Очистные сооружения: что такое очистка сточных вод? Очистка сточных вод городов

Все то, что сливают жители столицы в раковины и унитазы, в конечном итоге превращается в миллионы кубометров сточных вод. Сбрасываются они вот уже много лет в Москва-реку. Для их очистки в городе построены две крупные станции аэрации: в Люберцах и в районе Печатников. При этом Курьяновские очистные сооружения, действующие в ЮВАО (юго-восточном автономном округе), являются старейшими и самыми крупными.

Общее описание объекта

В районе, обслуживаемом станцией, проживает просто огромное количество людей — более 6 млн человек. К тому же поблизости расположено несколько производственных предприятий. Поэтому ежедневно станция принимает поистине колоссальное количество стоков — порядка 1.8 млн м 3. Из них 20% приходится на жилой сектор, а 80 % - на производственный. Расположена Курьяновская станция в в промзоне района Печатники, в левобережной пойме Москвы-реки. К настоящему времени этот важный объект является одним из крупнейших в Европе.

Всего в состав этого комплекса входит три блока (НКОС), каждый из которых может использоваться для обработки 1 млн м 3 стоков в сутки. Таким образом, в общей сложности Курьяновские очистные сооружения рассчитаны на нагрузку в 3 млн м 3 за 24 часа.

Немного истории

Первые объекты на этой станции были возведены в 1939 г. Однако из-за начавшейся ВОВ работы были надолго приостановлены. Состоялся пуск Курьяновских очистных сооружений только в 1950 году. В то время станция, как и любой другой комплекс подобного назначения, находилась очень далеко от города — среди степей и лесов, рядом с несколькими некрупными заводами. Однако постепенно площадь Москвы увеличивалась, и в конце концов станция оказалась внутри ее границ. Причем окружена она уже была не только промышленными предприятиями, по-прежнему функционирующими в этой местности, но и жилыми кварталами.

Конечно же, увеличение нагрузки сделало первоначальную проектную мощность этого объекта недостаточной. Поэтому в 70-х годах прошлого века «Мосводоканал» очистные сооружения в районе Печатников решил расширить. В непосредственной близости от старого комплекса была возведена Новокурьяновская станция, состоящая уже из двух, более современных блоков. Одновременно с их возведением был протянут и новый отводящий канал.

Конечно же, со временем морально устарели конструкции и новой станции. Поэтому в 2011 г. началась их масштабная модернизация. К настоящему времени эти работы уже закончены.

Район Печатники (Москва)

Площадь этой части столицы в общей сложности составляет 17.89 км 2 . Состоит район Печатники из 30 улиц. К настоящему времени в непосредственной близости от Курьяновских очистных сооружения проживает порядка 75 тыс. человек.

Для проживания район Печатники на данный момент считается подходящим очень неплохо. Инфраструктура здесь развита очень хорошо, к примеру, имеются две станции метрополитена и четыре — курского направления МЖД. Еще недавно покупать квартиры в районе Печатники никто особенно не хотел. Все дело было в отвратительном запахе, распространявшимся с очистных сооружений. Однако совсем недавно эта проблема была полностью решена. О том, как именно, поговорим чуть ниже.

Конструкция станции

Курьяновский комплекс, таким образом — это самые крупные Начинается процесс обработки стоков на этом объекте с одной из трех приемных камер, напрямую связанных с коллекторами городской канализации. Отсюда поток нечистот по подземным трубопроводам распределяется по НКОС станции (через здание решеток). Сегодня стоки в основном поступают в один из двух блоков новой станции. Каждая сточная магистраль, подающая стоки на НКОС, может перекрываться собственной Перед тем как поступить на блок очистки, стоки подаются в Здание решеток для первичной механической обработки. Затем они перекачиваются в песколовки. Далее стоки поступают последовательно:

в первичные отстойники;

аэротенки;

во вторичные отстойники;

в выпускную камеру.

Воздух в аэротенки подается из огромного машинного зала, оборудованного турбодувками большой мощности. Ил из отстойников поступает в специальный метантенки, где происходит его брожение. Выделившийся в результате этого процесса газ используется на построенной рядом небольшой ТЭС. Такое интересное техническое решение позволило обеспечить Курьяновские очистные сооружения собственной электроэнергией на 60 %. На заключительном этапе уже полностью очищенная вода поступает по отводному каналу в Москву-реку. По всей территории станции стоки проходят самотеком. Для этого каждый последующий комплекс очистного оборудования располагается чуть ниже предыдущего.

Как происходит механическая очистка

Собственно сама технология обработки стоков инженерами ООО «Водоканал» (Москва) была продумана до мелочей. В Здании решеток проходят первичную обработку. Здесь из них удаляются крупные механические примеси. Для этого их пропускают через специальные решетки. Последние представляют собой нечто вроде большого контейнера, закрепленного непосредственно в потоке воды. Отобранный крупный мусор — мятый пластик, пробки от бутылок, куски полиэтилена, листва, трава и т. д. — по конвейерной ленте направляют на утилизацию. Как ни странно, больше всего проблем работникам этого цеха доставляют обычные ватные палочки для ушей. Размеры у них в поперечном направлении очень небольшие, а поэтому они легко проходят сквозь решетки контейнеров.

Здание первичной механической очистки разделено на две части. Каждая из них обслуживает свой блок новой станции. После Здания решеток сточные воды поступают в специальные песколовки для очистки от мелкого механического мусора. Отделенная от стоков нерастворимая минеральная взвесь в дальнейшем отмывается и поставляется на заводы, занимающиеся изготовлением строительных смесей, тротуарной плитки и т. д.

Биологическая очистка

Конечно же, для качественного очищения воды удалить из нее обычный мусор и разного рода механические примеси недостаточно. Курьяновские станции аэрации — современный комплекс, стоки на котором подвергаются еще и биологической очистке. После песколовок они поступают в первичные отстойники. Здесь оставшиеся в воде взвешенные частицы под действием силы тяжести оседают на дно. На каждом блоке НКОС оборудовано по 8 таких бассейнов.

После отстойников вода подается в аэротенки. Так называют специальные емкости, содержащие биологически активный ил. Живущие в нем бактерии начинают активно перерабатывать оставшуюся в воде грязь. По сути, такой же процесс происходит и в естественных водоемах. Однако на станции процедура очистки выполняется гораздо быстрее. Технология биологической обработки на КОС предусматривает подачу в аэротенки сильного потока воздуха. Он и является естественным стимулятором активности бактерий. Комплекс очистки сточных вод на станции включает в себя, как уже упоминалось, и построенный для этой цели машинный зал. Именно отсюда в аэротенки и поступает необходимый бактериям воздушный поток.

Основной сложностью этого этапа очистки является необходимость обеспечения бесперебойной работы трубодувок. Дело в том, что без воздуха живущие в иле аэротенков бактерии могут погибнуть в течение всего нескольких часов. Восстанавливается же их популяция очень долго — на протяжении нескольких месяцев.

После аэротенков уже практически чистая вода поступает во вторичные отстойники. На этом этапе происходит удаление из нее остатков уже самого активного ила. На дне каждого вторичного отстойника работает специальный механизм — илосгребатель. Этот инструмент собирает осадок в большой лоток. Далее ил вывозится на специальные полигоны, расположенные в 60 км от столицы.

Использование метана

Находящийся в аэротенках ил постоянно размножается. Образующиеся излишки частично консервируются. В последующем они могут использоваться вторично. Основную же часть «лишнего» ила направляют на сбраживание в специальные полуподземные резервуары — метантенки. Здесь ил разогревают до 54 о С, в результате чего в нем начинает происходить реакция с выделением газа. Образовавшийся метан поступает на ТЭС для выработки электроэнергии.

ТЭС

ТЭС Курьяновской очистной станции (район Печатники, Москва) является сооружением поистине уникальным. Аналогов подобного сооружения нет нигде в мире. Построить этот объект решили в 2005 году, после крупной аварии, в результате которой обесточенной оказалась половина Москвы, в том числе и машинный зал КОС. В тот день бактерии в аэротенках не получали необходимого им воздуха около трех часов. Постройка ТЭС полностью исключила возможность повторения такой неприятной ситуации.

Как проводится анализ сточных вод

Конечно же, качество сбрасываемой в Москву-реку воды на станции периодически проверяется. Механические исследования проводятся поэтапно, по следующим параметрам:

цветности;

температуре;

степени прозрачности.

Первый параметр измеряется в градусах платинокобальтовой шкалы. Температура, запах и прозрачность — по шрифту. Химический анализ сточных вод выполняется на реакцию pH и доли различных примесей. По последнему признаку сточные воды могут подразделяться на четыре категории:

коммунальные стоки (сухой остаток — менее 500 мг/л);

Химический и микробиологический состав стоков, сбрасываемых Курьяновской станцией в районе ЮВАО (Москва), полностью соответствует нормативам СанПиН 2.1.5.980-00.

Куда деваются отходы

Из вторичного отстойника уже полностью очищенная вода поступает в выпускную камеру. Далее она подается в отводящий канал, соединенный с Москвой-рекой, общая длина которого составляет 700 м. Еще недавно на этом очистка стоков завершалась. Но несколько лет назад на канале было построено новое здание дезинфекции. Здесь дополнительно обеззараживают с помощью ультрафиолета. После такой обработки в воде погибают разного рода патогенные микроорганизмы. То есть в Москву-реку воду Курьяновские очистные сооружения теперь сбрасывают не только хорошо очищенной, но и полностью обеззараженной. Это способствует значительному улучшению экологической обстановки в столице.

Рыба в канале

Качество стоков на Курьяновской станции, деятельность которой контролирует ООО «Водоканал» (Москва), действительно находится на самом высоком уровне. Об этом говорит хотя бы тот факт, что в отводящем канале комплекса живет просто огромное количество рыбы. Когда-то ее ловом занимались многие местные жители. Однако не так давно вход на станцию для посторонних закрыли. За порядком здесь теперь следят охранники, не пуская на территорию не только любителей рыбной ловли, но и местных мальчишек.

Запах

К настоящему времени каких-либо проблем, связанных с очистными сооружениями, москвичи, выбравшие для проживания район Печатники, не испытывают. Но еще совсем недавно с территории этого объекта по всей округе распространялся крайне неприятный резкий запах. В 2012 году, после неоднократных обращений жителей в администрацию района и Москвы, было принято решение о реконструкции станции. В результате приемные камеры, расположенные на входе, почти по всей поверхности были закрыты

Предотвратить распространение запаха от первичных отстойников также решили с помощью крышки. Но в этом случае были использованы металлические листы. К настоящему времени эти емкости закрыты сразу двумя крышками — плавающей понтонной и верхней консольной. Курьяновские станции аэрации — единственный в мире комплекс, на котором используются подобные эффективные и недорогие конструкции. Некоторые уже частично разрушившиеся отстойники в ходе модернизации были ликвидированы.

Прежде чем проектировать очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод или стоков иных типов, важно выяснить их объем (количество стоков, образующихся за определенный период времени), наличие примесей (токсичных, нерастворимых, абразивных и пр.) и другие параметры.

Виды сточных вод

Очистные сооружения сточных вод устанавливаются на стоки различных типов.

Хозяйственно-бытовые стоки – это сливы из сантехнических приборов (умывальников, моек, унитазов и пр.) жилых зданий, в том числе, и частных домов, а также учреждений, общественных зданий. Хозяйственно-бытовые стоки опасны как питательная среда для болезнетворных бактерий.
Производственные стоки образуются на предприятиях. Категория характеризуется возможным наличием разнообразных примесей, некоторые из которых значительно затрудняют процесс очистки. Очистные сооружения промышленных сточных вод обычно сложны по конструкции и имеет несколько ступеней очистки. Комплектность таких сооружений подбирается в соответствии с составом стоков. Промышленные сточные воды могут быть токсичными, кислотными, щелочными, имеющими механические примеси и даже радиоактивными.
Ливневые стоки из-за способа образования называются также поверхностными. Их также именуют дождевыми или атмосферными. Стоки данного типа – это жидкость, образующаяся на крышах, дорогах, террасах, площадях при выпадении осадков. Очистные сооружения ливневых сточных вод обычно включают несколько ступеней и способны удалять из жидкости примеси различного типа (органические и минеральные, растворимые и нерастворимые, жидкие, твердые и коллоидные). Ливневые стоки – наименее опасные и наименее загрязненные из всех.

Виды очистных сооружений

Для того, чтобы понять, из каких блоков может состоять комплекс очистки, следует знать основные виды очистных сооружений для сточных вод.

К ним относятся:

механические сооружения,
установки биоочистки,
кислородонасыщающие установки, обогащающие уже очищенную жидкость,
адсорбционные фильтры,
ионообменные блоки,
электрохимические установки,
оборудование физико-химической очистки,
обеззараживающие установки.

К оборудованию для очистки стоков можно причислить и сооружения и резервуары для складирования и хранения, а также для обработки отфильтрованного осадка.

Принцип работы комплекса очистки сточных вод

В комплексе может быть реализована схема очистных сооружений сточных вод с наземным или подземным исполнением.
Очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод устанавливаются в коттеджных поселках, а также в небольших населенных пунктах (150-30 000 человек), на предприятиях, в районных центрах и пр.

Если комплекс устанавливается на поверхности земли, он имеет модульное исполнение. Для того, чтобы минимизировать повреждения, снизить расходы и трудозатраты на ремонт подземных конструкций, их корпуса изготавливают из материалов, прочность которых позволяет противостоять давлению грунта и подземных вод. Кроме прочего, такие материалы отличаются долговечностью (до 50 лет службы).

Чтобы понять принцип работы очистных сооружений сточных вод, рассмотрим, как функционируют отдельные ступени комплекса.

Механическая очистка

Эта ступень включает в себя следующие типы сооружений:

первичные отстойники,
пескоуловители,
сорозадерживающие решетки и т.п.

Все эти приспособления предназначены для устранения взвесей, крупных и мелких нерастворимых примесей. Самые крупные включения задерживаются решеткой и попадают в специальный съемный контейнер. Так называемые песколовки обладают ограниченной производительностью, поэтому при интенсивности подачи стоков на очистные сооружения более 100 куб. м. в сутки, целесообразно устанавливать параллельно два приспособления. В этом случае их эффективность будет оптимальной, пескоуловители смогут задерживать до 60% взвеси. Задержанный песок с водой (песчаная пульпа) отводится на песковые площадки или в песчаный бункер.

Биологическая очистка

После удаления основной массы нерастворимых примесей (осветления стоков) жидкость для дальнейшей очистки поступает в аэротенк – сложное многофункциональное устройство с продленной аэрацией. Аэротенки разделятся на участки аэробной и анаэробной очистки, благодаря чему одновременно с расщеплением биологических (органических) примесей производится вывод из жидкости фосфатов и нитратов. Это существенно повышает эффективность работы второй ступени очистного комплекса. Активная биомасса, выделяемая из стоков, задерживается в специальных блоках, загруженных полимерным материалом. Такие блоки размещаются в зоне аэрации.

После аэротенка иловая масса переходит во вторичный отстойник, в нем происходит разделение на активный ил и очищенные стоки.

Доочистка

Доочистка сточных вод производится на самопромывных песчаных фильтрах или с помощью современных мембранных фильтров. На этом этапе количество взвешенных веществ, присутствующих в воде, сокращается до 3 мг/л.

Обеззараживание

Обеззараживание очищенных стоков выполняется методом обработки жидкости ультрафиолетом. Для повышения эффективности работы этой ступени очистные сооружения биологической очистки сточных вод оснащаются дополнительным воздуходувным оборудованием.

Стоки, прошедшие все ступени комплекса очистки, безопасны для окружающей среды и могут сбрасываться в водоем.

Проектирование очистных систем

Очистные сооружения производственных сточных вод проектируются с учетом следующих факторов:

уровня залегания грунтовых вод,
конструкции, геометрии, расположения подводящего коллектора,
комплектности системы (тип и количество блоков, определяемые заблаговременно на основании биохимического анализа стоков или их прогнозируемого состава),
расположения компрессорных установок,
наличия свободного подъезда для транспорта, который будет осуществлять вывоз мусора, задерживаемого решетками, а также для ассенизаторской техники,
возможного размещения вывода очищенной жидкости,
необходимости использования дополнительного оборудования (определяется наличием специфических примесей и другими индивидуальными особенностями объекта).

Важно: Очистные сооружения поверхностных сточных вод должны проектироваться только компаниями или организациями, обладающими сертификатом СРО.

Монтаж установок

Правильность монтажа очистных сооружений и отсутствие ошибок на этом этапе во многом определяют долговечность комплексов и их эффективность, а также бесперебойность работы – один из важнейших показателей.

Монтажные работы включают в себя следующие этапы:

разработка схем монтажа,
осмотр площадки и определение ее готовности к монтажу,
строительные работы,
подключение установок к коммуникациям и соединение их между собой,
пуско-наладочные работы, регулировка и настройка автоматики,
сдача объекта.

Полный комплекс монтажных работ (перечень необходимых операций, объем работ, требуемое для их выполнения время и другие параметры) определяются, исходя из особенностей объекта: его производительности, комплектности), а также с учетом характеристик места монтажа (тип рельефа, грунт, расположение грунтовых вод и др.).

Обслуживание очистных сооружений

Своевременное и профессиональное обслуживание очистных сооружений обеспечивает эффективность оборудования. Поэтому такие работы должны выполняться специалистами.

В комплекс работ входят:

удаление задержанных нерастворимых включений (крупного мусора, песка),
определение количества образующегося ила,
проверка содержания кислорода,
контроль работы по химическим и микробиологическим показателям,
проверка функционирования всех элементов.

Важнейшим этапом обслуживания локальных очистных сооружений является контроль работы и профилактика электрооборудования. Обычно к этой категории относятся воздуходувные машины и перекачивающие насосы. В аналогичном обслуживании нуждаются и установки ультрафиолетового обеззараживающего излучения.

→ Решения комплексов очистных сооружений

Примеры очистных сооружений крупнейших городов

Прежде чем рассматривать конкретные примеры очистных сооружений, необходимо определить, что означают понятия крупнейший, крупный, средний и малый город.

С определённой долей условности можно классифицировать города по числу жителей или с учётом профессиональной специализации по количеству сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Так для крупнейших городов с населением более 1 млн. чел количество сточных вод превышает 0,4 млн. м3/сут, для крупных городов с населением от 100 тыс. до 1 млн. чел количество сточных вод составляет 25-400 тыс. м3/сут. В средних городах проживает 50-100 тыс. человек, а количество сточных вод 10-25 тыс. м3/сут. В малых городах и посёлках городского типа число жителей от 3-50 тыс. человек (с возможной градацией 3-10 тыс. чел; 10-20 тыс. чел; 25-50 тыс. чел.). При этом расчётное количество сточных вод изменяется в достаточно широком диапазоне: от 0,5 до 10-15 тыс. м3/сут.

Доля малых городов в Российской Федерации составляет 90% от общего числа городов. Необходимо также учитывать, что система водоот-ведения в городах может быть децентрализованной и иметь несколько очистных сооружений.

Рассмотрим наиболее показательные примеры крупных очистных сооружений в городах Российской Федерации: Москва, Санкт-Петербург и Нижний Новгород.

Курьяновская станция аэрации (КСА) г. Москва. Курьяновская станция аэрация – старейшая и крупнейшая станция аэрации в России, на её примере можно достаточно наглядно изучить историю развития техники и технологии очистки сточных вод в нашей стране.

Площадь, занимаемая станцией, составляет 380 га; проектная производительность – 3,125 млн. м3 в сутки; из них почти 2/3 составляют хозяйственно-бытовые и 1/3 промышленные сточные воды. В составе станции имеются четыре самостоятельных блока сооружений.

Развитие Курьяновской станции аэрации началось в 1950 г. после введения в эксплуатацию комплекса сооружений пропускной способностью 250 тыс. м3 в сутки. На этом блоке была заложена промышленно-экспериментальная технологическая и конструктивная база, которая явилась основанием для разработок практически всех станций аэрации в стране, а также была использована при расширении самой Курьяновской станции.

На рис. 19.3 и 19.4 приведены технологические схемы очистки сточных вод и обработки осадков Курьяновской станции аэрации.

Технология очистки сточных вод включает следующие основные сооружения: решетки, песколовки, первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, сооружения для обеззараживания сточных вод. Часть биологически очищенных сточных вод проходит доочистку на зернистых фильтрах.

Рис. 19.3. Технологическая схема очистки сточных вод Курьяновской станции аэрации:
1 – решётка; 2 – песколовка; 3 – первичный отстойник; 4 – аэротенк; 5 – вторичный отстойник; 6 – плоское щелевое сито; 7 – скорый фильтр; 8 – регенератор; 9 – главное машинное здание ЦБО; 10 – илоуплотнитель; 11 – гравитационный ленточный сгуститель; 12 – узел приготовления раствора флокулянта; 13 – сооружения промводопровода; 14 – цех обработки песка; 75 – поступающая сточная вода; 16 – промывная вода со скорых фильтров; 17 – песковая пульпа; 18 – вода из цеха песка; 19 – плавающие вещества; 20 – воздух; 21 – осадок первичных отстойников на сооружения по обработке осадка; 22 -циркуляционный активный ил; 23 – фильтрат; 24 – обеззараженная техническая вода; 25 – техническая вода; 26 – воздух; 27 – сгущенный активный ил на сооружения обработки осадка; 28 – обеззараженная техническая вода в город; 29 – очищенная вода в р. Москва; 30 – доочищенная сточная вода в р. Москва

На КСА установлены механизированные решетки с прозорами 6 мм с непрерывно двигающимися скребковыми механизмами.

На КСА эксплуатируются песколовки трех типов – вертикальные, горизонтальные и аэрируемые. После обезвоживания и обработки в специальном цехе, песок можно использовать при строительстве дорог и для других целей.

В качестве первичных отстойников на КСА используют отстойники радиального типа диаметрами 33, 40 и 54 м. Проектная продолжительность отстаивания составляет 2 ч. Первичные отстойники в центральной части имеют встроенные преаэраторы.

Биологическая очистка сточных вод осуществляется в четырехко-ридорных аэротенках-вытеснителях, процент регенерации составляет от 25 до 50%.

Воздух для аэрации в аэротенки подаётся через фильтросные пластины. В настоящее время для выбора оптимальной системы аэрации в ряде секций аэротенков проходят испытания трубчатые полиэтиленовые аэраторы фирмы «Экополимер», тарельчатые аэраторы фирм «Грин-фрог» и «Патфил».

Рис. 19.4. Технологическая схема обработки осадков Курьяновской станции аэрации:
1 – загрузочная камера метантенка; 2 – метантенк; 3 – выгрузочная камера метантенков; 4 – газгольдер; 5 – теплообменник; 6 – камера смешения; 7 – промывной резервуар; 8 – уплотнитель сброженного осадка; 9 – фильтр-пресс; 10 – узел приготовления раствора флокулянта; 11 – иловая площадка; 12 – осадок первичных отстойников; 13 – избыточный активный ил; 14 – газ на свечу; 15 – газ брожения в котельную станции аэрации; 16 – техническая вода; 17 – песок на песковые площадки; 18 – воздух; 19 – фильтрат; 20 – сливная вода; 21 – иловая вода в городскую канализацию

Одна из секций аэротенков реконструирована для работы по одно-иловой системе нитри-денитрификации, в которой также предусмотрена система удаления фосфатов.

Вторичные отстойники, так же как первичные, приняты радиального типа, диаметрами 33, 40 и 54 м.

Доочистке подвергается около 30% биологически очищенных сточных вод, которые сначала проходят очистку на плоских щелевых ситах и далее на зернистых фильтрах.

Для сбраживания осадка на КСА используются заглубленные ме-тантенки диаметром 24 м из монолитного железобетона с земляной обсыпкой, наземные диаметром 18 м с термоизоляцией стен. Все метантенки работают по проточной схеме, в термофильном режиме. Выделяющийся газ отводится в местную котельную. После метантенков сброженная смесь сырого осадка и избыточного активного ила подвергается уплотнению. Из общего количества смеси 40-45% направляется на иловые площадки, а 55 -60% направляется в цех механического обезвоживания. Общая площадь иловых площадок составляет 380 га.

Механическое обезвоживание осадков осуществляется на восьми фильтр-прессах.

Люберецкая станция аэрации (ЛбСА) г. Москва. Более 40% сточных вод г. Москвы и крупных городов Московской области очищаются на Люберецкой станции аэрации (ЛбСА), расположенной в п. Некрасовка Московской области (рис. 19.5).

ЛбСА была построена в довоенные годы. Технологический про-цесс очистки заключался в механической очистке сточных вод и после-дующей очистке на полях орошения. В 1959 г. по решению правительства на месте Люберецких полей орошения было начато строительство станции аэрации.

Рис. 19.5. План очистных сооружений Люберецкой и Новолюберецкой станций аэрации:
1 – подача сточных вод на ЛбСА; 2 – подача сточных вод на НЛбСА; 3 – ЛбСА; 4 – НЛбСА; 5 – сооружения по обработке осадка; б – выпуски очищенных сточных вод

Технологическая схема очистки сточных вод на ЛбСА практически не отличается от принятой схемы на КСА и включает следующие сооружения: решетки; песколовки; первичные отстойники с преаэраторами; аэротенки-вытеснители; вторичные отстойники; сооружения по обработке осадка и обеззараживания сточных вод (рис. 19.6).

В отличие от сооружений КСА, большинство которых было построено из монолитного железобетона, на ЛбСА широко использовались сборные железобетонные конструкции.

После строительства и пуска в 1984 г. первого блока, а впоследствии и второго блока очистных сооружений Новолюберецкой станции аэрации (НЛбСА) проектная пропускная способность ЛбСА составляет 3,125 млн. м /сут. Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадка на ЛбСА практически ничем не отличается от классической схемы, принятой на КСА.

Однако в последние годы на Люберецкой станции проводят большие работы по модернизации и реконструкции очистных сооружений сточных вод.

На станции установлены новые зарубежные и отечественные мелкопрозорные механизированные решётки (4-6 мм), а также проведена модернизация существующих механизированных решёток по разработанной в МГП «Мосводоканал» технологии с уменьшением величины прозо-ров до 4-5 мм.

Рис. 19.6. Технологическая схема очистки сточных вод Люберецкой станции аэрации:
1 – сточная вода; 2 – решётки; 3 – песколовки; 4 – преаэраторы; 5 – первичные отстойники; 6 – воздух; 7 – аэротенки; 8 – вторичные отстойники; 9 – йлоуплотнители; 10 – фильтр-прессы; 11 – площадки хранения обезвоженного осадка; 12 – реагентное хозяйство; 13 – уплотнители сброженного осадка перед фильтр-прессами; 14 – узел подготовки осадка; 15 – метантенки; 16 – бункер песка; 17 – классификатор песка; 18 – гидроциклон; 19 – газгольдер; 20 – котельная; 21 – гидропрессы для обезвоживания отбросов; 22 – аварийный выпуск

Наибольший интерес вызывает технологическая схема II блока НЛбСа, которая представляет собой современную одноиловую схему нит-ри-денитрификации с двумя ступенями нитрификации. Наряду с глубоким окислением углеродсодержащих органических веществ происходит более глубокий процесс окисления азота аммонийных солей с образованием нитратов и снижением фосфатов. Внедрение данной технологии позволяет в ближайшее время получить на Люберецкой станции аэрации очищенную сточную воду, которая бы отвечала современным нормативным требованиям для сброса в водоёмы рыбохозяйственного назначения (рис. 19.7). Впервые, около 1 млн. м3/в сут сточных вод на ЛбСА подвергается глубокой биологической очистке с удалением биогенных элементов из очищенных сточных вод.

Практически весь сырой осадок из первичных отстойников, перед сбраживанием в метантенках, проходит предварительную обработку на решётках. Основными технологическими процессами обработки осадков сточных вод на ЛбСА являются: гравитационное уплотнение избыточного активного ила и сырого осадка; термофильное сбраживание; промывка и уплотнение сброженного осадка; полимерное кондиционирование; механическое обезвреживание; депонирование; естественная сушка (аварийные иловые площадки).

Рис. 19.7. Технологическая схема очистки сточных вод на ЛбСА по одноиловой схеме нитри-денитрификации:
1 – исходная сточная вода; 2 – первичный отстойник; 3 – осветлённая сточная вода; 4 – аэротенк-денитрификатор; 5 – воздух; 6 – вторичный отстойник; 7 – очищенная сточная вода; 8 – рециркуляционный активный ил; 9 – сырой осадок

Для обезвоживания осадка установлены новые рамные фильтр-прессы, позволяющие получать кек с влажностью 70-75%.

Центральная станция аэрации, г. Санкт-Петербург. Очистные сооружения Центральной станции аэрации г. Санкт-Петербург находятся в устье р. Невы на искусственно намытом острове Белом. Станция введена в эксплуатацию в 1978 г.; проектная пропускная способность – 1,5 млн. м в сутки была достигнута в 1985 г. Площадь застройки составляет 57 га.

Центральная станция аэрации г. Санкт-Петербург принимает и обрабатывает около 60% бытовых и 40% промышленных сточных вод города. Санкт-Петербург – самый большой город в бассейне Балтийского моря, это возлагает особую ответственность за обеспечение его экологической безопасности.

Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков Центральной станции аэрации г. Санкт-Петербург представлена на рис. 19.8.

Максимальный расход сточной воды, перекачиваемой насосной станцией в сухую погоду, составляет 20 м3/с и в дождливую – 30 м /с. Сточные воды, поступающие из входного коллектора городской водоотводящей сети, перекачиваются в приемную камеру механической очистки.

В состав сооружений механической очистки входят: приемная камера, здание решеток, первичные отстойники с жиросборниками. Первоначально сточная вода проходит очистку на 14 механизированных решетках грабельного и ступенчатого типа. После решеток сточная вода поступает на песколовки (12 шт.) и далее через распределительный канал отводится к трем группам первичных отстойников. Первичные отстойники радиального типа, в количестве 12 штук. Диаметр каждого отстойника 54 м при глубине 5 м.

Рис. 19.8. Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков Центральной станции г. Санкт-Петербург:
1 – сточные воды из города; 2 – главная насосная станция; 3 – подводящий канал; 4 – механизированные решётки; 5 – песколовки; 6 – отбросы; 7 – песок; 8 – песковые; площадки; 9 – первичные отстойники; 10 – резервуар сырого осадка; 11 – аэротенки; 12 – воздух; 13 – нагнетатели; 14 – возвратный активный ил; 15 – иловая насосная, станция; 16 – вторичные отстойники; 17 – камера выпусков; 18 – река Нева; 19 – активный ил; 20 – илоуплотнители; 21 – приёмный резервуар;
22 – центрипрессы; 23 – кек на сжигание; 24 – сжигание осадка; 25 – печь; 26 – зола; 27 – флокулянт; 28 – сливная вода илоуплотнителей; 29 – вода; 30 – раствор
флокулянта; 31 – фугат

В состав сооружений биологической очистки входят аэротенки, радиальные отстойники и главное машинное здание, включающее в себя блок воздуходувных агрегатов и иловые насосы. Аэротенки состоят из двух групп, каждая из которых представляет собой шесть параллельных трехко-ридорных аэротенков длиной 192 м с общим верхним и нижним каналами, ширина и глубина коридоров соответственно 8 и 5,5 м. Подача воздуха в аэротенки осуществляется через мелкопузырчатые аэраторы. Регенерация активного ила составляет 33%, при этом возвратный активный ил из вторичных отстойников подается в один из коридоров аэротенка, служащий регенератором.

Из аэротенков очищенная вода направляется в 12 вторичных отстойников для выделения активного ила из биологически очищенной сточной воды. Вторичные отстойники, также как и первичные, приняты радиального типа диаметром 54 м при глубине зоны отстаивания 5 м. Из вторичных отстойников активный ил поступает под гидростатическим давлением в иловую насосную станцию. После вторичных отстойников через камеру выпусков очищенная вода сбрасывается в р. Неву.

В цехе механического обезвоживания осадков обрабатывается сырой осадок из первичных отстойников и уплотненный активный ил из вторичных отстойников. Основным оборудованием этого цеха является десять центрипрессов, оборудованных системами предварительного подогрева смеси сырого осадка и активного ила. Для повышения степени влагоотдачи смеси в центрипрессы подаётся раствор флокулянта. После обработки в центрипрессах влажность кека достигает 76,5%.

В цехе сжигания осадка установлены 4 печи с псевдоожиженным слоем (французской фирмы OTV ).

Отличительной особенностью этих очистных сооружений является, что в цикле обработки осадка отсутствует предварительное сбраживание в метантенках. Обезвоживание смеси осадков и избыточного активного ила происходит непосредственно в центрипрессах. Сочетание центрипрессов и сжигание уплотненных осадков резко снижает объем конечного продукта -золы. По сравнению с традиционной механической обработкой осадков, образующейся золы в 10 раз меньше, чем обезвоженного кека. Использование метода сжигания смеси осадка и избыточного активного ила в печах с псевдоожиженным слоем гарантирует безопасность в санитарном отношении.

Станция аэрации г. Нижний Новгород. Нижегородская станция аэрации – комплекс сооружений, предназначенный для полной биологической очистки бытовых и производственных сточных вод г. Нижний Новгород и г. Бор. В технологическую схему включены следующие сооружения: блок механической очистки – решетки, песколовки, первичные отстойники; блок биологической очистки – аэротенки и вторичные отстойники; доочистка; сооружения по обработке осадков (рис. 19.9).

Рис. 19.9. Технологическая схема обработки сточных вод на Нижегородской станции аэрации:
1 – приёмная камера сточных вод; 2 – решётки; 3 – песколовки; 4 – песковые площадки; 5 – первичные отстойники; 6 – аэротенки; 7 – вторичные отстойники; 8 – насосная станция избыточного активного ила; 9 – эрлифтная камера; 10 – биологические пруды; 11 – контактные резервуары; 12 – выпуск в р. Волга; 13 – илоуплотнители; 14 – насосная станция сырого осадка (из первичных отстойников); 75 – метантенки; 16 – иловая насосная станция; 17 -флокулянт; 18 – фильтр-пресс; 19 – иловые площадки

Проектная пропускная способность сооружений составляет 1,2 млн. м3/сут. В здании установлены 4 механизированные решетки производительностью – 400 тыс. м3/сут каждая. Отбросы с решеток перемещаются с помощью транспортеров, сбрасываются в бункеры, хлорируются и выводятся на полигон для компостирования.

Песколовки включают два блока: первый состоит из 7 горизонтальных аэрируемых песколовок производительностью 600 м7ч каждая, второй – из 2 горизонтальных щелевых песколовок производительностью 600 м3/ч каждая.

На станции построены 8 первичных радиальных отстойников, диаметром 54 м. Для удаления плавающих загрязнений отстойники оборудованы жиросборниками.
В качестве сооружений биологической очистки используются 4-коридорные аэротенки-смесители. Рассредоточенный впуск сточных вод в аэротенки позволяет изменять объем регенераторов от 25 до 50%, обеспечивать хорошее смешение поступающей воды с активным илом и равномерное потребление кислорода по всей длине коридоров. Длина каждого аэротенка составляет 120 м, общая ширина – 36 м, глубина – 5,2 м.

Конструкция вторичных отстойников и их размеры аналогичны первичным, всего на станции построено 10 вторичных отстойников.

После вторичных отстойников вода направляется на доочистку в два биологических пруда с естественной аэрацией. Биологические пруды построены на естественном основании и обвалованы земляными дамбами; площадь зеркала воды каждого пруда – 20 га. Время пребывания в биологических прудах составляет 18-20 ч.

После биопрудов очищенная сточная вода обеззараживается в контактных резервуарах с использованием хлора.

Очищенная и обеззараженная вода через лотки Паршаля поступает в водоотводящие каналы и после насыщения кислородом в водосбросном перепадном устройстве поступает в р. Волга.

Смесь сырого осадка из первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила направляется в метантенки. В метантенках поддерживается термофильный режим.

Сброженный осадок частично подаётся на иловые площадки, а частично на ленточный фильтр-пресс.

ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД.

Очистные сооружения сточных вод, как следует из самого названия, предназначены для очистки сточной воды . Основное их назначение – очистка сточных вод до уровня, пригодного для дальнейшего использования. Способы очистки сточных вод разнообразны и зависят от типа сточных вод, загрязняющих факторов и уровня загрязнения.

Очистка - обработка с целью разрушения или удаления из сточной воды вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения представляет собой достаточно сложный процесс, который можно сравнить с производством. В нем имеется исходное сырье (сточная вода) и готовая продукция (очищенная вода).

Очистные сооружения сточных вод устанавливаются на стоки различных типов.

Хозяйственно-бытовые стоки – образованы в результате жизнедеятельности человека. Стоки идут из сантехнических приборов (умывальников, моек, унитазов и пр.) жилых зданий, учреждений, общественных зданий . Хозяйственно-бытовые стоки опасны тем, что являются питательной средой для болезнетворных бактерий.

Производственные стоки – образуются на предприятиях. Категория характеризуется возможным наличием разнообразных примесей, некоторые из которых значительно затрудняют процесс очистки. Очистные сооружения промышленных сточных вод обычно сложны по конструкции, имеют несколько ступеней очистки. Состав таких сооружений подбирается в соответствии с составом стоков. Промышленные сточные воды могут быть токсичными, кислотными, щелочными, имеющими механические примеси.

Ливневые стоки – из-за способа образования называются также поверхностными. Стоки данного типа – это жидкость, собирающаяся на крышах, дорогах, площадях при выпадении осадков. Очистные сооружения ливневых сточных вод обычно включают несколько ступеней и способны удалять из жидкости примеси различного типа, в основном это механическая и сорбционная очистка. Ливневые стоки – наименее опасные и наименее загрязненные из всех.

Системы очистки воды жизненно необходимы для населенных пунктов. Последствия сброса неочищенных стоков губительны для природы. Грязная вода, попавшая в водоем , разрушает устоявшуюся экосистему: происходит гибель водных растений, микроорганизмов, рыб, отравление почвы. Ущерб наносится домашним животным, а в конечном итоге – и здоровью людей.

В 2010 году было установлено современное оборудование - фильтр-прессы. Благодаря новым агрегатам увеличился объем обработанного осадка.

Разные условия борьбы со сливами и различие решаемых при этом задач привели к созданию разных видов очистных сооружений. К примеру, ливневые очистные сооружения по своей комплектации, возможностям предназначены для обработки поверхностных стоков; локальные в зависимости от оснащения служат для предварительной очистки загрязненных вод определенных цехов, производств.

Городской тип очистных сооружений в отличие от других более универсален и может очищать любые типы жидких отходов, но при одном условии (которое и отличает его от других) – все они должны быть приведены к определенным характеристикам, установленным нормативами. Среди них: концентрация примесей; кислотность стоков (рН), которая должна быть в пределах между значениями 8,5 и 6,5.

Городские стоки

Данный вид стоков отличается содержанием в качестве загрязнителей самых разных органических соединений и частиц неорганических веществ. Некоторые из них вполне безобидны (например, песок, частицы пыли, грязи), другие (нефть, нефтепродукты, токсины, тяжелые металлы) опасны и при попадании в природу наносят ей непоправимый вред, вызывают ухудшение здоровья у людей, приводят к эпидемиям.

По оценкам специалистов, подлежащие очистке городские сточные воды в среднем содержат (в мг/л):

ПВА ………………………………………..…………....10;
сухого остатка ………………………….…………… 800;
взвешенных веществ ……………………….……....259;
азота аммонийных солей …………………………...30;
общего азота ……………………..……..……………..45;
фосфатов ……………………..…………………..…….15;
хлоридов ………………………….………………..…...35;
БПКполн ……………………………………..……….. 280;
БПК5 …………………………………………..………..200.

Описание очистных сооружений для города

Чаще всего в состав городских очистных сооружений входит четыре блока очистного оборудования: механический (или предварительный), биологический, глубокой очистки, окончательной обработки стоков.

В первом, механическом, из сливов удаляется песок, крупный мусор. Для этого при очистке городской сточной воды применяются различные по конструкции сита, решетки (механические барабанные, шнековые, грабельные и пр.), песколовки, сепараторы песка.

Поступившие на второй блок предварительно очищенные стоки освобождаются от соединений азота и большинства органических примесей. Выполняется это с использованием специальных биореакторов, работа которых основана на способности микроорганизмов перерабатывать в процессе своей жизнедеятельности входящие в стоки загрязнения. При этом опасные примеси «переходят» в категорию неопасных и во взвеси, которые удаляются на следующих этапах.

Третий блок на городских очистных сооружениях занимается очисткой стоков от взвешенных веществ, появившихся при предыдущих операциях и тех, которые биометодами убрать невозможно. Помогает сделать это разное оборудование: флотационные установки, отстойники, сепараторы, фильтры. На заключительном этапе производится обеззараживание очищенной воды, окончательное приведение ее к нормам, соответствующим установленным санэпидправилами требованиям.

Помимо описанного, на городских очистных сооружениях имеются участки, которые занимаются обработкой и утилизацией образующихся при очистке городских сточных вод осадков. Они оборудованы установками, на которых ил освобождается от излишней влаги (ленточные и камерные фильтр-прессы, декантеры). Здесь есть фильтрационные поля и биопруды.

Все объекты, относящиеся к городским очистным сооружениям, всегда ограждены и закрыты от несанкционированного доступа посторонних. На них постоянно ведется контроль за показателями очистки стоков, за состоянием атмосферного воздуха.

Совершенствование городских очистных сооружений

Данный тип системы очистки является капиталоемким. Он требует больших затрат на строительство, постоянных денежных расходов при эксплуатации. Поэтому любые мероприятия, позволяющие снизить расходы, а тем более привести процесс к уровню самоокупаемости, самодостаточности, а еще лучше – к прибыли, рассматриваются специалистами очень внимательно и заинтересованно.

Среди таких недавно опубликованное сообщение об исследованиях, которые провели со стоками из разных городов США специалисты Аризонского университета. Они в очередной раз подтвердили возможность зарабатывать на очистке городской сточной воды, извлекая их них и ила ценные для промышленности металлы и вещества.

Повышенную заинтересованность в результатах их изысканий вызывает факт, подтверждающий наличие в стоках драгоценных металлов. Причем присутствие их достаточно велико и составляет в тонне ила: для золота ¾ г, для серебра 16,7 г. По их оценкам, только извлечение этих металлов позволит зарабатывать очистным сооружениям города-миллионника до 2,6 млн. долларов США в год.

Не менее интересны сообщения о возможности получать электроэнергию в ходе очистки городских сточных вод. Реализация этого возможна по пути создания микробиологических топливных батарей, чем занимаются многие ученые в отрасли. До последнего времени эффективность направления была низкой, но все в корне поменялось после открытия инженеров, работающих в Орегонском университета в США.

Благодаря использованию уменьшенного катодно-анодного расположения, развитой бактериальной среды и новых разделяющих материалов им удалось получить в процессе переработки стоков количество электроэнергии, превышающее прежние достижения в 100 раз. Такой результат, по оценкам тех же инженеров, позволяет утверждать об эффективности технологии и возможности перенесения экспериментов на реальные очистные сооружения.

Надежды перевести процесс очистки городской сточной воды на уровень самодостаточности по производству собственной электроэнергии может оказаться слишком оптимистическим. Но даже и при частичной их реализации эффект от данного мероприятия ожидается ошеломляющим, потому и заслуживает внимания и скорейшей реализации.