Общегородские очистные сооружения

Вода, поступающая в городскую систему водоотведения, обычно представ­ляет собой смесь хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. По системе водоотведения эти воды подаются на общегородские очистные соору­жения. Если позволяет производительность этих сооружений, сюда же посту­пают частично или полностью дождевые и талые воды. Полный комплекс об­щегородских очистных сооружений включает блоки: механической и биологи­ческой очистки, доочистки, обеззараживания, обработки осадка (рис. 3.9).

Механическая очистка обеспечивает удаление из сточных вод крупных включений, взвешенных и плавающих примесей. В состав блока механичес­кой очистки входят решетки, иногда с дробилками, песколовки, преаэраторы и первичные отстойники.

Решетки предназначены для улавливания крупных включений, кото­рые при необходимости измельчаются в дробилках. На решетках достига­ется практически полное извлечение из очищаемых сточных вод крупных включений. Извлеченные крупные включения вывозятся на полигон бы­товых отходов.

В песколовках, представляющих собой емкости определенных размеров, благодаря резкому уменьшению скорости течения очищаемой жидкости про­исходит осаждение взвешенных веществ. В песколовках удаляется из сточной воды примерно 40—60% мелких механических примесей. Из песколовок оса­док подается на песковые площадки. После высыхания он может быть ис­пользован для планировочных работ.

В преаэраторах происходит первичное насыщение сточных вод кислоро­дом путем подачи сжатого воздуха, что существенно улучшает процесс био­логической очистки. В сточных водах, поступающих из систем водоотведе­ния, растворенный кислород практически отсутствует. Смешение очищае­мых вод с пузырьками воздуха способствует отделению нефтепродуктов и других плавающих примесей, которое происходит в первичных отстойниках, называемых также нефтеловушками. Степень удаления плавающих примесей составляет 60—80%. Всплывшие нефтепродукты специальными скребками со­бираются в бочки и направляются на регенерацию или на сжигание.

Из первичных отстойников очищаемые сточные воды поступают в блок биологической очистки, где происходит деструкция органических соединений, поддающихся биохимическому окислению. Из сооружений биологической очистки наибольшее распространение получили аэротенки. Они представля­ют собой железобетонные, реже кирпичные или металлические удлиненныеемкости, где происходит контакт очищаемых сточных вод с активным илом при одновременном насыщении их кислородом воздуха. Активный ил пред­ставляет собой специально культивируемое сообщество микроорганизмов, пищей для которых служат органические вещества, содержащиеся в сточных водах. Нормальное содержание активного ила в очищаемых сточных водах составляет 2 г/л (по сухому веществу). Для интенсификации процесса де­струкции органических соединений в аэротенки постоянно нагнетается сжа­тый воздух в соотношении 10:1 — к объему очищаемой жидкости. Аэротенки в блоке биологической очистки располагаются таким образом, чтобы очи­щаемая сточная вода, проходя через них последовательно один за другим, находилась в контакте с активным илом в течение 18—20 часов. Температура воды в аэротенках должна быть не ниже +5° С и не выше 40° С. Степень деструкции в аэротенках органических веществ, поддающихся биохимичес­кому окислению, составляет около 90%.

Очищенные в аэротенках сточные воды поступают во вторичные отстой­ники, где происходит оседание активного ила, который попал сюда из аэро-тенков вместе с водой. Микроорганизмы активного ила при оседании адсор­бируют своей чешуйчатой поверхностью мельчайшие взвеси, оставшиеся в очищаемых сточных водах после прохождения песколовок и первичных от­стойников, а также ионы тяжелых металлов. Степень извлечения металлов за счет адсорбции микроорганизмами колеблется от 10 до 60%.

После вторичных отстойников городские сточные воды считаются про­шедшими биологическую очистку и могут быть сброшены в поверхностные водные объекты. Перед сбросом в обязательном порядке производится их обеззараживание путем обработки хлорной водой. Приготовление хлорной воды производится в хлораторноп растворением активного хлора в воде. После хло­рирования сбросная вода должна пройти дегазацию, так как попадание ак­тивного хлора в водный объект может привести к гибели рыбы. Дегазация сбросных вод происходит в каналах и быстротоках по пути следования от места хлорирования до места выпуска в водный объект. В некоторых странах вместо хлорирования применяют озонирование. И тот, и другой способы обеззараживания воды имеют свои преимущества и недостатки. В нашей стране для обеззараживания сточных вод применяют в основном хлорирование.

Если качество очистки сточных вод не удовлетворяет условиям их сброса в водные объекты (разд. 3.5.6) или сточные воды после очистки предполага­ется использовать для технического водоснабжения или пополнения город­ских рек, то в этих случаях организуется их доочистка. При пополнении сто­ка городских рек очищенными сточными водами доочистка должна обеспе­чить придание им свойств и состава, присущих природным речным водам. Для доочистки сточных вод используют фильтры с зернистой загрузкой, ус­тановки пенной и напорной флотации, коагуляцию и флокуляцию, сорбцию (разд. 3.5.4),озонирование, установки для извлечения из воды соединений фосфора и азота. Для придания очищенным сточным водам качеств природ­ной воды их доочистка проводится в каскаде биологических прудов или на биоинженерных сооружениях типа биоплато (разд. 3.5.3).

В процессе биологической очистки сточных вод образуется большое ко­личество осадка, представляющего собой отмерший или избыточный актив­ный ил, который удаляется из аэротенков и вторичных отстойников. Ил име­ет влажность 97—98% и очень плохо отдает воду. С целью обезвоживания его сначала обрабатывают в метантенках или аэробных стабилизаторах, затем подвергают механическому обезвоживанию в гидроциклонах, центрифугах, вакуум-фильтрах или фильтр-прессах, после чего направляют на иловые пло­щадки для окончательного высушивания.

В метантенках, представляющих собой герметичные цилиндрические резервуары, в течение нескольких часов при температуре 33—53° С происхо­дит сбраживание ила. При обработке в метантенке ил теряет свою водоудер-живаюшую способность, его влажность снижается до 92—94%. В процессе сбраживания выделяется газ, главным образом метан, с теплотворной спо­собностью до 5000 ккал/м³. Из 1 кг осадка (по сухому веществу) образуется около 1 м³ газа плотностью 1 кг/м³. Получаемый газ используется обычно в котельных сооружений биологической очистки.

В аэробных стабилизаторах, представляющих собой обычные аэротенки, активный ил подвергается усиленной аэрации в течение нескольких суток. Расход воздуха при этом составляет до 2 м³/час на 1 м³ вместимости стабили­затора. Влажность ила снижается на 2—3%, он в значительной мере теряет свою водоудерживающую способность.

При механическом обезвоживании влажность осадка может быть сниже­на до 65—70%, а объем его, по сравнению с сырым осадком (влажностью 98%), уменьшен в 15—20 раз.

Окончательное высушивание осадка происходит на иловых площадках. Площадки представляют собой выровненные участки (карты) площадью 0,25— 2 га, обвалованные невысокими (0,7—1 м) дамбами. Здесь в природных усло­виях в течение нескольких месяцев (до года) происходит высушивание и ком­постирование (перегнивание) илового осадка. Компостированный иловый осадок является хорошим органическим удобрением. Ограничения в его при­менении могут быть связаны со сверхнормативным содержанием соединений тяжелых металлов.