ВЫБОР ПЛОЩАДКИ ДЛЯ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ И СПОСОБОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Выбор площадки для строительства очистных сооружений производится в увязке с проектом планировки и застройки канализуемых объектов с учетом наивыгоднейших решений внешних коммуникаций (железной и автомобильной дорог, водо-, газо-, тепло- и электроснабжения очистной станции).

Площадка для строительства очистных сооружений располагается, как пркайило, с подветренной стороны для господствующих ветров теплого периода года по отношению к жилой застройке и ниже города по течению реки. Площадка должна иметь уклон, обеспечивающий самотечное движение сточной воды по очистным сооружениям и отвод дождевых вод. Грунты площадки должны допускать строительство сооружений без устройства дорогостоящих оснований. Площадку, как правило, надлежит выбирать на территории, незатапливаемой паводковыми водами, с низким уровнем грунтовых вод.

Очистные сооружения отделяются от границ застройки санитарно-защитными зонами (разрывами), размеры которых приведены в табл. 4.65.

Состав очистных сооружений выбирают в зависимости от требуемой степени очистки сточной воды, производительности очистной станции, особенностей состава поступающей на очистную станцию сточной воды, метода использования осадка и от других местных условий в соответствии с нормами проектирования очистных сооружений и технико-экономическими расчетами.

Местоположение    отдельных    сооружений и планировка    очистной станции должны обеспечивать наилучшую организацию технологического процесса очистки сточных вод и обработки осадка и рациональное использование территории. При этом решения по планировке и компоновке сооружений должны учитывать не только расчетный период, но и дальнейшее перспективное развитие очистной станции.

Применение полей орошения или полей фильтрации обусловливается не только наличием земельных участков, климатическими условиями и характером грунтов, но и рельефом участков и их отдаленностью. Устройство полей фильтрации при значительных расходах сточных вод вообще нецелесообразно ввиду их высокой стоимости и необходимости иметь большие площади, использование которых малоэффективно.

Дополнительно по теме канализация:

Компоновка и взаимное расположение сооружений производятся с учетом: а) возможности строительства по очередям и расширения в связи с увеличением притока сточных вод; б) обеспечения минимальной протяженности внутристанционных коммуникаций (лотков, каналов, дюкеров, трубопроводов и пр.); в) доступности для ремонта и обслуживания.

Сооружения располагаются по естественному уклону местности. Взаимное их высотное расположение устанавливается с учетом расчетных потерь напора в сооружениях, соединительных коммуникациях и измерительных устройствах.

При разработке проектов очистных станций рекомендуется рассматривать варианты объединения сооружений (блокировки) и укрупнения их размеров с целью уменьшения числа эксплуатационных единиц. Например, объединяются: решетки, котельная и материальный склад; преаэраторы с первичными отстойниками; первичные отстойники, аэро-тенки и вторичные отстойники; хлораторная и склад хлора; воздуходувная, иловая насосная станция и мастерские; контора и лаборатория; санпропускник и прачечная для рабочей одежды.

Сооружения для очистки сточных вод проектируются, как правило, открытыми.

В составе очистной станции предусматриваются:

а)         устройства для равномерного распределения сточных вод между

отдельными элементами очистных сооружений (обязательны распреде

лительные чаши или камеры перед отстойниками и метантенками с не

прерывной загрузкой; перед аэротенками может быть использован в

качестве распределительного устройства аэрируемый канал);

б)         устройства для выключения из работы, опорожнения и промывки

сооружений и трубопроводов при их ремонте, очистке и т. п.;

в)         устройства для аварийного сброса сточных вод до и после соору

жений механической очистки. К запорным приспособлениям на аварий

ных выпусках (обязательно запломбированным в нормальных услови

ях эксплуатации)  должен быть обеспечен свободный проход;

г)         устройства для замера количества сточных вод, сырого осадка,

Возвратного и избыточного активного ила, расхода воздуха, пара и

газа;

д)         установка автоматических пробоотборников и приборов, регист

рирующих качественные показатели сточной воды, ила и осадка.

Кроме основных производственных сооружений на территории станции в зависимости от местных условий располагаются вспомогательные и обслуживающие объекты: котельная, мастерские, воздуходувная, трансформаторные подстанции, склад хлора, проходная, гараж, административный корпус, лаборатория и др.

Производственно-вспомогательные службы проектируются в двух вариантах.

По первому варианту центральные базы служб эксплуатации не предусматриваются. Для технологического и санитарного контроля работы сооружений проектируются лаборатории с отделениями для физико-химического и бактериологического анализа и вспомогательными помещениями  (мойка посуды, весовая,  кладовая и др.)

Лаборатории располагаются в общем блоке с административно-бытовыми помещениями.

Для производства текущего и среднего ремонта оборудования предусматривается мастерская, в состав которой входят ремонтно-механи-ческое, электроремонтное отделения и аппаратная КИП.

В составе очистной станции предусмотрено помещение для стоянки одной специальной машины (ГАЗ-69), двух тракторов «Беларусь» со сменным бульдозерным и экскаваторным оборудованием и двух саморазгружающихся тракторных прицепов для вывозки осадка.

Для хранения нормативных запасов строительных материалов, резервного оборудования и арматуры предусмотрен склад, состоящий из закрытого и открытого (с навесом) отделений.

Мастерские, помещение для стоянки машин и склад проектируются в общем здании.

По второму варианту при наличии центральной базы служб эксплуатации для оперативного обслуживания нужд очистной станции предусматриваются: помещения для хранения проб, анализируемых в центральной лаборатории, и лаборатории для производства основных анализов; мастерская, в которой установлены верстаки и настольные металлорежущие станки; помещение для стоянки одной специальной автомашины (ГАЗ-69); промежуточный склад материалов и оборудования.

В производственных зданиях очистной станции предусматриваются санузлы и помещения для дежурного персонала.

Гардеробы для уличной и рабочей одежды, душевые, кладовые, помещения для стирки и сушки одежды, буфет, помещения для административно-управленческого персонала размещаются в блоке административно-бытовых помещений и лаборатории. В этом же блоке размещается центральный диспетчерский пункт станции.

Электроснабжение основных токоприемников станции предусмотрено по 2-й категории надежности питания с допустимым перерывом не свыше получаса  (электроснабжение от двух независимых источников).

На площадке проектируется трансформаторная подстанция на два трансформатора, причем мощность каждого из них обеспечивает потребности всех токоприемников 2-й категории (по аварийному графику) и 50% потребности токоприемников 3-й категории.

Для обслуживания абонентов очистных сооружений предусматривается система телефонизации.

Для теплоснабжения проектируются котельные с водогрейными котлами. Теплоносителем является вода с температурой 95—70° С. Тепло расходуется на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Вода для горячего водоснабжения поступает из бойлерной. В варианте с метантенками (для подогрева осадка) в котельной устанавливаются паровые котлы типа ДКВР.

В топочные устройства котлов вносятся изменения, обеспечивающие их работу как на природном газе, так и на газе метантенков, что исключает необходимость строительства газгольдеров в составе очистной станции.

Теплосеть прокладывается в подземных каналах из сборных железобетонных элементов.

На площадке очистных сооружений предусматривается хозяйственно-противопожарный и технический водопровод. В системе технического водопровода используется вода после вторичных отстойников.

Территория станции должна быть ограждена забором или изгородью на высоту не менее 1,2 м, благоустроена и освещена. В зависимости от местных условий в проекте могут предусматриваться мероприятия по защите сооружений от снежных заносов и паводковых  вод.

Типы очистных сооружений выбираются в зависимости от необходимой степени очистки и расхода сточных вод.

Степень очистки устанавливается органами Государственного санитарного надзора.

В зависимости от количества сточных вод, подлежащих очистке, рекомендуются следующие типы очистных сооружений:

1.         Для механической очистки:

а)         до 25 м3/сутки — септики и установка для дезинфекции хлорной

известью;

б)         до 4200 м3/сутки — решетки-дробилки, песколовки, двухъярусные

отстойники, установка для дезинфекции и сооружения для обработки

осадка (иловые площадки);

в)         до 10 000 м3/сутки — решетки-дробилки и резервная решетка с

механическими граблями, песколовки с круговым движением воды,

вертикальные отстойники или осветлители с естественной аэрацией,

хлораторные установки, контактные резервуары и сооружения для об

работки осадка   (механическое обезвоживание или иловые площадки);

г)         более 10 000 м3/сутки — решетки с механической очисткой и уда

лением отбросов ленточным транспортером в контейнеры, песколовки

с гидроциклонами для отмывки песка, горизонтальные или радиальные

отстойники, сблокированные с преаэраторами, хлораторные установки,

контактные резервуары, сооружения для обработки осадка (метантен-

ки и иловые площадки; механическое обезвоживание сырого осадка

на центрифугах или вакуум-фильтрах; обеззараживание осадка путем

нагрева инфракрасными горелками или компостированием осадка;

термическая сушка осадка методом встречных газовых струй).

2.         Для биологической очистки сточных вод в составе сооружений

очистной станции дополнительно к сооружениям механической очист

ки и обработки осадка рекомендуется применять:

а) при  количестве  сточных  вод  до  25  м3/сутки — поля  подземной

фильтрации, биологические пруды, циркуляционно-окислительные каналы, компактные аэрационные установки со стабилизацией активного ила;

б)         до 4200 м3/сутки — поля орошения, поля фильтрации и высоко-

нагружаемые биофильтры или аэротенки со стабилизацией активного

ила;

в)         до 10 000 м3/сутки — поля орошения; при отсутствии земельных

участков — высокопроизводительные аэротенки с механической аэраци

ей, сблокированные со вторичными отстойниками, и с аэробной мине

рализацией избыточного активного ила;

г)         более 10 000 м3/сутки — аэротенки с неравномерно рассредото

ченным впуском сточной воды, аэротенки-смесители, аэротенки-вытес-

нители с механической или пневматической аэрацией и для станций до

50 000 м3/сутки с аэробной стабилизацией избыточного активного ила

в минерализаторах.

Доочистка сточных вод производится в биологических прудах, при отсутствии достаточных площадей — на песчаных и двухслойных фильтрах или микрофильтрах.

Обеззараживание очищенной сточной воды при применении вместо жидкого хлора электролитического гипохлорита натрия осуществляется в электролизерах ЭН-100 на очистных станциях с пропускной способностью до 50 тыс. м3/сутки. Обеззараживание с применением жидкого хлора осуществляется на очистных станциях независимо от их пропускной способности. На станциях очистки пропускной способностью до 50 000 м3/сутки при соответствующем обосновании допускается применять аэробную стабилизацию как избыточного активного ила, так и смеси его с осадком из первичных отстойников.

Аэробная стабилизация должна осуществляться в сооружениях типа аэротенков, называемых стабилизаторами. При продолжительности аэрации неуплотненного избыточного активного ила 7—10 суток распад беззолького вещества следует принимать соответственно 20—30%, удельный расход воздуха—1 м3/м3 рабочей емкости сооружений в 1ч; при продолжительности аэрации смеси ила с осадком первичных отстойников 10—12 суток распад беззольного вещества соответственно 30—40%, удельный расход воздуха—1,2—1,5 м3/м3 рабочей емкости сооружения в 1 ч.

Отстаивание стабилизированных осадков следует производить в течение 1,5—2 ч в специально выделенной зоне, устраиваемой внутри аэрационного сооружения, или в отдельных отстойниках. Иловая вода должна направляться в аэротенки.

В отдельных случаях допускается аэробная стабилизация избыточного активного ила производственных сточных вод. Расчетные данные при этом надлежит определять экспериментально.

Стабилизированные осадки следует подвергать дальнейшей обработке так же, как осадки, сброженные в мезофильных условиях.

Вопросы утилизации осадка имеют немаловажное значение и решаются при разработке общей схемы обработки осадка. На практике широко используется метод обезвоживания осадка путем его сушки в естественных условиях на иловых площадках. Наиболее правильным решением проблемы обработки осадка является переход на искусственные методы механического обезвоживания и термической сушки.

Наличие в осадке городских сточных вод соединений азота, фосфора, калия и микроорганизмов определяет целесообразность их использования в качестве органического удобрения (с предварительным сбраживанием и дегельминтизацией осадка).

Осадки городских сточных вод при норме внесения их около 7 т сухого вещества на 1 га сельскохозяйственных земель полностью удовлетворяют потребность сельскохозяйственных культур в азоте и фосфоре. Прирост урожая на почвах, удобренных обработанными осадками сточных вод, составляют: для зерновых и бобовых культур — около 30%, для кормовых и садовых — до 50%.

Ориентировочно можно считать, что применение осадков в качестве удобрений даст увеличение чистого дохода в сельском хозяйстве на 150—200 руб. с 1 га. Для условий Московской области, где количество образующихся осадков на станциях аэрации составляет 0,5—1% объема поступающей на очистные сооружения сточной воды, доход от использования осадков в сельском хозяйстве составит около 9 млн. руб. в год, т. е. превысит ежегодные капиталовложения на строительство сооружений по обработке осадка.

Для обработки осадка перспективными являются следующие схемы:

а)         механическое обезвоживание сырого осадка и дегельминтизация;

б)         тепловая безреагентная обработка осадков с последующим уп

лотнением и обезвоживанием на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах или

центрифугах;

в)         термообработка сырых и обезвоженных осадков и избыточного

ила в распылительно-кипящих сушилках.

В каждом отдельном случае выбор оптимальных решений и схем должен быть сделан только на основе всестороннего технико-экономического обоснования.

В качестве примера на  4.147 приведена технологическая схема работы станции аэрации с глубокой очисткой воды и обработкой осадка.

В схему включены высокопроизводительные аэротенки, сооружение аэробной стабилизации избыточного активного ила и фугата, установки по обезвоживанию осадка на центрифугах, установки   для  дегельминтизации обезвоженного осадка с применением аммиака. Для глубокой очистки воды приняты микрофильтры.

Основные технологические параметры обработки воды:

продолжительность пребывания в первичных отстойниках 1,8 ч;

доза ила в аэротенках 4 кг/м3;

продолжительность пребывания в аэротенках 3 ч;

расход кислорода на 1 кг снятой БПКб 1,1 кг;

продолжительность пребывания во вторичных отстойниках 2,3 ч.

Основные технологические параметры обработки осадка:

период аэробной стабилизации смеси ила с фугатом сырого осадка 12 суток;

нагрузка центрифуги, обрабатывающей сырой осадок, 4 м3/ч;

нагрузка центрифуг, обрабатывающих минерализованную смесь ила с фугатом сырого осадка, 11 м3/ч;

доза аммиака 3,6%, считая по сухому веществу осадка;

продолжительность обеззараживания осадка 10 суток.

В связи с повышением требований к качеству очистки сточных вод в последние годы все более широкое распространение получают методы доочистки сточных вод после биологической очистки. Дальнейшее изъятие из них твердых веществ производят механическими методами (в микроситах или в песчаных фильтрах). Если очищенные сточные воды сильно замутнены или требуется дальнейшее снижение содержания в них органических веществ, применяют доочистку в окислительных прудах.

Полная биологическая очистка сточных вод в аэротенках позволяет довести БПКполн сточных вод и содержание взвешенных веществ до 15 мг/л. Большее снижение содержания загрязнений требуется в случае сброса сточных вод в маломощные водоемы, особенно имеющие значение для рыбного хозяйства, а также для возможности последующего использования доочищенных сточных вод в промышленном водоснабжении.

Практика проектирования показывает, что в последнее время количество станций, для которых устанавливаются повышенные требования к качеству очистки сточных вод, возрастает. В отдельных случаях такие требования водохозяйственных и рыбохозяйственных органов не имеют достаточного технико-экономического обоснования, в целом же тенденцию постепенного роста степени очистки следует признать закономерной.

Наиболее простым и экономичным способом доочистки является биологическая очистка в прудах, которая находит повсеместное применение. Однако для средних и крупных станций пропускной способностью свыше 17—25 тыс. м3/сутки применение биопрудов зачастую невозможно из-за отсутствия достаточных площадей (необходимая площадь для доочистки 1000 м3 сточной воды с учетом работы в зимнее время доходит до 1 га).

Кроме того, биопруды подвержены зарастанию водорослями, требуют трудоемкой очистки от осадка и т. д. Поэтому для станции пропускной способностью свыше 25 тыс. м3/сутки целесообразно производить доочистку в искусственных условиях.

Опыт показывает, что наиболее рациональным методом обработки сточных вод, прошедших полную биологическую очистку, является фильтрация на песчаных фильтрах, защищенных от попадания плавающих веществ. Для защиты фильтров целесообразно применять барабанные сетки, обеспечивающие задержание взвешенных частиц размером 0,5 мм и более.

Для фильтрации сточной воды могут быть использованы фильтры с двухслойной загрузкой (песок и дробленый антрацит) и контактные осветлители. В случае применения двухслойных; фильтров для отмывки верхних слоев загрузки используется система поверхностной промывки. В случае применения осветлителей следует использовать контактные осветлители типа КО-3, имеющие водовоздушную промывку. Эти осветлители дают возможность более полно отмыть загрузку и повысить скорость фильтрования.

Для борьбы с биообрастанием загрузки предусматривается возможность хлорирования воды перед фильтрами повышенными дозами хлора.

Достигается особенно эффективная доочистка, если помимо БПК и взвешенных веществ из сточных вод удаляется фосфор, который создает благоприятные условия для развития водорослей в водоемах и биообрастаний в трубопроводах. Для удаления фосфора необходимо введение коагулянтов (солей железа или алюминия), однако это значительно усложняет и удорожает процесс доочистки.

Оценка эффективности биологической очистки сточных вод и определение необходимой степени разбавления остаточных загрязнений производятся по следующим показателям: БПКполн, концентрации взвешенных веществ, общей минерализации, содержанию хлоридов, тяжелых металлов, нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, фенолов.

БПКполн сточных вод после полной биологической очистки не должно превышать 15 г/м3 (табл. 4.66). Однако данные о работе очистных станций рада городов и промышленных предприятий показывают, что после очистки БПК5=12…30 г/м3, т. е. БПКш>лн=18…45 г/м3.

На московских станциях полной биологической очистки сточных вод БПК5 = 9.. 15г/м3 (БПКполн= 13,5 …23 г/м3). Концентрация взвешенных веществ составляла 9,8—20,5 г/м3, растворенного кислорода 4,9— 8,7 г/м3.

Опыт эксплуатации Курьяновской станции аэрации (КСА) показывает, что за весь период эксплуатации БПКб составляло 8—16 г/м3, концентрация взвешенных веществ—12—20 г/м3 и растворенного кислорода— 4,3—5,2 г/м3. На этой станции построены сооружения для доочистки городских сточных вод пропускной способностью 600 тыс. м3/сутки на первую очередь с последующим развитием до 1 млн. м3/сутки с целью использования очищенной воды для производственного водоснабжения. В составе станции имеются сооружения для транспортирования воды на промышленные предприятия, расположенные в прилегающем районе. Максимальное использование очищенных сточных вод для промышленного водоснабжения позволяет в значительной степени сократить потребление воды питьевою качества из городского водопровода и уменьшить сброс очищенных городских сточных вод в водоемы, что значительно снижает капитальные и эксплуатационные затраты на водохозяйственное строительство, а также улучшает санитарное состояние водоемов.

Следует указать, что использование городских очищенных сточных вод в системах производственного водоснабжения возможно только в случае их полной санитарно-гигиенической безопасности и практически осуществляется в районах с высокоразвитой промышленностью и ограниченными водными ресурсами. Очищенные воды используются для охлаждения в закрытых тешюобменных аппаратах, для питания котлов, для тушения кокса, смывания и гидротранспортирования окалины, в машиностроительной и металлургической промышленности и для некоторых других целей, за исключением предприятий пищевой    промышленности.

В перспективе намечается приток дождевых вод на очистные сооружения общесплавной и полураздельной канализации. Концентрацию основных загрязнений дождевых и талых вод определяют по данным физико-химических анализов стока этих вод или соответствующими расчетами.

При определении концентрации загрязнений расчетом следует учитывать:

среднее многолетнее выпадение атмосферных осадков по сезонам года;

распределение по территории объекта разного рода поверхностных покровов;

интенсивность движения транспорта по улицам;

режим уборки уличного смета, снега и скола;

количество оседающих аэрозолей из воздушного бассейна.

В расчетах концентрации загрязнений дождевых и талых вод, поступающих с территории промышленных предприятий, следует дополнительно учитывать попадание в поверхностный сток отходов производства и оседающих продуктов промышленных выбросов.

При отсутствии необходимых данных о составе дождевых и талых вод для предварительных расчетов допускается принимать: в стоках с территории населенных пунктов среднюю концентрацию взвешенных веществ 200—400 мг/л, БПКполн:==40… 60 мг/л, концентрацию загрязнений в стоках с территорий промышленных предприятий по данным аналогичных предприятий.

При проектировании общесплавной и полураздельной систем канализации для очистки сточных вод следует предусматривать такие же сооружения и методы очистки, как и для очистки бытовых сточных вод. Приток дождевых вод на очистные сооружения общесплавной и полураздельной канализации определяется величиной коэффициента разбавления на ливнеспуске, устраиваемом до очистных сооружений или до главной насосной станции.

Отдельные сооружения общесплавной и полураздельной канализации необходимо рассчитывать с учетом ряда особенностей, связанных с периодическим поступлением дождевых вод.

Решетки и песколовки должны быть рассчитаны на суммарный приток бытовых и дождевых вод, при этом песколовки рассчитываются на задержание частиц крупностью 0,15—0,2 мм, объем осадка принимается 0,03—0,04 л/сутки на фактического или эквивалентного жителя, влажность осадка 60%.

Отстойники первичные и двухъярусные рассчитываются на приток в сухую погоду, при суммарном притоке допускается снижение эффективности отстаивания при продолжительности его не менее 0,75—1 ч; аэротенки — на суммарный приток и проверяются на эффект очистки в сухую погоду; высоконагружаемые биологические фильтры при коэффициенте разбавления свыше «0=0,5 — на суммарный приток и проверяются на эффект очистки в сухую погоду; вторичные отстойники — на суммарный приток и проверяются на эффект очистки в сухую погоду. Сооружения для обработки осадка (иловые камеры двухъярусных отстойников и осветлителей-перегнивателей, метантенки, иловые площадки, сооружения для механического обезвоживания и термической сушки) рассчитываются по количеству осадка, образующегося в сооружениях при поступлении дождевых вод: ориентировочно объем сооружений принимается на 10—20% больше по сравнению с рассчитанным на приток в сухую погоду.

Распределительные и сборные трубопроводы и лотки на очистной станциирассчитываются на суммарный приток, в связи с чем предусматривается увеличение их пропускной способности на 20—25%.

Дождевые резервуары надлежит предусматривать при притоке на очистную станцию дождевых вод с коэффициентом разбавления более 1,5. Целесообразность их устройства должна быть определена технико-экономическим расчетом.

Метод и степень очистки дождевых вод при полной раздельной системе канализации решаются в каждом случае в зависимости от состава загрязнений и условий спуска в водоем на основе технико-экономических и санитарно-гигиенических показателей.

В большинстве случаев предусматривается только механическая очистка: решетки, песколовки, отстойники, реже микрофильтры и гидроциклоны.

Естественная биологическая очистка на полях фильтрации или земледельческих полях орошения допускается в исключительных случаях. Очистные сооружения дождевых вод при полной раздельной системе канализации рассчитываются на расчетный приток дождевых вод, поступающих на эти сооружения. До очистных сооружений устраивается ливнеспуск (с регулируемым водосливом) для сброса дождевых вод с периодом однократного превышения расчетных интенсивностей большим, чем принятый при расчете сети.

Для уменьшения расчетного притока дождевых вод на очистные сооружения допускается предусматривать регулирующие резервуары и пруды-накопители, а также использование свободной емкости подводящих к очистной станции транзитных коллекторов.

При расчете сооружений механической очистки дождевых вод при раздельной системе канализапии следует принимать:

количество задерживаемых частиц крупностью 0,15—0,2 мм — 20— 30% начального содержания;

продолжительность отстаивания — 0,75—1 ч;

эффект осветления — по кинетике выпадения взвешенных частиц, но не более 50%.