фосфор общий	40-60	1-3
Фенолы	80-90	0,05-0,1
СПАВ	60-80	1,5-3,0

Санитарно-защитные зоны очистных станций оценивают с точки зрения достаточности расстояния между ними и жилищной застройкой, а также между ними и водозаборными сооружениями подземных вод. В таблице приведены санитарно-защитные расстояния для очистных сооружений производительностью свыше 200 м³/сут.

Санитарно-защитные разрывы для очистных сооружений производительностью свыше 200 м³/сут

Очистные сооружения	Расстояние при производительности очистных сооружений n·10 м3/сут, м
	n = 0,2 – 5	n = 5-10	n = 50-280
Для механической и биологической очистки: с иловой площадкой для сброженных осадков с механической и термомеханичной обработкой осадков в открытых помещениях Площадки для обработки осадков Поля фильтрации Поля орошения Аэротенки Биофильтры Биологические пруды	200 150 200 300 200 100 250 200	400 300 400 500 400 150 200 300	500 400 500 1000 1000 200 - 300

Величина СЗЗ очистной станции устанавливается относительно того сооружения, для которого необходим наибольшее расстояние. При наличии вблизи очистных станций местных сооружений для забора грунтовых вод минимальные санитарные расстояния устанавливаются в каждом конкретном случае.

Площадка для строительства очистных сооружений, как правило, должна размещаться с подветренной стороны преобладающих ветров теплого периода года и ниже населенного пункта по течению реки. Сброс сточных вод в пределах населенного пункта запрещается.

Определить условия выпуска сточных вод означает рассчитать допустимую степень их загрязнения, при которой они могут быть спущены в водоем. При этом обязательно должно сохраниться качество воды в створе, расположенном на 1 км выше ближайшего пункта водопользования.

Методика санитарной экспертизы условий выпуска сточных вод в водоемы базируется на основных положениях СанИПиН, которые ограничивают выпуск сточных вод в водные объекты. С этой целью рекомендуется максимально использовать сточные воды в оборотной системе водоснабжения, устранять их полностью или частично за счет рационализации технологии производства и применения бессточных производств, а также использовать для орошения в сельском хозяйстве.

Запрещается выпускать сточные волы, которые содержат:

а) производственное сырье, реагенты, полупродукты и конечные продукты производств в количествах, которые превышают установленные нормативы технологических потерь;

б) вещества, для которых не установлено ПДК;

в) радиоактивные вещества;

г) технологические отходы.

Разработана санитарно-гигиеническая классификация водных объектов по степени загрязнения, в основу которой положен ведущий принцип нормативных документов водно-санитарного законодательства - обеспечения оптимальных условий хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Главная цель гигиенической классификации - это предупреждение неблагоприятного влияния на население химических и микробных факторов воды. Поэтому в нее включены оценочные показатели, которые относятся к четырем критериям вредности водных объектов: органолептического, токсикологического, санитарного и бактериологического (табл.). Такими показателями являются запах и привкус воды, степень превышения ПДК веществ, которые нормируются по органолептическим и токсикологическим признаками вредности, растворенный кислород, БПК20, количество кишечных палочек в 1 л воды.

Гигиеническая классификация водных объектов по степени загрязнения *

Степень загрязнения	Оценочные показатели загрязнения для водных объектов I и II категорий
	Органолептические		Токсикологические	Санитарные	Бактериологические	Индекс загрязнения
	запах и привкус, балл	ПДКорг	ПДКтокс	БПК20, мгО2/л	количество лактозопозитивных кишечных палочек в 2 л
Допустимый Умеренный Высокий Чрезвычайно высокий	2 3 4 4	1 4 8 8	1 3 10 100	3(6)** 6(8) 8(10) 8(10)	1·104 > 1·104 - 1·105 > 1·105 - 1·106 > 1·106	0 1 2 3

* - по «Методическим указаниям по рассмотрению проектов предельно-допустимых сбросов (ПДС) веществ, которые поступают в водные объекты со сточными водами» № 2875-834;

** - значения БПК₂₀ в скобках приведены для водных объектов второй категории.

Четыре градации оценочных показателей отвечают допустимой, умеренной, высокой и чрезвычайно высокой степени загрязнения водоемов первой (хозяйственно-питьевой) и второй (культурно-бытовой) категории водопользования. В итоге санитарное состояние водоема характеризуется обобщенным индексом загрязнения, который устанавливается по оценочному показателю, измененному в наибольшей мере (лимитирующий показатель).

Индекс загрязнения (С) – 0, характеризует водоемы, которые могут использоваться без ограничения. С – 1, свидетельствует об умеренной степени загрязнения и частичном нарушении водопользования (существование определенного неблагоприятного влияния загрязненной воды на состояние здоровья населения). С – 2 указывает на выраженное загрязнение и полную непригодность водоема для всех видов водопользования. С – 3 характерен для водоемов с чрезвычайно высокой степенью загрязнения. Такие водоемы не только не пригодны для водопользования, но даже кратковременный контакт с их водой может иметь неблагоприятные последствия для здоровья человека.

Загрязнение водоема сточными водами - это изменение качества воды, которое не отвечает требованиям СанПиН № 4630-88, на расстоянии 1 км. Поскольку степень ограничения водопользования определяется качеством воды в водоеме, то у СанПиН нормируются показатели не состава сточных вод, которые сбрасывают, а качества воды водных объектов в створе, который расположен на 1 км выше пункта водопользования, а для непроточных водоемов – на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

Нормативы состава и свойств воды водоема устанавливаются в зависимости от характера использования водных объектов для хозяйственных потребностей (табл.). Как уже отмечалось, водные объекты или их участки разделяются на две основные категории водопользования: первая категория - использование водоема для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности; вторая категория – использование водного объекта для купания, спорта и отдыха населения. К водоемам, которые расположены в пределах населенного пункта, выдвигаются такие же требования, как и к водоемам второй категории.

Гигиенические требования к составу и свойствам воды водных объектов в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

Показатель состава и свойств воды	Категория водопользования
	1	2
Взвешенные вещества	Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более чем на, мг/л 0,25 0,75
	Для водных объектов, которые содержат в межень более 30 мг/л солей, допускается увеличение содержания взвешенных веществ в воде на 5%
Плавающие примеси (вещества)	Взвешенные частицы со скоростью выпадения более 0,4 мм/с в проточных водоемах и более 0,2 мм/с в водохранилищах к сбросу запрещаются. На поверхности воды не должны оказываться плавающие пленки, пятна масел и скопления примесей
Запахи	Вода не должна приобретать не свойственных ей запахов интенсивностью более 1 балла, которые выявляются: непосредственно; при хлорировании; при других способах обработки
Цветность	Не должна определяться в столбике, см: 20 10
Температура	Летняя температура воды после сброса вод не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению со средней температурой самого жаркого месяца года за последние 10 лет
Водородный показатель (рН)	Не должен выходить за пределы 6,5 – 8,5
Минеральный состав	Не должен превышать по сухому остатку 1000 мг/л, в том числе Cl– 350 мг/л, SO4-2 500 мг/л
Растворенный кислород	Не должно быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, отобранной до 12 час дня
БПК20	Не должно превышать при 20оС, мгО2/л 3,0 6,0
ХПК	Не должно превышать, мгО2/л 15 30
Возбудители заболеваний	Вода не должна содержи возбудителей заболеваний
Лактозопозитивные кишечные палочки (ЛКП)	Не более 10 000 в 1 л **		Не более 5000 в 1 л
Колифаги (в бляшко-образовывающих единицах)	Не более 100 в 1 л		Не более 100 в 1 л
Жизнеспособные яйца гельминтов (аскарид, власоглавов, токсокар, фасциол), онкосферы тенеид и жизнеспособные цисты патогенных кишечных простейших	Не должны содержаться
Химические вещества	Не должны содержится в концентрациях, которые превышают ПДК или ОБУВ

* Содержание в воде взвешенных антропогенных веществ (хлопья гидроксидов металлов, которые образуются при очистки сточных вод, частиц асбеста, стекловолокна, капрона и др.) регламентируются в соответствии с п.п. 2.4 и 4.4 СанПиН № 4630-88

** Не распространяется на источники децентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Категория водопользования определяется исключительно учреждениями санитарно-эпидемиологической службы. СанПиН позволяют выпуск сточных вод лишь в том случае, если они при смешивании и разведении с водой водоема:

а) не влияют на физические свойства и органолептические показателя качества воды;

б) не увеличивают сверх допустимых границ минеральный состав воды;

в) не нарушают в водоеме процессы самоочистки;

г) не вносят в водоем патогенные микроорганизмы или вредные вещества в концентрациях, которые являются токсичными для населения, использующего воду для питья.

Требования СанПиН № 4630-88 распространяются на:

а) существующие сбросы всех видов производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод населенных пунктов, отдельных жилых домов и общественных сооружений, коммунальных, лечебно-профилактических, транспортных, сельскохозяйственных объектов, промышленных предприятий, в том числе шахтных вод, сбросных вод от водяного охлаждения, нефтедобычи, сброса вод с сельхозугодий и т.д.;

б) все запланированные сбросы сточных вод предприятий, которые строятся, реконструируются, или же на которых изменяется технология производства; все запланированные сбросы сточных вод канализации населенных пунктов и отдельных объектов;

в) сбросы ливневой канализации.

Выбор схемы очистки сточных вод

При выборе схемы очистки сточных вод основным критерием является объем сточных вод (табл.). Выделяют три группы очистных сооружений:

• первая - сооружения, использование которых целесообразно при производительности очистных станций свыше 10 000 м³/сут, используется в поселках городского типа и городах,

• вторая - от 25 до 10 000 м³/сут (малые очистные сооружения),

• третья - до 25 м³/сут (местные очистные сооружения).

Выбор очистных сооружений различной производительности, м³/сут

Свыше 10000	25 – 10000 (малые)	До 25 (местные)
Сооружения механической очистки
Песколовки Горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники	Песколовки	Септики
Сооружения биологической очистки
Поля фильтрации	Малые поля фильтрации	Поля подземной фильтрации
Поля орошения	Малые поля орошения	Поля подгрунтового орошения
Различные типы аэротенков	Биологические пруды	Фильтрующие колодцы
Различные типы биологических фильтров	Различные типы биологических фильтров	Песчано-гравийные фильтры Фильтрующие траншеи
	Циркуляционно-окислительные каналы	Биофильтры малой производительности

Каждое сооружение рассчитывается на определенную гидравлическую нагрузку или концентрацию веществ в сточных водах. Показателем степени очистки может служить концентрация веществ в сточных водах, которые выходят из очистных сооружений.

Необходимо внимательно подходит к решению вопроса о возможности использования грунтовых методов очистки. При наличии земельных участков и благоприятных климатических условий этому методу следует предоставлять преимущество, потому что он позволяет решать ряд важных хозяйственных задач:

1) уменьшить забор естественных вод на орошение сельхозугодий;

2) более рационально использовать водные ресурсы в народном хозяйстве;

3) исключать непосредственный сброс очищенных и неочищенных сточных вод в водный объект;

4) способствовать получению высоких урожаев сельхозкультур;

5) повышать плодородие грунта;

6) улучшать кормовую и питательную ценность выращиваемой продукции за счет увеличения содержания углеводов, протеина, азота, фосфора, калия.

Осадки сточных вод

На очистных сооружениях должны надежно обеззараживаться и утилизироваться осадки сточных вод из отстойников. Показание к выбору методов и схем обработки осадков приведено в табл.

Выбор методов и схем обработки осадков сточных вод при различной производительности очистной станции, м³/сут

100000	10000 – 100000	25 – 10000	До 25
Метод анаэробной стабилизации: илоуплотнитель, метантенк, иловые площадки, сельскохозяйственные поля	Термомеханичний метод: илоуплотнитель, вакуум-фильтр, термическая сушка, сельскохозяйственные поля; илоуплотнитель, фильтр-пресс, термическая сушка, сельскохозяйственные поля Термический метод: илоуплотнитель, вакуум-сушка, сжигание	Метод анаэробной стабилизации: двухъярусный отстойник, иловые площадки, сельскохозяйственные поля Метод аэробной стабилизации: аэротенк, аэрационная секция, термическая обработка, сельскохозяйственные поля; аэротенк, аэрационная секция, компостирование, сельскохозяйственные поля	Метод анаэробной стабилизации: септик, подземные иловые площадки; септик, компостирование

Надежное обеззараживание осадков достигается при применении не одного, а нескольких методов. Анаэробная стабилизация обеспечивает стойкий эффект дегельминтизации, если сбраживание происходит в термофильных условиях. После аэробной стабилизации осадок нужно прогреть до 60°С или применить метод компостирования.

Контроль состава сточных вод и показатели эффективности работы очистных сооружений

Программа лабораторного исследования сточных вод (объем) зависит от определенных условий:

• вида сооружения,

• объекта исследования,

• тех заданий, которые стоят перед санитарной службой.

Например, в зависимости от объекта исследований определяют специфические показатели оценки эффективности работы разных очистных сооружений, которые приведено в табл.

Специфические показатели оценки эффективности работы очистных сооружений

Название сооружения	Объект исследования	Показатели, которые характеризуют эффективность работы
Песколовки	Песок	Влажность, гигроскопическая влажность, объемная масса
Первичные и двухъярусные отстойники	Сточная жидкость до и после выхода из сооружения	Влажность, гигроскопическая влажность, объемная масса. Прозрачность, объем и масса взвешенных частиц, количество яиц гельминтов
Поля орошения и фильтрации	Сточная жидкость и ее фильтрат	БПК, ХПК, азот аммонийный, нитратов, нитритов, перманганатная окисляемость
Биологические пруды	Вода прудов в направлении движения сточных вод	БПК, перманганатная окисляемость, ХПК, азот аммонийный, нитратов, нитритов, растворенный кислород
Сооружения искусственной биологической очистки	Сточная жидкость после выхода из первичных отстойников и биологически очищенная сточная жидкость	БПК, перманганатная окисляемость, ХПК, азот аммонийный, нитратов, нитритов, растворенный кислород
Сооружения по обеззараживанию сточных вод	Сточная жидкость до и после обеззараживание	Микробное число, коли-индекс, остаточный хлор

Приведенные показатели нужно учитывать при изучении эффективности работы тех или других сооружений. Включение в программу дополнительных показателей требуется в аварийных случаях. По эпидемическим показателям исследование осуществляется на всех этапах очистки (наличие патогенных микроорганизмов). Химические вещества детальнее изучают при анализе промышленных сточных вод, которые сбрасываются конкретными предприятиями.

Полный анализ сточных вод включает определение таких параметров:

• температура,

• интенсивность запаха,

• цветность,

• рН,

• прозрачность,

• объем и масса оседающих веществ,

• взвешенные вещества и потеря массы при их прокаливании,

• азот общий, аммонийный, нитритов, нитратов,

• перманганатя окисляемость,

• бихроматная окисляемость (ХПК),

• биохимическое потребление кислорода (БПК₅, БПК₂₀),

• растворенный кислород,

• хлориды, фосфаты,

• фториды,

• свободный хлор,

• специфические ингредиенты, которые характеризуют присутствие промышленных сточных вод, - железо, медь, хром, цинк, свинец, СПАВы, микробное число, коли-индекс, по эпидемическим показателям выявляют наличие патогенных микроорганизмов.

Полный анализ сточных вод выполняют при поступлении их на очистную станцию и после всех этапов очистки, а также анализируют воду водных объектов, в которые выпускаются очищенные сточные воды. Полный анализ должен выполняться ведомственной лабораторией не реже одного раза в декаду, лабораториями СЭС - по специальным графикам, но не реже одного раза в квартал.

Сокращенный анализ сточных вод осуществляют ежедневно для оперативного ведомственного контроля за работой очистных сооружений. Он включает такие определения:

• прозрачность,

• рН,

• объем и масса взвешенных и оседающих веществ,

• их потеря при прокаливании,

• растворенный кислород (очищенная вода),

• БПК5,

• ХПК,

• микробное число,

• коли-индекс,

• яйца гельминтов,

• наличие патогенных микроорганизмов по эпидемическим показателям,

• химические вещества, которые сбрасываются со сточными водами конкретного предприятия.

Анализ осадка сточных вод и ила, которые поступают в метантенки и выгружаются после брожения, ведется по полной и сокращенной программе. Полный анализ осадка сточных вод и ила включает исследования:

• абсолютной и гигроскопической влажности,

• зольности,

• наличия веществ, которые экстрагируются эфиром и бензолом,

• углеводов,

• общего азота,

• белкового азота,

• фосфора,

• СПАВов,

• железа,

• меди,

• хрома,

• радиоактивных веществ,

• содержания яиц гельминтов.

Полный анализ делается один раз на квартал,

Сокращенный анализ осадка сточных вод и ила предусматривает определение:

• абсолютной и гигроскопической влаги,

• зольности.

По сокращенной программе анализируют осадок и ил при каждой загрузке и выгрузке метантенков.

А анализ газа делают раз в месяц для определения соотношения метана, водорода, кислорода, азота, сероводорода.

Текущий ведомственный лабораторный контроль за работой аэротенков, кроме исследования сточных вод до и после очистки, включает ежедневный контроль дозы активного ила (г/л и процент по объему) и содержания растворенного кислорода в очищенной воде (один-два раза в сутки). Качество ила контролируют, определяя два раза в декаду иловый индекс, скорость осаждения, количество простейших, потребность активного ила в кислороде. Кроме того, раз в месяц устанавливают гигроскопическую влажность, зольность, содержание общего азота, фосфора, уровень радиоактивности, наличие яиц гельминтов.

При проведении обеззараживания воды хлором ведомственная лаборатория должна не реже одного раза в месяц определять хлорпоглощение очищенных сточных вод и не реже четырех-пяти раз в сутки - количество остаточного хлора.

СЭС контролирует как объем выполнения анализов ведомственной лабораторией, так и их качество, периодически проверяя данные в своей лаборатории.