Очистка воды на водоочистных сооружениях. Станции водоподготовки вос. Водопроводные очистные сооружения

– это комплекс специальных сооружений, предназначенный для очистки сточных вод от содержащихся в них загрязнений. Очищенная вода либо используется в дальнейшем, либо сбрасывается в природные водоёмы (Большая советская энциклопедия).

Каждый населенный пункт нуждается в эффективных очистных сооружениях. От работы этих комплексов зависит, какая вода будет попадать в окружающую среду и как это в дальнейшем отразится на экосистеме. Если жидкие отходы не очищать вообще, то погибнут не только растения и животные, но и будет отравлена почва, а вредные бактерии могут попасть в организм человека и вызвать тяжелые последствия.

Каждое предприятие, имеющее токсичные жидкие отходы, обязано заниматься системой очистных сооружений. Таким образом, это отразится на состоянии природы, и улучшит условия жизни человека. Если очистные комплексы будут эффективно работать, то сточные воды станут безвредными при попадании в грунт и водоемы. Размеры очистных сооружений (далее – О.С.) и сложность очистки сильно зависят от загрязнённости сточных вод и их объёмов. Более подробно о этапах очистки сточных вод и видах О.С. читайте далее.

Этапы очистки сточных вод

Наиболее показательным в плане наличия этапов очистки воды являются городские или локальные О.С., рассчитанные на крупные населённые пункты. Именно хозяйственно-бытовые стоки наиболее сложны в очистке, так как содержат разнородные загрязнители.

Для сооружений по очистке воды из канализации характерно то, что они выстраиваются в определенной последовательности. Такой комплекс называется линией очистных сооружений. Схема начинается с механической очистки. Здесь чаще всего используются решетки и песколовки. Это начальный этап всего процесса обработки воды.

Это могут быть остатки бумаги, тряпки, вата, пакеты и другой мусор. После решеток в работу вступают песколовки. Они необходимы для того, чтобы задерживать песок, в том числе и крупных размеров.

Механический этап очистки сточных вод

Первоначально все воды из канализации поступают на главную насосную станцию в специальный резервуар. Этот резервуар призван компенсировать повышенную нагрузку в пиковые часы. А мощный насос равномерно нагнетает соответствующий объём воды для прохождения всех ступеней очистки.

улавливают крупный мусор более 16 мм – банки, бутылки, тряпки, пакеты, продукты питания, пластмассу и т.д. В дальнейшем этот мусор либо перерабатывается на месте, либо вывозится в места переработки твёрдых бытовых и промышленных отходов. Решетки представляют собой вид поперечных металлических балок, расстояние между которыми равно нескольким сантиметрам.

На самом деле они улавливают не только песок, но и маленькие камушки, осколки стекла, шлак и пр. Песок довольно быстро оседает на дно под действием силы тяжести. Затем осевшие частицы специальным устройством сгребается в углубление на дне, откуда и выкачивается насосом. Песок промывается и утилизируется.

. Здесь удаляются все примеси, которые всплывают на поверхность воды (жиры, масла, нефтепродукты и пр.) и. По аналогии с песколовкой, они также удаляются специальным скребком, только с поверхности воды.

4. Отстойники – важный элемент любой линии очистных сооружений. В них происходит освобождение воды от взвешенных веществ, в том числе от яиц гельминтов. Они могут быть вертикальными и горизонтальными, одноярусными и двухъярусными. Последние наиболее оптимальны, так как при этом вода из канализации в первом ярусе очищается, а осадок (ил), который там образовался, через специальное отверстие сбрасывается в нижний ярус. Каким же образом в таких сооружениях происходит процесс освобождения воды из канализации от взвешенных веществ? Механизм довольно прост. Отстойники представляют собой резервуары больших размеров круглой или прямоугольной формы, где происходит осаждение веществ под действием силы тяжести.

Для ускорения этого процесса можно использовать специальные добавки – коагулянты или флоккулянты. Они способствуют слипанию мелких частиц вследствие изменения заряда, более крупные вещества быстрее осаждаются. Таким образом, отстойники – это незаменимые сооружения для очистки воды из канализации. Важно учесть, что при простой водоподготовке они тоже активно используются. Принцип работы основан на том, что вода поступает с одного конца устройства, при этом диаметр трубы при выходе становится больше и ток жидкости замедляется. Все это способствует осаждению частиц.

механической очистки сточных вод могут использоваться в зависимости от степени загрязнённости воды и проекта конкретного очистительного сооружения. К ним относятся: мембраны, фильтры, септики и пр.

Если сравнивать этот этап с обычной водоподготовкой для питьевых целей, то в последнем варианте такие сооружения не применяются, в них нет необходимости. Вместо них происходят процессы осветления и обесцвечивания воды. Механическая очистка очень важна, так как в дальнейшем она позволит более эффективно провести биологическую очистку.

Биологические очистные сооружения сточных вод

Биологическая очистка может быть, как самостоятельным очистным сооружением, так и важным этапом в многоступенчатой системе больших городских очистительных комплексов.

Суть биологической очистки заключается в удалении из воды различных загрязнителей (органики, азота, фосфора и пр.) при помощи специальных микроорганизмов (бактерий и простейших). Эти микроорганизмы питаются вредными загрязнениями, содержащимися в воде, тем самым очищая её.

С технической точки зрения биологическая очистка осуществляется в несколько этапов:

– прямоугольный резервуар, где вода после механической очистки смешивается с активным илом (специальными микроорганизмами), который и очищает её. Микроорганизмы бывают 2 видов:

Аэробные – использующие кислород для очистки воды. При использовании этих микроорганизмов воду перед попаданием в аэротенк необходимо обогащать кислородом.
Анаэробные – НЕ использующие кислород для очистки воды.

Необходим для удаления неприятно пахнущего воздуха с последующей его очисткой. Этот цех необходим, когда объём сточных вод достаточно большой и/или очистные сооружения расположены вблизи населённых пунктов.

Здесь вода очищается от активного ила путём его отстаивания. Микроорганизмы оседают на дно, где при помощи придонного скребка транспортируются к приямку. Для удаления всплывающего ила предусмотрен поверхностный скребковый механизм.

Схема очистки включает в себя и сбраживание осадка. Из очистных сооружений важен метантенк. Он представляет собой резервуар для сбраживания осадка, который образуется при отстаивании в двухъярусных первичных отстойниках. В ходе процесса сбраживания образуется метан, который можно использовать в других технологических операциях. Образовавшийся ил собирается и вывозится на специальные площадки для тщательного просушивания. Для обезвоживания осадка нашли широкое применение иловые площадки и вакуум-фильтры. После этого он может утилизироваться или использоваться для других нужд. Сбраживание происходит под влиянием активных бактерий, водорослей, кислорода. В схему очистки воды из канализации могут входить и биофильтры.

Оптимальнее всего размещать их до вторичных отстойников, чтобы вещества, которые унеслись с током воды из фильтров, могли осаждаться в отстойниках. Целесообразно для ускорения очистки применять так называемые преаэраторы. Это устройства, которые способствуют насыщению воды кислородом для ускорения аэробных процессов окисления веществ и биологической очистки. Нужно отметить, что очистка воды из канализации условно разделена на 2 этапа: предварительную и заключительную.

Система очистных сооружений вместо полей фильтрации и орошения может включать и биофильтры.

– это устройства, где сточные воды очищаются, проходя через фильтр, содержащий активные бактерии. Он состоит из твердых веществ, в качестве которых может использоваться гранитная крошка, пенополиуретан, пенопласт и другие вещества. На поверхности этих частиц образуется биологическая пленка, состоящая из микроорганизмов. Они разлагают органические вещества. По мере загрязнения биофильтры нужно периодически очищать.

Сточные воды подаются в фильтр дозировано, в противном случае большой напор может погубить полезные бактерии. После биофильтров применяются вторичные отстойники. Ил, образованный в них, поступает частично в аэротенк, а остальная его часть – на илоуплотнители. Выбор того или иного способа биологической очистки и вида очистных сооружений во многом зависит от требуемой степени очистки сточных вод, рельефа, типа грунта и экономических показателей.

Доочистка сточных вод

После прохождения основных этапов очистки из сточных вод удаляется 90-95% всех загрязнений. Но оставшиеся загрязнители, а также остаточные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности не позволяют сбрасывать эту воду в природные водоёмы. В связи с этим на очистных сооружениях и были введены различные системы доочистки сточных вод.

В биореакторах происходит процесс окисления следующих загрязнителей:

органических соединений, которые были «не по зубам» микроорганизмам,
самих этих микроорганизмов,
аммонийного азота.

Происходит это путем создания условий для развития автотрофных микроорганизмов, т.е. превращающих неорганические соединения в органические. Для этого используются специальные пластмассовые засыпные диск с высокой удельной площадью поверхности. Проще говоря, эти диск с отверстием в центре. Для ускорения процессов в биореакторе используется интенсивная аэрация.

Фильтры очищают воду при помощи песка. Песок непрерывно обновляется в автоматическом режиме. Фильтрация осуществляется на нескольких установках путём подачи к ним воды снизу-вверх. Для того, чтобы не использовать насосы и не расходовать электричество эти фильтры устанавливают на уровне ниже чем другие системы. Промывка фильтров устроена таким образом, что не требует большого количества воды. Поэтому они занимают не такую большую площадь.

Обеззараживание воды ультрафиолетом

Дезинфекция или обеззараживание воды – важная составляющая, которая обеспечивает безопасность ее для водоема, в который она будет сброшена. Дезинфекция, то есть уничтожение микроорганизмов, является заключительным этапом очищения стоков канализации. Для обеззараживания могут применяться самые разнообразные способы: ультрафиолетовое облучение, действие переменного тока, ультразвук, гамма-облучение, хлорирование.

УФО – очень эффективный способ, с помощью которого уничтожается примерно 99% всех микроорганизмов, в том числе бактерий, вирусов, простейших, яиц гельминтов. Он основан на способности разрушать мембрану бактерий. Но этот метод не применяется так широко. Кроме того, его эффективность зависит от мутности воды, содержания в ней взвешенных веществ. И лампы УФО довольно быстро покрываются налётом из минеральных и биологических веществ. Для предотвращения этого предусмотрены специальные излучатели ультразвуковых волн.

Наиболее часто используется после очистных сооружений метод хлорирования. Хлорирование бывает разным: двойным, суперхлорированием, с преаммонизацией. Последнее необходимо для предупреждения неприятного запаха. Суперхлорирование предполагает воздействие очень больших доз хлора. Двойное действие заключается в том, что хлорирование осуществляется в 2 этапа. Это более характерно для водоподготовки. Метод хлорирования воды из канализации очень эффективен, кроме того, хлор обладает эффектом последействия, чем не могут похвастаться другие методы очистки. После обеззараживания стоки сливаются в водоем.

Очистка от фосфатов

Фосфаты – это соли фосфорных кислот. Они широко применяются в синтетических моющих средствах (стиральных порошках, средствах для мытья посуды и пр.). Фосфаты, попадая в водоёмы, приводят к их эвтрофикации, т.е. превращению в болото.

Очистка сточных вод от фосфатов осуществляется путём дозированного добавления специальных коагулянтов в воду перед сооружениями биологической очистки и перед песчаными фильтрами.

Вспомогательные помещения очистных сооружений

Цех аэрации

– это активный процесс насыщения воды воздухом, в данном случае путём пропускания пузырьков воздуха через воду. Аэрация используется во многих процессах в очистных сооружениях. Подача воздуха осуществляется одной или несколькими воздуходувками с частотными преобразователями. Специальные датчики кислорода регулируют количество подаваемого воздуха, чтобы его содержание в воде было оптимальным.

Утилизация избыточного активного ила (микроорганизмов)

На биологическом этапе очистки сточных вод образуется избыточный ил, так как микроорганизмы в аэротенках активно размножаются. Избыточный ил обезвоживается и утилизируется.

Процесс обезвоживания проходит в несколько этапов:

В избыточный ил добавляется специальные реагенты , которые приостанавливают деятельность микроорганизмов и способствуют их сгущению
В илоуплотнителе ил уплотняется и частично обезвоживается.
На центрифуге ил отжимается и из него удаляются остатки влаги.
Поточные осушители при помощи непрерывной циркуляции тёплого воздуха окончательно высушивают ил. Высушенный осадок имеет остаточную влажность 20-30%.
Затем ил упаковывается в герметичные контейнеры и утилизируется
Вода же, удалённая из ила, отправляется обратно к началу цикла очистки.

Очистка воздуха

К сожалению, очистные сооружения пахнут не самым лучшим образом. Особенно вонючим является этап биологической обработки сточных вод. Поэтому если очистное сооружение находится вблизи населённых пунктов или объём сточных вод велик настолько, что плохо пахнущего воздуха образуется очень много – нужно подумать об очистке не только воды, но и воздуха.

Очистка воздуха, как правило, проходит в 2 этапа:

Первоначально загрязнённый воздух подается в биореакторы, где он соприкасается со специализированной микрофлорой, адаптированной для утилизации органических веществ, содержащихся в воздухе. Именно эти органические вещества являются причиной дурного запаха.
Воздух проходит стадию обеззараживания ультрафиолетом для предотвращения попадания данных микроорганизмов в атмосферу.

Лаборатория на очистных сооружениях

Вся вода, которая выходит из очистных сооружений должна систематически контролироваться в лаборатории. Лаборатория определяет наличие в воде вредных примесей и соответствие их концентрации установленным нормам. В случае превышения того или иного показателя работники очистного сооружения проводят тщательный осмотр соответствующего этапа очистки. И в случае обнаружения неисправности устраняют её.

Административно-бытовой комплекс

Персонал обслуживающий очистное сооружение может достигать нескольких десятков человек. Для их комфортной работы и создаётся административно-бытовой комплекс в него входят:

Мастерские по ремонту оборудования
Лаборатория
Диспетчерская
Кабинеты административно-управленческого персонала (бухгалтерии, кадровой службы, инженерная и пр.)
Кабинет руководителя.

Электроснабжение О.С. выполняется по первой категории надёжности. Так как длительная остановка работы О.С. из-за отсутствия электричества может вызвать выход О.С. из строя.

Для предотвращение аварийных ситуаций электроснабжение О.С. осуществляется из нескольких независимых источников. В отделении трансформаторной подстанции предусматривается ввод силового кабеля от городской системы электроснабжения. А также ввод независимого источника электрического тока, например, от дизельного генератора, на случай аварии в городской электросети.

Заключение

На основании всего вышесказанного можно сделать заключение о том, что схема очистных сооружений очень сложна и включает различные этапы очистки сточной воды из канализации. В первую очередь необходимо знать, что данная схема применяется только для бытовых сточных вод. Если же имеют место промышленные стоки, то в этом случае дополнительно включают специальные методы, которые будут направлены на снижение концентрации опасных химических веществ. В нашем случае схема очистки включает следующие основные этапы: механическую, биологическую очистку и обеззараживание (дезинфекцию).

Механическая очистка начинается с применения решеток и песколовок, в которых задерживается крупный мусор (тряпки, бумага, вата). Песколовки нужны для осаждения излишнего песка, особенно крупного. Это имеет большое значение для последующих этапов. После решеток и песколовок схема очистных сооружений воды из канализации включает использование первичных отстойников. В них под силой тяжести оседают взвешенные вещества. Для ускорения этого процесса нередко применяют коагулянты.

После отстойников начинается процесс фильтрации, который осуществляется главным образом в биофильтрах. Механизм действия биофильтра основан на действии бактерий, которые разрушают органические вещества.

Следующий этап – вторичные отстойники. В них ил, который унесло с током жидкости, оседает. После них целесообразно использовать метантенк, в нем сбраживается осадок и вывозится на иловые площадки.

Следующий этап – биологическая очистка с помощью аэротенка, полей фильтрации или полей орошения. Заключительный этап – дезинфекция.

Виды очистных сооружений

Для обработки воды применяются самые различные сооружения. Если планируется проводить данные работы в отношении поверхностных вод непосредственно перед их подачей в разводящую сеть города, то применяются следующие сооружения: отстойники, фильтры. Для сточных вод можно использовать более широкий круг устройств: септики, аэротенки, метантенки, биологические пруды, поля орошения, поля фильтрации и так далее. Очистные сооружения бывают нескольких видов в зависимости от их предназначения. Они отличаются не только объёмами очищаемой воды, но и наличием этапов её очистки.

Городские очистные сооружения

Данные О.С. являются самым крупными из всех, они применяются в крупных мегаполисах и городах. В таких системах применяют особо эффективные методы очистки жидкости, например, химическую обработку, метантанки, установки флотации Они предназначены для очистки городских сточных вод. Эти воды представляют собой смесь бытовых и производственных стоков. Поэтому загрязнителей в них весьма много, и они очень разнообразны. Воды очищаются до нормативов сброса в водоем рыбохозяйственного назначения. Нормативы регламентируются приказом Минсельхоза России от 13.12.2016 г. № 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения».

На данных О.С., как правило, используются все этапы очистки воды, описанные выше. Наиболее показательным является пример Курьяновских очистных сооружений.

Курьяновские О.С. являются крупнейшими в Европе. Его мощность составляет мощностью 2,2 млн.м3/сут. Они обслуживают 60% сточных вод города Москвы. История этих объектов уходит своими корнями в далёкий 1939 год.

Локальные очистные сооружения

Локальные очистные сооружения – это сооружения и устройства, предназначенные для очистки сточных вод абонента перед их сбросом в систему коммунальной канализации (определение дано Постановлением Правительства РФ от 12 февраля 1999 г. №167).

Существует несколько классификаций локальных О.С., например, существуют локальные О.С. подключаемые к центральной канализации и автономные. Локальные О.С. могут использоваться на следующих объектах:

В небольших городах
В поселках
В санаториях и пансионатах
На автомойках
На приусадебных участках
На производственных предприятиях
И на прочих объектах.

Локальные О.С. могут быть весьма различны от небольших узлов до капитальных сооружений, которые ежедневно обслуживает квалифицированный персонал.

Очистные сооружения для частного дома.

Для утилизации сточных вод частного дома используется несколько решений. Все они имеют свои преимущества и недостатки. Однако выбор всегда остаётся за владельцем дома.

1. Выгребная яма . По правде говоря, это даже не очистное сооружение, а просто резервуар для временного хранения стоков. При заполнении ямы вызывается ассенизационная машина, которая выкачивает содержимое и отвозит его для дальнейшей переработки.

Эту архаичную технологию до сих пор используют из-за её дешевизны и простоты. Однако она имеет и существенные недостатки, которые, порой, сводят на нет все её достоинства. Сточные воды могут попадать в окружающую среду и подземные воды, тем самым загрязняя их. Для ассенизаторской машины нужно предусматривать нормальный подъезд, так как вызывать её придётся достаточно часто.

2. Накопитель . Представляет собой ёмкость из пластика, стеклопластика, металла или бетона, куда сливаются сточные воды и хранятся. Затем они выкачиваются и утилизируются ассенизаторской машиной. Технология аналогична выгребной яме, но воды не загрязняют окружающую среду. Минусом такой системы является тот факт, что весной при большом количестве воды в грунте накопитель может быть выдавлен на поверхность земли.

3. Септик – представляет собой большие емкости, в них такие вещества, как крупная грязь, соединения органики, камни и песок уходят в осадок, а такие элементы, как различные масла, жиры и нефтепродукты остаются на поверхности жидкости. Бактерии, которые обитают внутри септика, добывают кислород для жизни из выпавшего осадка, при этом снижают уровень азота в сточных водах. Когда жидкость выходит из отстойника, то становится осветленной. Затем ее очищают при помощи бактерий. Однако важно понимать, что в такой воде остается фосфор. Для окончательной биологической очистки могут применяться поля орошения, поля фильтрации или колодцы-фильтры, работа которых тоже основана на действии бактерий и активного ила. На этой площади нельзя будет выращивать растения с глубокой корневой системой.

Септик весьма дорог и может занимать большую площадь. Следует иметь ввиду, что это сооружение, которое предназначено для очистки небольшого количества бытовых сточных вод из канализации. Однако результат стоит затраченных средств. Более наглядно устройство септика отражено на рисунке ниже.

4. Станции глубокой биологической очистки являются уже более серьёзным очистным сооружением в отличии от септика. Для работы этого устройства требуется электроэнергия. Однако и качество очистки воды составляет до 98%. Конструкция является достаточно компактной и долговечной (до 50 лет эксплуатации). Для обслуживания станции в верху, над поверхностью земли имеется специальный люк.

Ливневые очистные сооружения

Несмотря на то, что дождевая вода считается достаточно чистой, однако она собирает с асфальта, крыш и газонов различные вредные элементы. Мусор, песок и нефтепродукты. Для того, чтобы всё это не попадало в ближайшие водоёмы и создаются ливневые очистные сооружения.

В них вода проходит механическую очистку в несколько этапов:

Отстойник. Здесь под действием силы тяжести Земли оседают на дно крупные частицы – камешки, осколки стекла, металлические детали и пр.
Тонкослойный модуль. Здесь масла и нефтепродукты собираются на поверхности воды, где и собираются на специальных гидрофобных пластинках.
Сорбционный волокнистый фильтр. Он улавливает всё то, что пропустил тонкослойный фильтр.
Коалесцентный модуль. Он способствует отделению частиц нефтепродуктов, всплывающих на поверхность, размер которых больше 0,2 мм.
Угольный фильтр доочистки. Он окончательно избавляет воду от всех нефтепродуктов, которые в ней остаются после прохождения предыдущих ступеней очистки.

Проектирование очистных сооружений

Проектирование О.С. определить их стоимость, правильным образом выбрать технологию очистки, обеспечить надежность работы конструкции, привести сточные воды к нормам качества. Опытные специалисты помогут найти эффективные установки и реагенты, составят схему очистки сточных вод и введут установку в эксплуатацию. Еще один важный момент – составление сметы, которая позволит планировать и контролировать расходы, а также внести коррективы в случае необходимости.

На проект О.С. сильно влияют следующие факторы:

Объёмы сточных вод. Проектирование сооружений для приусадебного участка это одно, а проект сооружений для очистки сточных вод коттеджного посёлка – это другое. Притом нужно учитывать, что возможности О.С. должны быть больше текущего количества сточных вод.
Местность. Сооружения для очистки сточных вод требуют подъезда специального транспорта. Также нужно предусмотреть электропитание объекта, отведение очищенной воды, расположение канализации. О.С. могут занимать большую площадь, однако они не должны создавать помех соседним зданиям, сооружениям, участкам дорогам и другим сооружениям.
Загрязнённость сточных вод. Технология очистки ливневых вод сильно отличается от очистки хозяйственно-бытовых.
Требуемый уровень очистки. Если заказчик хочет сэкономить на качестве очищаемой воды, то необходимо использовать простые технологии. Однако если нужно сбрасывать воду в природные водоёмы, то качество очистки должно быть соответственным.
Компетентность исполнителя. Если Вы заказываете О.С. у неопытных компаний, то готовьтесь к неприятным сюрпризам в виде увеличения смет на строительство или вплывшего по весне септика. Это случается потому, что в проект забывают включить достаточно критичные моменты.
Технологические особенности. Используемые технологии, наличие или отсутствие этапов очистки, необходимость возведения систем, обслуживающих очистное сооружение – всё это должно отражаться в проекте.
Другое. Невозможно всё предусмотреть наперёд. По мере проектирования и монтажа очистного сооружения в проект плана могут вноситься различные изменения, которые нельзя было предусмотреть на начальном этапе.

Этапы проектирования очистного сооружения:

Предварительные работы. Они включают изучение объекта, уточнение пожеланий заказчика, анализ сточных вод и пр.
Сбор разрешительной документации. Этот пункт, как правило, актуален для возведения больших и сложных сооружений. Для их строительства необходимо получить и согласовать соответствующую документацию у надзорных инстанций: МОБВУ, МОСРЫБВОД, Росприроднадзор, СЭС, Гидромет и пр.
Выбор технологии. На основании п. 1 и 2. происходит выбор необходимых технологий, используемых для очистки воды.
Составление сметы. Затраты на строительство О.С. должны быть прозрачны. Заказчик должен точно знать сколько стоят материалы, какова цена устанавливаемого оборудования, какой фонд оплаты труда рабочих и т.д. Также следует учесть затраты на последующее обслуживание системы.
Эффективность очистки. Несмотря на все расчёты результаты очистки могут быть далеки от желаемых. Поэтому уже на этапе планирования О.С. необходимо провести эксперименты и лабораторные исследования, которые помогут избежать неприятных неожиданностей после окончания строительства.
Разработка и согласование проектной документации. Для начала возведения очистных сооружений необходимо разработать и согласовать следующие документы: проект санитарно-защитной зоны, проект нормативов допустимых сбросов, проект предельно допустимых выбросов.

Монтаж очистных сооружений

После того как проект О.С. был подготовлен и все необходимые разрешения были получены наступает стадия монтажа. Хотя монтаж дачного септика сильно отличается от строительства очистного сооружения коттеджного посёлка, однако всё равно они проходят несколько стадий.

Во-первых, подготавливается местность. Роется котлован для установки очистного сооружения. Пол котлована засыпается песком и утрамбовывается, либо бетонируется. Если очистное рассчитано на большое количество сточных вод, то как правило, оно возводится на поверхности земли. В таком случае заливается фундамент и на него уже устанавливается здание или сооружение.

Во-вторых, осуществляется монтаж оборудования. Оно устанавливается, подключается к системе канализации и водоотведения, к электрической сети. Этот этап очень важен так как он требует от персонала знаний специфики работы настраиваемого оборудования. Именно неправильным монтаж, чаще всего, становится причиной выхода из строя оборудования.

В-третьих, проверка и сдача объекта. После монтажа готовое очистное сооружение проходит проверку на качество очистки воды, а также на способность работать в условиях повышенной нагрузки. После проверки О.С. сдаётся заказчику или его представителю, а также, при необходимости, проходит процедуру государственного контроля.

Обслуживание очистных сооружений

Как и любое оборудование очистное сооружение тоже нуждается в обслуживании. В первую очередь из О.С. необходимо удалять крупный мусор, песок, а также избыточный ил, которые образуются в ходе очистки. На крупных О.С. количество и разновидность удаляемых элементов может быть значительно больше. Но в любом случае удалять их придётся.

Во-вторых, осуществляется проверка работоспособности оборудования. Неполадки в каком-либо элементе могут быть чреваты не только снижением качества очистки воды, но и выходом из строя всего оборудования.

В-третьих, в случае обнаружения поломки, оборудование подлежит ремонту. И хорошо, если оборудование будет на гарантии. Если же гарантийный срок истёк, то ремонт О.С. придётся осуществлять за свой счёт.

Скопируйте код и вставьте в свой блог:

alex-avr

Рублевская станция водоподготовки

Водоснабжение Москвы обеспечивают четыре крупнейших станции водоподготовки: Северная, Восточная, Западная и Рублевская. Первые две в качестве источника воды используют волжскую воду, подаваемую по каналу имени Москвы. Последние две берут воду из Москвы-реки. Производительности этих четырех станций отличаются не очень сильно. Кроме Москвы они также обеспечивают водой ряд подмосковных городов. Сегодня речь пойдет про Рублевскую станцию водоподготовки - это старейшая в Москве станция по очистке воды, запущенная в 1903 году. В настоящее время станция обладает производительностью 1680 тысяч м3 в сутки и питает водой западные и северо-западные части города.

Весь магистральный водопровод и канализация в Москве находятся в ведении Мосводоканала - одной из крупнейших организаций в городе. Для представления масштабов: по энергопотреблению Мосводоканал уступает лишь двум другим - РЖД и метро. Все станции водоподготовки и очистки принадлежат им. Давайте пройдемся по Рублевской станции водоподготовки.

Рублевская станция водоподготовки находится недалеко от Москвы, в паре километров от МКАДа, на северо-западе. Расположена она прямо на берегу Москвы-реки, откуда и забирает воду для очистки.

Чуть выше по течению Москва-реки располагается Рублевская плотина.

Плотина была построена в начале 30х годов. В настоящее время используется для регулирования уровня Москвы-реки, для того, чтобы мог функционировать водозабор Западной станции водоподготовки, который находится на несколько километров выше по течению.

Поднимемся наверх:

На плотине используется вальцовая схема - затвор двигается по наклонным направляющим в нишах с помощью цепей. Приводы механизма находятся сверху в будке.

Выше по течению находятся водозаборные каналы, вода с которых, как я понял, поступает на Черепковские очистные сооружения, находящиеся неподалеку от самой станции и являющиеся ее частью.

Иногда, для забора проб воды из реки Мосводоканал использует катер на воздушной подушке. Пробы забираются ежедневно по несколько раз в нескольких точках. Нужны они для определения состава воды и подбора параметров технологических процессов при ее очистке. В зависимости от погоды, времени года и прочих факторов состав воды сильно меняется и за этим постоянно следят.

Кроме того пробы воды из водопровода отбирают на выходе из станции и во множестве точек по всему городу, как сами Мосводоканаловцы, так и независимые организации.

Также имеется ГЭС небольшой мощности, включающая три агрегата.

В настоящее время она остановлена и выведена из эксплуатации. Заменять оборудование на новое - экономически не целесообразно.

Пора выдвигаться на саму станцию водоподготовки! Первое куда пойдем - насосная станция первого подъема. Она закачивает воду из Москвы-реки и поднимает ее вверх, на уровень самой станции, которая находится на правом, высоком, берегу реки. Заходим в здание, поначалу обстановка вполне обычная - светлые коридоры, информационные стенды. Неожиданно встречается квадратный проем в полу, под которым огромное пустое пространство!

Впрочем к нему мы еще вернемся, а пока пойдем дальше. Огромный зал с квадратными бассейнами, насколько я понял это что-то типа приемных камер, в которые поступает вода из реки. Сама река находится справа, за окнами. А насосы закачивающие воду - слева внизу за стенкой.

Снаружи здание выглядит так:

Фото с сайта Мосводоканала.

Тут же установлено оборудование, похоже это автоматическая станция анализа параметров воды.

Все сооружения на станции имеют весьма причудливую конфигурацию - много уровней, всевозможные лесенки, спуски, баки, и трубы-трубы-трубы.

Какой-то насос.

Спускаемся вниз, примерно на 16 метров и попадаем в машинный зал. Тут установлено 11 (три запасных) высоковольтных мотора, приводящих в движение центробежные насосы уровнем ниже.

Один из запасных моторов:

Для любителей шильдиков:)

Вода снизу закачивается в огромные трубы, которые вертикально проходят через зал.

Все электротехническое оборудование на станции выглядит очень аккуратно и современно.

Красавцы:)

Заглянем вниз и увидим улитку! Каждый такой насос имеет производительность 10 000 м 3 в час. Для примера, он мог бы полностью, от пола до потолка заполнить водой обычную трехкомнатную квартиру всего за минуту.

Спустимся на уровень ниже. Тут гораздо прохладнее. Этот уровень находится ниже уровня Москва-реки.

Не очищенная вода из реки по трубам поступает в блок очистных сооружений:

Таких блоков на станции несколько. Но перед тем как пойти туда, сначала посетим другое здание, называемое "Цех производства озона". Озон, он же O 3 используется для обеззараживания воды и удаления из нее вредных примесей, с помощью метода озоносорбции. Данная технология вводится Мосводоканалом в последние годы.

Для получения озона используется следующий техпроцесс: воздух с помощью компрессоров(справа на фото) нагнетается под давлением и попадает в охладители(слева на фото).

В охладителе воздух охлаждается в два этапа с использованием воды.

Затем подается на осушители.

Осушитель представляет из себя две емкости содержащие смесь поглощающую влагу. В то время как одна емкость используется, вторая восстанавливает свои свойства.

С обратной стороны:

Оборудование управляется с помощью графических сенсорных экранов.

Далее подготовленный холодный и сухой воздух поступает в генераторы озона. Генератор озона представляет собой большую бочку, внутри которой расположено множество трубок-электродов, на которые подается большое напряжение.

Так выглядит одна трубка(в каждом генераторе из десятки):

Ершик внутри трубки:)

Через стеклянное окошко можно посмотреть на весьма красивый процесс получения озона:

Пришло время осмотреть блок очистных сооружений. Заходим внутрь и долго поднимаемся по лестнице, в результате оказываемся на мостике в огромном зале.

Тут самое время рассказать про технологию очистки воды. Сразу скажу, что я не специалист и процесс понял лишь в общих чертах без особых подробностей.

После того как вода поднимается из реки, она попадает в смеситель - конструкция из нескольких последовательных бассейнов. Там в нее поочередно добавляют разные вещества. В первую очередь - порошковый активированный уголь (ПАУ). Затем в воду добавляют коагулянт (полиоксихлорид алюминия) – который заставляет мелкие частицы собираться в более крупные комки. Затем вводится специальное вещество называемое флокулянт - в результате чего примеси превращаются в хлопья. Затем вода попадает в отстойники, где все примеси осаждаются, после чего проходит через песчаные и угольные фильтры. В последнее время добавился и еще один этап - озоносорбция, но об этом ниже.

Все основные реагенты применяющиеся на станции (кроме жидкого хлора) в один ряд:

На фотографии насколько я понял - зал смесителя, найдите людей в кадре:)

Всевозможные трубы, резервуары и мостики. В отличие от канализационных очистных сооружений тут все гораздо запутаннее и не так интуитивно понятно, кроме того, если там большая часть процессов происходит на улице, то подготовка воды происходит полностью в помещениях.

Этот зал является лишь малой частью огромного здания. Частично продолжение можно разглядеть в проемах внизу, туда отправимся позже.

Слева стоят какие-то насосы, справа огромные баки с углем.

Там же очередная стойка с оборудованием измеряющим какие-то характеристики воды.

Озон является крайне опасным газом (первая, высшая категория опасности). Сильнейший окислитель, вдыхание которого может привести к летальному исходу. Поэтому процесс озонирования происходит в специальных закрытых бассейнах.

Всевозможная измерительная аппаратура и трубопроводы. По бокам - иллюминаторы, через которые можно посмотреть на процесс, сверху - прожекторы, которые также светят через стекла.

Внутри водичка очень активно бурлит.

Отработанный озон поступает к деструктору озона представляющим собой нагреватель и катализаторы, там озон полностью разлагается.

Переходим к фильтрам. На табло показывается скорость промывки(продувки?) фильтров. Фильтры со временем загрязняются и их очищают.

Фильтры представляют собой длинные резервуары наполненные гранулированным активированным углем(ГАУ) и мелким песком по специальной схеме.

Br />
Фильтры находятся в отдельном изолированном от внешнего мира пространстве, за стеклом.

Можно оценить масштаб блока. Фотография сделана посередине, если взглянуть назад, то можно увидеть то же самое.

В результате всех этапов очистки вода становится пригодной для питья и удовлетворяет всем нормам. Однако, запускать такую воду в город нельзя. Дело в том, что протяженность водопроводных сетей Москвы - тысячи километров. Есть участки с плохой циркуляцией, закрытые ответвления и т.п. Как результат - в воде могут начать размножаться микроорганизмы. Чтобы это избежать воду хлорируют. Раньше это делали путем добавления жидкого хлора. Однако он является крайне опасным реагентом (в первую очередь с точки зрения производства, перевозки и хранения), поэтому сейчас Мосводоканал активно переходит на гипохлорит натрия, который гораздо менее опасен. Для его хранения пару лет назад был построен специальный склад (привет HALF-LIFE).

Опять же все автоматизировано.

И компьютеризировано.

В конце концов, вода попадает в огромные подземные резервуары на территории станции. Эти резервуары наполняются и опустошаются в течение суток. Дело в том, что станция работает с более менее постоянной производительностью, в то время как потребление в течение дня очень сильно меняется - утром и вечером оно крайне высокое, ночью очень низкое. Резервуары служат некоторым аккумулятором воды - ночью они наполняются чистой водой, а днем она забирается из них.

Управляется вся станция из центральной диспетчерской. 24 часа в сутки дежурят два человека. У каждого рабочее место с тремя мониторами. Если я правильно запомнил - один диспетчер следит за процессом очистки воды, второй - за всем остальным.

На экранах отображается огромное количество всевозможных параметров и графиков. Наверняка эти данные берутся в том числе с тех приборов, которые были выше на фотографиях.

Крайне важная и ответственная работа! Кстати говоря, на станции практически не было замечено работников. Весь процесс очень сильно автоматизирован.

В заключение - немного сюрра в здании диспетчерской.

Конструкция декоративного характера.

Бонус! Одно из старых зданий, оставшихся со времен самой первой станции. Когда-то она вся была кирпичной и все сооружения выглядели примерно так, однако сейчас все полностью перестроено, сохранилось лишь несколько строений. Кстати, вода в те времена подавалась в город с помощью паровых машин! Чуть подробнее можно почитать (и посмотреть старые фото) в моем

Современная экология, увы, оставляет желать лучшего – все загрязнения биологического, химического, механического, органического происхождения рано или поздно проникают в почву, водоемы. Запасы «здоровой» чистой воды с каждым годом становятся все меньше, в чем играет определенную роль постоянное использование бытовой химии, активное развитие производств. В стоках содержится огромное количество токсичных примесей, удаление которых должно быть комплексным, многоуровневым.

Для водоочистки используются разные методы – выбор оптимального осуществляется с учетом типа загрязнений, желаемых результатов, имеющихся возможностей.

Самый простой вариант – . Она направлена на выведение нерастворимых компонентов, которые загрязняют воду – это жиры, твердые включения. Сначала стоки проходят через решетки, потом сита и попадают в резервуары-отстойники. Мелкие компоненты осаждают песколовки, нефтепродукты – бензомаслоуловители, жироловки.

Более совершенный способ очистки – мембранный. Он гарантирует максимально точное удаление загрязнений. предполагает применение соответствующих организмов, которые окисляют органические включения. В снове методики лежит естественная очистка водоемов и рек за счет их населения полезной микрофлорой, удаляющей фосфор, азот и другие лишние примеси. Биологический метод очистки может быть анаэробным и аэробным. Для аэробной нужны бактерии, жизнедеятельность которых невозможна без кислорода – устанавливаются биофильтры, аэротенки, заполненные активным илом. Степень очистки, эффективность выше, чем для биофильтром очистки стоков. Анаэробная очистка доступа кислорода не требует.

Предполагает применение электролиза, коагуляции, а также осаждение фосфора металлическими солями. Дезинфекцию проводят путем ультрафиолетового облучения, обработкой хлором, озонированием. Дезинфекция ультрафиолетовым облучением – намного более безопасный и эффективный метод, чем хлорирование, поскольку он проводится без образования токсичных веществ. УФ-излучение губительно для всех организмов, поэтому уничтожает всех опасных возбудителей. Хлорирование основывается на способности активного хлора воздействовать на микроорганизмы и уничтожать их. Существенный недостаток метода – образование хлорсодержащих токсинов, канцерогенных веществ.

Озонирование предполагает обеззараживание сточных вод озоном. Озон – это газ с трехатомной молекулярной структурой, сильный окислитель, который убивает бактерии. Методика дорогая, применяется с выделением кетонов, альдегидов.

Термическая утилизация оптимально подходит для обработки технологических сточных вод, если другие методики не эффективны. На современных очистных комплексах сточные воды проходят многосоставную поэтапную очистку.

Очистные сооружения сточных вод: требования к системам очистки, виды очистных сооружений

Всегда рекомендована первичная механическая очистка, затем биологическая обработка, доочистка и дезинфекция стоков.

Для проведения механической очистки применяются стержни, решетки, песколовки, усреднители, отстойники, септики, гидроциклоны, центрифуги, флотационные установки, дегазаторы.
Илосос – специальное приспособление для очистки воды активным илом. Другие составляющие системы биоочистки – биокоагуляторы, илососы, аэротенки, фильтры, вторичные отстойники, илоотделители, поля фильтрации, биологические пруды.
В рамках доочистки используется нейтрализация, фильтрация стоков.
Дезинфекция, обеззараживание производятся хлором, электролизом.

Что подразумевается под сточными водами?

Сточные воды представляют собой загрязненные производственными отходами водные массы, для удаления которых с площадей населенных пунктов, предприятий промышленности применяются соответствующие канализационные системы. Также к стокам относятся воды, образовавшиеся в результате выпадения осадков. Органические включения начинают массово гнить, что вызывает ухудшение состояния водоемов, воздуха, приводит к массовому распространению бактериальной флоры. Важными задачами водоочистки по этой причине является организация водоотвода, очистка стоков, предотвращение нанесения активного вреда экологии, здоровью людей.

Показатели степени очистки

Уровень загрязнения стоков рассчитывать нужно с учетом показателя концентрации примесей, выражающейся как масса на единицу объема (г/м3 или мг/л). Стоки бытового типа – однообразная в отношении состава формула, концентрация загрязняющих веществ зависит от расходуемого объема водных масс, а также нормативов потребления.

Степени и типы загрязнения бытовых стоков:

нерастворимые, в них образуются крупные взвеси, одна частица не может быть больше 0.1 мм в диаметре;
суспензии, эмульсии, пены, размеры частичек которых могут составлять от 0.1 мкм до 0.1 мм;
коллоиды – размеры частиц в диапазоне 1 нм-0.1 мкм;
растворимые с молекулярно-дисперсными частицами, размеры которых составляют не более 1 нм.

Также загрязнители делятся на органические, минеральные, биологические. Минеральные – это шлаки, глина, песок, соли, щелочи, кислоты, пр. Органика – растительная или животная, а именно остатки растений, овощей, плодов, растительные масла, бумага, фекалии, частички тканей, клейковина. Биологические примеси – микроорганизмы, грибки, бактерии, водоросли.

Примерные пропорции загрязняющих веществ в бытовых стоках:

минеральные – 42%;
органические – 58%;
взвеси – 20%;
коллоидные примеси – 10%;
растворяемые вещества – 50%.

Состав промышленных стоков, уровень их загрязнения – показатели, которые варьируются с учетом характера конкретного производства, условий использования стоков в технологическом процессе.

На атмосферные стоки влияют климат, рельеф территории, характер застроек, тип покрытия дорожного полотна.

Принцип действия систем очистки, правила их установки и обслуживания. Требования к системам очистки

Водоочистные сооружения должны обеспечивать заданные эпидемические и радиационные показатели, иметь сбалансированный химический состав. Вода после попадания на сооружения водоочистки проходит комплексное биологическое, механическое очищение. Для удаления мусора стоки пропускают через решетку со стержнями. Очистка является автоматической, также каждый час операторы проверяют качество удаления загрязнений. Есть самоочищающиеся новые решетки, но стоят они дороже.

Для осветления задействуются осветлители, фильтры, отстойники. В отстойниках, осветлителях вода перемещается очень медленно, в результате чего взвешенные частицы начинают выпадать с образованием осадка. Из песколовок жидкость направляется к первичным отстойникам – тут также оседает минеральные примеси, легкие взвеси поднимаются на поверхность. Осадок получается на дне, фермой со скребком он сгребается в приямки. Всплывшие вещества направляются в жироловку, оттуда в колодец и откатываются.

Осветленные водные массы направляются в латки, затем в аэротенки. На этом механическое удаление примесей можно считать завершенным – приходит черед биологического. В состав аэротенков входит 4 коридора, в первый по трубкам подается ил, и вода приобретает коричневый оттенок, продолжая активно насыщаться кислородом. В иле обитают микроорганизмы, которые тоже очищают воду. Затем вода подается на вторичный отстойник, где отделяется от ила. По трубам ил идет в колодцы, оттуда насосы перекачивают его в аэротенки. Вода заливается в резервуары контактного типа, где ранее проходила хлорирование, но теперь уже транзитом.

Получается, что при первичной очистке вода просто заливается в сосуд, настаивается и сливается. Но именно это позволяет удалять большую часть органических примесей при минимальных финансовых затратах. Вода после того, как покидает первичные отстойники, переходит на другие сооружения водоочистки. Вторичное очищение предполагает устранение остатков органики. Это биологический этап. Основные типы систем – активный ил, капельные биологические фильтры.

Принцип работы комплекса очистки сточных вод (общая характеристика водоочистных сооружений)

По трем коллекторам из города грязная вода подается на механические решетки (оптимальный зазор составляет 16 мм ), проходит через них, самые крупные загрязняющие частицы при этом оседают на решетке. Очистка автоматическая. По гидроэлеваторам следуют минеральные примеси, имеющие значительную массу по сравнению с водой, после гидроэлеваторы откатываются на пусковые площадки.

После выхода из песколовок вода поступает в первичный отстойник (всего их 4). Всплывшие вещества подаются в жироловку, от жироловки уже в колодец и откатываются. Все описанные в данном разделе принципы работы справедливы для очистных систем разных типов, но могут иметь определенные вариации с учетом особенностей конкретного комплекса.

Важно: виды сточных вод

Чтобы правильно выбрать систему очистки, обязательно учитывайте тип сточных вод. Доступные варианты:

Хозяйственно-фекальные или бытовые – они удаляются из туалетов, ванных комнат, кухонь, бань, столовых, больниц.
Промышленные, производственные, задействуемые в ходе выполнения разнообразных технологических процессов вроде промывания сырья, продукции, охлаждения оборудования, откачанные при добыче полезных ископаемых.
Атмосферные сточные воды, включая дождевые, талые, те, которые остались после полива улиц, зеленых посадок. Основные загрязняющие вещества – минеральные.

В связи с тем, что объемы водопотребления непрерывно растут, а подземные водные источники являются ограниченными, недостачу воды восполняют за счет поверхностных водоемов.
Качество питьевой воды должно соответствовать высоким требованиям стандарта. А от качества воды, которая используется в промышленных целях, зависит нормальная и стабильная работа устройств и оборудования. Поэтому и эта вода должна быть хорошо очищена, и соответствовать стандартам.

Но в большинстве случаев, качество воды является низким, а проблема очистки воды сегодня имеет большую актуальность.
Повысить качество очистки сточных вод, которые затем планируется применять для питья и в хозяйственных целях, можно с помощью применения специальных способов их очистки. Для этого сооружаются комплексы очистных сооружений, которые затем объединяются в водоочистные станции.

Но следует уделять внимание проблеме очистки не только той воды, которая затем будет употребляться в пищу. Любые сточные воды, пройдя определенные этапы очистки, сбрасываются в водоемы или на рельеф. И если они содержат вредоносные примеси, и их концентрация выше допустимых значений, то наносится серьезный удар по состоянию окружающей среды. Поэтому все мероприятия по охране водоемов, рек и природы в целом начинаются с повышения качества очистки стоков. Специальные сооружения, которые служат для очистки стоков, помимо своей основной функции также позволяют добыть из стоков полезные примеси, которые можно использовать в дальнейшем, возможно даже на других производствах.
Степень очистки стоков регулируется законодательными актами, а именно «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Основами водного законодательства РФ».
Все комплексы очистных сооружений можно разделить на водопроводные и канализационные. Каждый вид можно разделить еще на подвиды, отличающиеся между собой особенностями строения, составом, а также технологическими процессами очистки.

Водопроводные очистные сооружения

Используемые методы очистки воды, а соответственно и состав самих сооружений очистки, определяются качеством исходной воды и требованиям к воде, которую нужно получить на выходе.
Технология очистки включает процессы осветления, обесцвечивания и обеззараживания. Происходит это с помощью процессов отстаивания, коагуляции, фильтрации и обработки хлором. В том случае, если изначально вода не очень загрязнена, то некоторые технологические процессы пропускаются.

Наиболее распространенными способами осветления и обесцвечивания стоков на водопроводных очистных установках являются коагуляция, фильтрация и отстаивание. Зачастую отстаивают воду в горизонтальных отстойниках, а фильтруют их с использованием различных загрузок или контактных осветлителей.
Практика строительства водоочистных сооружений в нашей стране показала, что самое широкое применение имеют те устройства, которые спроектированы таким образом, что в роли главных очистных элементов выступают горизонтальные отстойники и быстрые фильтры.

Единые требования к очищенной питьевой воде предопределяет практически идентичный состав и структуру сооружений. Приведем пример. Во все без исключения водоочистные станции (независимо от их мощности, производительности, типа и других особенностей) входят такие составляющие:
- реагентные устройства со смесителем;
- камеры хлопьеобразования;
- горизонтальные (реже вертикальные) отстойные камеры и осветлители;
- ;
- емкости для очищенной воды;
- ;
- подсобно-вспомогательные, административные и бытовые объекты.

Канализационные очистные сооружения

Очистные канализационные сооружения имеют сложную инженерную структуру, как и водопроводные системы очистки. На таких сооружениях стоки проходят этапы механической, биохимической (ее еще называют ) и химической очистки.

Механическая очистка стоков позволяет отделить взвешенные вещества, а также грубые примеси с помощью процеживания, фильтрования и отстаивания. На некоторых объектах очистки механическая очистка является завершающей стадией процесса. Но зачастую она является лишь подготовительной стадией для биохимической очистки.

Механическая составляющая комплекса по очистке стоков состоит из таких элементов:
- решетки, задерживающие крупные примеси минерального и органического происхождения;
- песколовки, которые позволяют отделить тяжелые механические примеси (как правило, это песок);
- отстойники для отделения взвешенных частиц (зачастую органического происхождения);
- хлораторные устройства с контактными емкостями, где осветленная сточная вода обеззараживается под воздействием хлора.
Такие стоки после дезинфекции могут быть сброшены в водоем.

В отличие от механической очистки, при химическом способе очистки перед отстойниками устанавливают смесители и реагентные установки. Таким образом сточные воды после того как пройдут решетку и песколовку поступают в смеситель, где к ним добавляется специальный реагент для коагулирования. А затем смесь отправляется в отстойник для осветления. После отстойника вода выпускается или в водоем, или на последующий этап очистки, где происходит дополнительное осветление, а затем они выпускаются в водоем.

Биохимический метод очистки стоков зачастую производится на таких сооружениях: поля фильтрации, или в биофильтрах.
На полях фильтрации стоки после прохождения этапа очистки в решетках и песколовках, поступают в отстойники для осветления и дегельминтизации. Затем они следуют на поля орошения или фильтрации, и после этого они сбрасываются в водоем.
При очистке в биофильтрах стоки проходят этапы механической очистки, а затем подвергаются принудительной аэрации. Дальше стоки, содержащие кислород, поступают в сооружения биофильтров, а после него направляются во вторичный отстойник, где осаждаются выносимые из биофильтра взвешенные вещества и избыток . После этого очищенные стоки проходят дезинфекцию, и сбрасываются в водоем.
Очистка стоков в аэротенках проходит такие этапы: решетки, песколовки, принудительная аэрация, отстаивание. Затем предварительно очищенные стоки поступают в аэротенк, а затем во вторичные отстойники. Заканчивается этот способ очистки так же, как и предыдущий – процедурой дезинфекции, после чего стоки могут быть сброшены в водоем.

Основные методы улучшения качества природной воды и состав сооружений зависят от качества воды в источнике, от назначения водопровода. К основным методам очистки воды относятся:

1. осветление , которое достигается путем отстаивания воды в отстойнике или осветлителях для осаждения взвешенных частиц, находящихся в воде, и фильтрованием воды через фильтрующий материал;

2. обеззараживание (дезинфекция) для уничтожения болезнетворных бактерий;

3. умягчение – уменьшение в воде солей кальция и магния;

4. специальная обработка воды – обессоливание (опреснение), обезжелезивание, стабилизация – применяют, в основном для производственных целей.

Схема сооружений для подготовки питьевой воды с применением отстойника и фильтра показана на рис. 1.8.

Очистка природной воды для питьевых целей состоит из следующих мероприятий: коагулирование, осветление, фильтрование, обеззараживание с помощью хлорирования.

Коагулирование используетсядля ускорения процесса осаждения взвешенных веществ. Для этого в воду добавляют химические реагенты, так называемые коагулянты, которые вступают в реакцию с находящимися в воде солями, способствуя осаждению взвешенных и коллоидных частиц. Раствор коагулянта готовится и дозируется на установках, называемых реагентным хозяйством. Коагулирование является весьма сложным процессом. В основном коагулянты укрупняют взвешенные вещества путем их слипания. В качестве коагулянта в воду вводят соли алюминия или железа. Чаще используют сернокислый алюминий Al2(SO4)3, железный купорос FeSO4, хлорное железо FeCl3. Их количество зависит от рН воды (активная реакция воды рН определяется концентрацией водородных ионов: рН=7 среда нейтральная, рН>7-кислая, рН<7-щелочная). Доза коагулянта зависит от мутности и цветности воды и определяется согласно СНиП РК 04.01.02.–2001 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Для коагулирования используют мокрый способ дозирования реагентов. Коагулянт вводят в воду уже растворенный. Для этого имеется растворный бак, два расходных бака, где готовится раствор определенной концентрации путем добавления воды. Готовый раствор коагулянта подается в дозировочный бачок, имеющий поплавковый клапан, поддерживающий постоянный уровень воды. Затем из него раствор подается в смесители.

Рис. 1.8. Схемы станций водоподготовки: с камерой образования хлопьев, отстойниками и фильтрами (А); с осветлителем со взвешенным осадком и фильтрами (Б)

1 – насос первого подъема; 2 – реагентный цех; 3 – смеситель; 4 – камерахлопьеобразования; 5 – отстойник; 6 – фильтр; 7 – трубопровод для входа хлора; 8 – резервуар очищенной воды; 9 – насос второго подъема; 10 – осветлитель со взвешенным осадком

Для ускорения процесса коагулирования вводят флокулянты: полиакриламид, кремнекислоту. Наиболее распространены следующие конструкциисмесителей: перегородчатые, дырчатые и вихревые. Процесс смешивания должен проходить до образования хлопьев, поэтому пребывание воды в смесителе не более 2 минут. Смеситель перегородчатый – лоток с перегородками под углом 45°. Вода несколько раз меняет свое направление, образуя интенсивные завихрения, и способствует перемешиванию коагулянта. Дырчатые смесители – в поперечных перегородках имеются отверстия, вода, проходя через них, также образует завихрения, способствуя перемешиванию коагулянта. Вихревые смесители – вертикальные смесители, где перемешивание происходит за счет турбулизации вертикального потока.

Из смесителя вода поступает в камеру хлопьеобразования (камера реакций). Здесь она находится 10 – 40 минут для получения крупных хлопьев. Скорость движения в камере такая, что не происходит выпадение хлопьев и их разрушение.

Различают камеры хлопьеобразования: водоворотные, перегородчатые, лопастные, вихревые в зависимости от способа перемешивания. Перегородчатые – железобетонный резервуар разделяется перегородками (продольными) на коридоры. Вода проходит по ним со скоростью 0,2 – 0,3 м/с. Число коридоров зависит от мутности воды. Лопастные – с вертикальным или горизонтальным расположением вала мешалок. Вихревые – резервуар в виде гидроциклона (конические, расширяющиеся кверху). Вода поступает снизу и движется с уменьшающейся скоростью от 0,7 м/с до 4 – 5 мм/с, при этом периферийные слои воды втягиваются в основной, создается вихревое движение, что способствует хорошему перемешиванию и хлопьеобразованию. Из камеры хлопьеобразования вода поступает в отстойник или осветлители для осветления.

Осветление – это процесс выделения из воды взвешенных веществ при ее движении с малыми скоростями через специальные сооружения: отстойники, осветлители. Осаждение частиц происходит под действием силы тяжести, т.к. удельный вес частиц больше удельного веса воды. Источники водоснабжения имеют различное содержание взвешенных частиц, т.е. имеют разную мутность, следовательно, продолжительность осветления будет разной.

Различают отстойники горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальные отстойники используются при производительности станции более 30000 м 3 /сут., представляют собой прямоугольный резервуар с обратным уклоном дна для удаления скопившегося осадка путем обратной промывки. Подача воды осуществляется с торца. Относительно равномерное движение достигается устройством дырчатых перегородок, водосливов, сборных карманов, желобов. Отстойник может быть двухсекционным, при ширине секции не более 6 м. Время отстаивания – 4 часа.

Вертикальные отстойники – при производительности станции очистки до 3000 м 3 /сут. В центре отстойника имеется труба, куда подается вода. Отстойник круглый или квадратный в плане с коническим дном (a=50-70°). По трубе вода опускается вниз отстойника, а затем поднимается вверх с малой скоростью в рабочую часть отстойника, где через водослив собирается в круговом лотке. Скорость восходящего потока 0,5 – 0,75 мм/с, т.е. она должна быть меньше скорости осаждения взвешенных частиц. При этом диаметр отстойника не более 10 м, отношение диаметра отстойника к высоте осаждения равна 1,5. Число отстойников не менее 2-х. Иногда отстойник совмещают с камерой хлопьеобразования, которая располагается вместо центральной трубы. В этом случае вода поступает из сопла по касательной со скоростью 2 – 3 м/с, создавая условия для хлопьеобразования. Для гашения вращательного движения в нижней части отстойника устраивают решетки. Время отстаивания в вертикальных отстойниках – 2 часа.

Радиальные отстойники – это круглые резервуары с малоконическим дном, применяются в промышленном водоснабжении, при высоком содержании взвешенных частиц при производительности более 40000 м 3 /сут.

Вода подается в центр, а затем движется в радиальном направлении к сборному лотку по периферии отстойника, из которого отводится по трубе. Осветление также происходит за счет создания малых скоростей движения. Отстойники имеют небольшую глубину 3 – 5 м в центре, 1,5 – 3 м на периферии, диаметр 20 – 60 м. Осадок удаляют механизированным способом, скребками, не прекращая работу отстойника.

Осветлители. Процесс осветления в них происходит интенсивнее, т.к. вода после коагулирования проходит через слой взвешенного осадка, который поддерживается в таком состоянии током воды (рис. 1.9).

Частицы взвешенного осадка способствуют большему укрупнению хлопьев коагулянта. Крупные хлопья могут задержать больше взвешенных частиц в осветляемой воде. Такой принцип положен в основу работы осветлителей с взвешенным осадком. Осветлители при равных объемах с отстойниками имеют большую производительность, требуют меньше коагулянта. Для удаления воздуха, который может взмучивать взвешенный осадок, вода предварительно направляется в воздухоотделитель. В осветлитель коридорного типа осветляемая вода подается по трубе снизу и распределяется дырчатыми трубами в боковых отсеках (коридорах) в нижней части.

Скорость восходящего потока в рабочей части должна быть 1-1,2 мм/с, чтобы хлопья коагулянта находились во взвешенном состоянии. При прохождении через слой взвешенного осадка взвешенные частицы задерживаются, высота взвешенного осадка 2 – 2,5 м. Степень осветления выше, чем в отстойнике. Выше рабочей части находится защитная зона, где взвешенного осадка нет. Затем осветленная вода попадает в сборный лоток, из которого по трубопроводу подается на фильтр. Высота рабочей части (зоны осветления) – 1,5-2 м.

Фильтрование воды. После осветления вода фильтруется, для этого используют фильтры, имеющие слой фильтрующего мелкозернистого материала, в котором при прохождении воды задерживаются частицы мелкой взвеси. Фильтрующий материал – кварцевый песок, гравий, дробленый антрацит. Фильтры бывают скорые, сверхскоростные, медленные: скорые – работают с коагулированием; медленные – без коагулирования; сверхскоростные – с коагулированием и без.

Различают фильтры напорные (сверхскоростные), безнапорные (скорые и медленные). В напорных фильтрах вода через слой фильтра проходит под напором, создаваемым насосами. В безнапорных – под напором, созданным разностью отметок воды в фильтре и на выходе из него.

Рис. 1.9. Осветлитель со взвешенным осадком коридорного типа

1 – рабочая камера; 2 – осадкоуплотнитель; 3 – окна прикрытые козырьками; 4 – трубопроводы для подачи осветляемой воды; 5 – трубопроводы для выпуска осадка; 6 – трубопроводы для отбора воды из осадкоуплотнителя; 7 – задвижка; 8 – желоба; 9 – сборный лоток

В открытых (безнапорных) скорых фильтрах вода подается с торца в карман и проходит сверху вниз через слой фильтра и поддерживающий слой гравия, затем через дырчатое дно поступает в дренаж, оттуда по трубопроводу в резервуар чистой воды. Промывка фильтра проходит обратным током через отводящий трубопровод снизу вверх, вода собирается в промывных желобах, затем отводится в канализацию. Толщина фильтровой загрузки зависит от крупности песка и принимается 0,7 – 2 м. Расчетная скорость фильтрования – 5,5-10 м/ч. Время промывания – 5-8 минут. Назначение дренажа – равномерное отведение профильтрованной воды. Сейчас используют двухслойные фильтры, загружают вначале (сверху вниз) дробленый антрацит (400 – 500 мм), затем песок (600 – 700 мм), поддерживающий гравийный слой (650 мм). Последний слой служит для предотвращения вымывания фильтровой загрузки.

Кроме однопоточного фильтра (о котором уже сказано), используют двухпоточные, в которых подача воды осуществляется двумя потоками: сверху и снизу, отвод профильтрованной воды по одной трубе. Скорость фильтрования – 12 м/час. Производительность двухпоточного фильтра в 2 раза больше однопоточного.

Обеззараживание воды. При отстаивании и фильтровании задерживается большая часть бактерий до 95 %. Оставшиеся бактерии уничтожаются в результате обеззараживания.

Обеззараживание воды достигается следующими способами:

1. Хлорирование проводят жидким хлором и хлорной известью. Эффект хлорирования достигается при интенсивности перемешивания хлора с водой в трубопроводе или в специальном резервуаре в течение 30 минут. На 1 л фильтрованной воды вводят 2-3 мг хлора, а на 1л нефильтрованной воды – 6 мг хлора. Вода, поступающая к потребителю, должна содержать 0,3 – 0,5 мг хлора на 1 л, так называемый остаточный хлор. Обычно используют двойное хлорирование: до и после фильтрования.

Дозируют хлор в специальных хлораторах, которые бывают напорные и вакуумные. Напорные хлораторы имеют недостаток: жидкий хлор находится под давлением выше атмосферного, поэтому возможны утечки газа, который ядовит; вакуумные – не имеют этого недостатка. Хлор доставляется в сжиженном виде в баллонах, из него хлор переливают в промежуточный, где он переходит в газообразное состояние. Газ поступает в хлоратор, где растворяется в водопроводной воде, образуя хлорную воду, которая затем вводится в трубопровод, транспортирующий воду, предназначенную для хлорирования. При повышении дозы хлора в воде остается неприятный запах, такую воду надо дехлорировать.

2. Озонирование – это обеззараживание воды озоном (окисление бактерии атомарным кислородом, получаемым при расщеплении озона). Озон устраняет цветность, запахи и привкусы воды. Для обеззараживания 1л подземных источников необходимо 0,75 – 1 мг озона, 1 л фильтрованной воды поверхностных источников – 1-3 мг озона.

3. Ультрафиолетовое облучение производят с помощью ультрафиолетовых лучей. Этот способ используют для обеззараживания подземных источников с небольшими расходами и фильтрованной воды поверхностных источников. В качестве источников излучения служат ртутно-кварцевые лампы высокого и низкого давления. Различают напорные установки, которые устанавливают в напорных трубопроводах, безнапорные – на горизонтальных трубопроводах и в специальных каналах. Эффект обеззараживания зависит от продолжительности и интенсивности излучения. Этот метод не применяется для вод высокой мутности.

Водопроводная сеть

Водопроводные сети разделяются на магистральные и распределительные. Магистральные – транспортируют транзитные массы воды к объектам потребления, распределительные – подводят воду из магистралей к отдельным зданиям.

При трассировке водопроводных сетей следует учитывать планировку объекта водоснабжения, размещение потребителей, рельеф местности.

Рис. 1.10. Схемы водопроводных сетей

а – разветвленная (тупиковая); б – кольцевая

По очертанию в плане водопроводные сети различают: тупиковые и кольцевые.

Тупиковые сети используют для тех объектов водоснабжения, которые допускают перерыв в подаче воды (рис. 1.10, а). Кольцевые сети более надежны в работе, т.к. в случае аварии на одной из линий потребители будут снабжаться водой по другой линии (рис. 1.10, б). Противопожарные водопроводные сети обязательно должны быть кольцевыми.

Для наружного водопровода используют чугунные, стальные, железобетонные, асбестоцементные, полиэтиленовые трубы.

Чугунные трубы с антикоррозийным покрытием долговечны и применяются широко. Недостаток – плохое сопротивление динамическим нагрузкам. Чугунные трубы – раструбные, диаметром 50 – 1200 мм при длине 2 – 7 м. От коррозии трубы асфальтируют изнутри и снаружи. Заделку стыков выполняют просмоленной прядью при помощи конопатки, затем стык заделывают асбестоцементом с уплотнением при помощи молотка и чеканки.

Стальные трубы диаметром 200 – 1400 мм применяют при укладке водоводов и распределительных сетей при давлении больше 10 атм. Стальные трубы соединяют при помощи сварки. Водогазопроводные – на муфтах с резьбой. Снаружи покрываются стальные трубы битумной мастикой или крафт-бумагой в 1 – 3 слоя. По способу изготовления трубы различают: прямошовные сварные трубы диаметром 400 – 1400 мм, длиной 5 – 6 м; бесшовные (горячекатаные) диаметром 200 – 800 мм.

Асбестоцементные трубы выпускают диаметром 50 – 500 мм, длиной 3 – 4 м. Преимущество – диэлектричность (не подвергаются действию блуждающих электрических токов). Недостаток: подвергаются механическим воздействиям, связанным с динамическими нагрузками. Поэтому нужно соблюдать осторожность при транспортировке. Соединение – муфтовое с резиновыми кольцами.

Железобетонные трубы диаметром 500 – 1600 мм используются в качестве водоводов, соединение – пальцевое.

Полиэтиленовые трубы стойки против коррозии, прочны, долговечны, оказывают меньшее гидравлическое сопротивление. Недостаток – большой коэффициент линейного расширения. При выборе материала труб следует учитывать условия проектирования, климатические данные. На водопроводных сетях для нормальной эксплуатации устанавливают арматуру: запорно-регулирующую (задвижки, вентили), водоразборную (колонки, краны, гидранты), предохранительную (обратные клапаны, воздушные вантузы). В местах установки фасонных частей и арматуры устраивают смотровые колодцы. Водопроводные колодцы на сетях устраивают из сборного железобетона.

Расчет водопроводной сети заключается в установлении диаметра труб, достаточном для пропуска расчетных расходов, и определении потерь напора в них. Глубина заложения водопроводных труб зависит от глубины промерзания грунта, материала труб. Глубина заложения труб (до низа трубы) должна быть на 0,5 м ниже расчетной глубины промерзания грунта в данном климатическом регионе.