Материал: m31283_2

Эвапорация – отгонка с водяными парами легколетучих веществ.

1.4.2. Состав и свойства бытовых сточных вод

В сточных водах населенных мест содержатся значительные количества различных органических соединений, среди которых находятся и микроорганизмы, в том числе и болезнетворные. Поэтому перед выпуском сточных вод в естественные природные условия они подвергаются обязательной обработке, устраняющей опасность распространения заболеваний.

Органические загрязнения встречаются растительного и животного происхождения. Загрязнения растительного происхождения содержат остатки растений, плодов, злаков, овощей, бумаги. В химическом составе этих загрязнений в основном содержится углерод в виде клетчатки. Органические загрязнения животного происхождения содержат физиологические выделения людей и животных, жировые вещества, органические кислоты и др. Основным химическим элементом этих загрязнений является азот в виде белковых веществ. Сточные воды, кроме углерода и азота, содержат фосфор, калий, серу, натрий и другие химические соединения.

Очистка сточных вод заключается в минерализации органических веществ под воздействием микроорганизмов в присутствии кислорода воздуха (аэробное окисление) или путем разложения органических веществ без доступа воздуха (анаэробный процесс). При аэробных биологических процессах органические вещества, содержащие углерод, азот, серу, фосфор, окисляются до минеральных солей (углекислых, азотнокислых, сернокислых и фосфорнокислых) и углекислоты. Аэробные процессы применяют при очистки сточных вод, содержащих органические загрязнения в основном в растворенном состоянии (биологическая очистка бытовых сточных вод).

Бытовые сточные воды содержат до 60% загрязнений органического происхождения и около 40% минерального. Степень загрязнения сточных вод определяют содержанием в них взвешенных и оседающих веществ, их биологической и химической потребностью в кислороде, содержанием в них отдельных химических элементов и соединений.

Степень загрязненности сточных вод органическими веществами определяют количеством кислорода, необходимого в данный отрезок времени для биохимического окисления органических веществ (БПК), мг/л.

Для полного окисления органических веществ бытовых сточных вод при температуре 20 ºС требуется 100 дней. В связи с тем, что 99%-ная степень окисления наступает на 20-й день, принято считать полную биологическую потребность кислорода равной БПК₂₀. Для практических целей принимают БПК₅. За этот период степень окисления составляет 0,68. Для определения БПК₂₀ следует БПК₅ разделить на 0,68.

БПК бытовых сточных вод (L_a, мг/л) может быть определена в зависимости от нормы водопотребления на одного человека q_н по формуле

L_а = a· ,

где а – биологическая потребность кислорода;

q_н – норма водоотведения.

Количество загрязнений населенного пункта пропорционально числу жителей, пользующихся канализацией. Для определения концентрации загрязнений бытовых сточных вод можно пользоваться данными СНиП «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», приведенными в таблице 20.

Таблица 20. Концентрация загрязнений бытовых сточных вод

Загрязнения от населения, проживающего в неканализованных объектах поселка, учитываются при проектировании канализации поселка в размере 33% от указанных в этой таблице.

Важной характеристикой сточных вод, имеющей большое значение для процесса их очистки на биологических сооружениях, является рН. Значение рН сточных вод, предназначенных к биологической очистке, должно быть в пределах 6 – 9, так как в противном случае микроорганизмы-минерализаторы (активный ил) могут погибнуть.

В условиях сельской местности в основном применяют методы механической и биологической очистки сточных вод. При механической очистке сточная жидкость освобождается от крупных отбросов, а при биологической удается почти полностью освободиться от органических загрязнений.

Биологический метод очистки сточных вод может быть естественным и искусственным. При искусственном методе очистка сточных вод происходит в аэрационных сооружениях с принудительной подачей кислорода воздуха. При естественном методе она осуществляется на полях фильтрации, в биологических прудах за счет запаса кислорода, находящегося в почве и в воде биологических прудов. В процессе очистки сточных вод образуется осадок, который подвергают обработке.

Выбор метода очистки и сооружений, необходимых для этого, решается при технико-экономическом сопоставлении схем очистки, состава примесей, объема сточных вод, мощности водоемов и т.д.

1.4.3. Сооружения для задержания и обработки крупных включений в сточных водах

Для защиты очистных сооружений и насосов насосной станции от засорения крупными включениями по пути движения сточных вод устанавливают решетки, песколовки (горизонтальные и вертикальные), отстойники и септики.

Решетки устанавливают перед отстойниками при поступлении сточных вод самотеком, а при необходимости устройства песколовок перед отстойниками их объединяют вместе. Решетки устанавливают в расширенной части каналов под углом 60 – 70⁰ к горизонту, ширина зазоров между гребнями решетки составляет 16 – 19 мм. В зависимости от способа удаления задержанных загрязнений решетки бывают простейшие и механические.

При количестве отбросов менее 0,1 м³/сут. применяют простейшие решетки (рис. 37), при большем количестве – механические. Для измельчения отбросов сточных вод, задержанных и извлеченных решетками, используют молотковые дробилки. Воронежский завод «Водмашоборудование» выпускает дробилки с пропускной способностью 300 – 600 кг/ч. Дробленые отходы сбрасывают в сточную воду перед решетками, а также перекачивают в метантенки.

Рис. 37. Схема решетки простейшего типа:

1 - подводящий канал; 2 - отводящий канал; 3 - решетка; 4 – настил.

Песколовки необходимы для освобождения сточных вод от тяжелых минеральных примесей, главным образом песка. Установку песколовок надлежит предусматривать при производительности очистных сооружений сточных вод свыше 100 м³/сут. Горизонтальные песколовки эффективно применяют для малых станций очистки сточных вод (рис. 38).

Песколовка состоит из двух смежных лотков, по которым протекает сточная жидкость с небольшой скоростью до (5 – 7 мм/с), и осадочной части, где хранится песок до его удаления. Дно лотка имеет обратный уклон. В начале лотка имеется колодец с фильтрующим материалом и дренажными трубами с задвижками для выпуска сточных вод при обезвоживании песка перед его удалением. Горизонтальные песколовки наиболее эффективны для малых станций.

Рис. 38. Горизонтальная песколовка с прямолинейным

движением сточных вод:

1 - железобетонный подводящий лоток; 2 - дренажные трубы; 3 - задвижки; 4 - деревянная решетка; 5 - песок; 6 - гравий; 7 - шибер; 8 - отводящий лоток; 9 – колодец.

Важнейшим звеном в механической очистке сточных вод являются отстойники. Основная их задача – освобождение сточной воды от нерастворимых частиц, главным образом органического происхождения.

В зависимости от назначения различают отстойники первичные и вторичные. Первичные отстойники применяются как самостоятельные сооружения при механической очистке сточных вод и для грубой очистки перед биологической. Вторичные отстойники устанавливаются после сооружения биологической очистки для осветления сточных вод и в качестве контактных резервуаров.

По направлению движения воды отстойники подразделяются на горизонтальные, радиальные и вертикальные. Тип отстойников необходимо выбирать с учетом производительности станции очистки сточных вод согласно СНиП «Канализация. Наружные сети и сооружения».

Горизонтальный отстойник представляет собой железобетонный прямоугольный резервуар (рис. 39). Отношение длины отстойника к ширине принимается от 10:1 до 6:1. Горизонтальная скорость движения жидкости – не более 1 м/с. При такой скорости взвешенные осадки выпадают на дно резервуара, имеющего уклон в сторону приямка, устраиваемого в канале отстойника. Осадок из иловой части отстойника удаляется через иловую трубу.

Рис. 39. Горизонтальный отстойник:

1 – жиросъемник; 2 – илоскребок.

В вертикальном отстойнике движение воды происходит в вертикальном направлении. Вода поступает через центральную круглую трубу, оканчивающуюся раструбом и отражательным щитом, и движется сверху вниз, затем поднимается по кольцевому пространству между кольцевой стенкой и стенкой отстойника (рис. 40). По сливным желобам, расположенным по периметру отстойника, вода поступает в отводной канал. Осадок, выпадающий в иловой части отстойника, удаляется иловой трубой под гидростатическим давлением столба воды высотой 1,5 – 2 м.

Рис. 40. Вертикальный отстойник

Радиальные отстойники применяют главным образом на больших станциях очистки сточных вод. Отстойнику придают в плане круглое очертание. Сточная жидкость подается через центральную трубу к центру, откуда она движется с убывающей скоростью к периферии. При этом происходит выпадение осадка. Пройдя отстойник, сточная жидкость через щелевые отверстия поступает в круговой желоб. Выпавший осадок удаляется скребками, укрепленными на подвижной ферме, в иловый приямок в центральной части отстойника (рис. 41).

Двухъярусный отстойник представляет собой цилиндрический или прямоугольный резервуар с коническим или пирамидальным днищем (рис. 42). В верхней части отстойников устраивают горизонтальные желоба, а в нижней – иловые камеры, где перегнивает осадок. В нижней части желобов имеются щели шириной 15 см. При поступлении сточной жидкости в желоба скорость ее течения понижается до 2 мм/с, вследствие чего осадок выпадает и через щели проваливается в нижнюю часть отстойника.

Рис. 41. Схема радиального отстойника

Рис. 42. Двухъярусный отстойник

Осевший в иловой камере ил сбраживается под влиянием гнилостных бактерий в анаэробных условиях, при которых происходит распад сложных органических веществ до более простых продуктов. Процесс перегнивания осадка занимает длительное время (60 – 80 дней). Для такого длительного времени хранения ила иловую камеру делают большого объема в зависимости от температуры сточных вод.

Септики – подземные сооружения, в которых одновременно происходит отстаивание сточных вод и перегнивание ила (рис. 43). Осветление жидкости происходит за 1 – 4 суток, а перегнивание осадка длится от 6 до 12 месяцев под воздействием анаэробных микроорганизмов.

Септики бывают одно-, двух- и многокамерные, прямоугольные или круглой формы. Изготавливают их из железобетона. Полный расчетный объем септика при расходе сточных вод до 5 м³/сут. должен быть не менее трехкратного притока, при расходе более 5 м³/сут. – не менее 2,5-кратного. Очистка септиков проводится не реже одного раза в год.

Рис. 43. Схемы септиков из железобетонных элементов:

1 - септик; 2 - дозирующая камера.

Осадок, или ил, накапливаемый в отстойниках и септиках, содержит в своем составе азот, калий и является ценным удобрением. Однако выпускаемый осадок имеет высокую влажность (до 95%) и содержит твердых веществ лишь 5 – 6% по весу. Для понижения влажности осадок перекачивают на иловые площадки.