Хозяйственно – бытовые очистные сооружения

Механизм процесса

Для улучшения качества сточных вод используется два метода: аэробная и анаэробная биологическая очистка. В первом случае процесс протекает с помощью кислорода, во втором – без него.

Важно. В каждом очистном сооружении формируется специфический биоценоз (совокупность живых организмов, способных переработать загрязнения).. Механизм очистки зависит от выбранного метода и биоценоза

Механизм очистки зависит от выбранного метода и биоценоза.

Технологическая схема аэробной чистки

Агентом выступает биопленка или активный ил.

Это совокупность бактерий, грибов, простейших, представителей микрофауны того или иного рода/группы с заданными характеристиками.

Классическая схема аэробной очистки выглядит так:

1. Сточные воды попадают в анаэробную зону аэротенка-вторичного отстойника. Там они перемешиваются с активным илом.
2. В установку нагнетается кислород, при необходимости вводятся компоненты, способствующие переработке.
3. Происходит два биохимических процесса: окисление органического углерода и нитрификация.
4. Осуществляется один или несколько рециклов: воды снова перемешиваются с активным илом и обогащаются кислородом.
5. Переработанные стоки отстаиваются – происходит гравитационное разделение иловой смеси.
6. Избыточный активный ил поступает на переработку, а часть массы возвращается на исходную позицию.
7. Очищенные воды поступают на доочистку или спускаются в водоем.

Этапы очистки отличаются в разных системах, но суть метода остается той же.

Анаэробной

Этот метод применяется, когда в сточных водах большое количество органических загрязнений, твердых осадков и активного ила. В ходе метаногенеза (так называется процесс анаэробной очистки) загрязнения конвертируются в биогаз, который состоит из метана и углекислого газа.

Технологическая схема классической анаэробной очистки:

• Сточные воды попадают в отсек, где происходит метановое брожение. После взаимодействия анаэробных бактерий с загрязнениями образуется метан, углекислый газ, сероводород. Эти газы утилизируются.

Сброженный осадок поступает в следующий отсек, где происходит обезвоживание ила в центрифуге. Затем очищенная вода спускается в водоем.
Обезвоженный ил поступает в барабанную сушилку. Выделившуюся воду утилизируют.
Сухой ил обеззараживается и становится материалом для компостирования.

Виды канализационных систем

Очистные сооружения канализации проектируются до начала проведения строительных работ

Важно выбрать правильную канализационную конструкцию, которая сможет решать поставленные задачи по утилизации отходов и обладать достаточным уровнем производительности. Сегодня очистку сточных вод можно производить с помощью следующих устройств:

• локальных очистных аппаратов;
• индивидуальных автономных конструкций;
• блочных систем и модулей.

Локальные системы очистки

Локальные очистные сооружения – это такие конструкции, с помощью которых осуществляется очистка и сбор отходов на различных по размерам объектах. Они могут иметь хозяйственно-бытовое или промышленное назначение и являются основой автономной системы канализации.

Устройство ЛОС — локальное очистительное сооружение

В классических очистных устройствах скорость движения стоков снижается по мере удаления от места сброса. Происходит постепенное оседание твёрдых частиц на дне. Удаление остальных нечистот производится системами доочистки. Для классических очистных сооружений необходимы достаточно большие ёмкости, в которых производится отстаивание отходов. Подобное требование трудно реализовать в индивидуальных строениях.

С помощью локальных очистных систем осуществляется сбор и очистка сточных вод в частных домах или небольших посёлках, где не существует центральной системы канализации. Рассмотрим наиболее распространённые локальные конструкции.

Применение септиков

Для обустройства автономной канализационной системы в загородных домах часто используются септики. Обычно они имеют вид пластиковых ёмкостей. Пластик обладает необходимыми эксплуатационными характеристиками:

• он мало весит — резервуары легко перевозить и монтировать;
• материал выдерживает воздействие агрессивной среды;
• не ржавеет;
• имеет достаточную прочность.

Септики широко применяются при строительстве частных очистных конструкций. Их удобно эксплуатировать. Они обладают продолжительным сроком службы. Устройство канализационной системы может быть полностью автономным. Для того, чтобы повысить уровень очистки стоков, конструкция оснащается дополнительными элементами – полями, осуществляющими фильтрацию и аэрацию.

Самый простой и эффективный септик

Аэротенки

Данные очистительные устройства являются составной частью крупных канализационных сооружений, осуществляющих переработку сточных вод от промышленных предприятий. Они имеют вид огромных резервуаров. В ёмкостях перемешивается вода и активный ил. Для ускорения реакции используется кислород. Иногда аэротенки применяют при сооружении автономных систем канализации в частном доме. В этом случае они имеют небольшой объём. Обычно их монтируют в септики. В состав аэротенков могут входить специальные уловители. Они удаляют из стоков жир и нефтепродукты.

Аэротенки для очистки сточных вод

Классификация ПДК

Нормативы для предельно допустимых концентраций различных химических веществ, приводящих к загрязнению сточных вод, подразделяются на гигиенические и экологические в зависимости от требований потребителей воды, предъявляемых к качеству естественных водоемов, а также целей потребления водных ресурсов.

К гигиеническим ПДК относят такие концентрации вредных веществ, при максимальном значении которых состояние здоровье людей не подвергается непосредственной или косвенной опасности в течение длительного воздействия, а также не происходит ухудшения гигиенических условий пользования водой.

Гигиеническими нормативами регламентирована предельно допустимая концентрация токсичных веществ в водоемах, используемых для питьевых, хозяйственных и культурно-бытовых целей и рекреационного водопользования.

Важно: ПДК регламентированы не для всей площади водоемов, а только для пункта водопользования, наиболее близко расположенных к участкам, на которых происходит сброс сточных вод. Водопользование принято классифицировать в зависимости от способа использования источника водоснабжения на две категории:

Водопользование принято классифицировать в зависимости от способа использования источника водоснабжения на две категории:

1. Использование объекта водоснабжения как источника воды для питьевых и хозяйственных целей, а также для целей снабжения водой предприятий питьевой промышленности.
2. Эксплуатация водного объекта в культурно-бытовых нуждах населения, рекреации и спорта.

В качестве примера приведем таблицу, в которой указаны ПДК тяжелых металлов в сточных водах в некоторых городах России и зарубежных странах.

Требования к ПДК тяжелых металлов в промышленных сточных водах, применяемые в зарубежных странах и российских городах

Из таблицы можно сделать вывод, что требования к качеству сточных вод в нашей стране сильно завышены.

В США и европейских странах требования во много раз ниже, что не помешало произвести очищение реки Рейн и Великих Американских озер.

При этом в России даже при столь высоких требованиях улучшения экологической ситуации не наблюдается.

Переработка стоков

Полный цикл переработки стоков на производстве и в общественных линиях включает:

1. Подачу стоков на усреднитель при необходимости разбавления.
2. Отстаивание механическим способом.
3. Основную чистку (активное использование живых организмов).
4. Глубокую чистку (удаление всех посторонних примесей с помощью обратноосмотических мембран или тонких фильтров).
5. Обеззараживание (УФ-обработка, хлорирование, озонирование).

Выделяемый на 2, 3 и 4 стадиях осадок в обязательном порядке регенерируется или утилизируется. Эти процессы происходят в метатенках, отжимных или сушильных аппаратах.

прибегают лишь при повышенных требованиях к чистоте

Бытовое очищение стоков требует меньше усилий. Владельцы индивидуальных домов, но подключенных к канализационным сетям используют септики (как с днищем, так и без), сорбенты или коагулянты.

Важно! Вторичное использование очищенных стоков практикуется редко (при соблюдении ряда условий вода может направляться в системы полива).

Более подробно об очистке сточных вод читайте здесь.

Нормы

Строгие требования по очистке касаются только промышленной области. При этом в нормативах указаны конкретные допустимые концентрации различных химических веществ касательно источников непромышленного происхождения.  Их сброс в почвы или открытые водоемы без очистки не допускается.

По хозяйственным стокам, сбрасываемые в водоемы, действуют нормативные требования по содержанию и концентрациям.

Общепринятые нормы указаны в СанПиН № 4630–88:

• Значение pH должно быть в пределах 7,4-7,8.
• Среднее содержание фосфатов – 0,95 мг/дм3.
• Содержание сульфатов – 28,5 мг/дм3.
• Содержание хлоридов – 62 мг/дм3.

Важно! Неочищенные воды из канализации запрещено сливать в водоемы. Не следование этому правилу приводит к административной ответственности.

Особенности устройства, сфера применения

Внешний вид

Аэротенк представляет собой очистную систему, которую можно установить в частном доме, либо на промышленных объектах, когда нет возможности подвести канализацию в общей магистрали. По форме данное устройство похоже на круг, либо прямоугольник.

Загрязняющие вещества нейтрализуются при помощи микроорганизмов. Бактерии живут и размножаются в стоках, питаясь ими, образуя более крупные частицы. В результате они утекают из конструкции, удаляя из системы вредные элементы.

Внимание! Бактерии питаются органикой, поэтому если система простаивает, то бактерии в ней живут максимум три месяца. Аэротенки можно применять в различных областях

Основными сферами для установки считаются:

Аэротенки можно применять в различных областях. Основными сферами для установки считаются:

1.в частном доме.

2.в отелях небольшой площади.

3.в пансионатах.

4.в кафе на трассе.

5.на малых предприятиях.

6.на складах.

Конструкция считается энергозависимой. Аэротенки работают только от электричества. Прямоугольная модель устройства может очищать большой объем стоков.

Снаружи система может иметь различный вид в зависимости от количества стоков, их свойств, типа аэратора, особенности оборудования, которое входит в систему. Аэротенки относят к очистным сооружениям, работающих на живых организмах. Устройства очищают стоки почти до ста процентов. Воды можно использовать в хозяйстве.

Стоки на выходе можно сливать в почву, водоемы рыбхозяйства, дренажный колодец, ими можно орошать огород. На степень прозрачности жидкости на выходе из системы можно влиять самостоятельно, качество зависит и от внешних факторов.

Технические характеристики аэротенков

Устройства имеют свои положительные и отрицательные качества. К плюсам относят:

1.удаляет неприятный запах.

2.высокий уровень очистки стоков.

3.срок эксплуатации достигает 50-ти лет.

К минусам относят:

1.высокую цену за установку свыше 60-ти тысяч рублей.

2.зависимость от электропитания.

3.может функционировать, если регулярно поступают стоки.

Аэротенки могут применяться, как самостоятельное устройство для нейтрализации стоков. В некоторых случаях конструкцию устанавливают, как одно звено в ряде оборудования для очистки.

Септик или аэротенк

Аэротенки похожи на септики тем, что они расщепляют частицы в стоковых водах с помощью полезных микроорганизмов. Между устройствами существует ряд различий:

1.модели септиков бывают энергозависимыми и энергонезависимыми, а аэротенки могут работать только от электричества.

2.септики устанавливают в частных домах, аэротенки можно также применять на промышленных объектах.

3.на выходе из септика стоки очищаются максимум до 65-ти процентов, их аэротенка – практически до ста процентов.

4.воды в септике практически не движутся, в аэротенках из-за постоянного притока воздуха, стоки взбалтываются.

Принцип работы

Аэротенки работают за счет живых микроорганизмов, которые размножаются в активном иле. К этим микроорганизмам относят бактерии, водоросли, многоклеточных, простейших. Какие организмы преобладают в составе биоценоза, зависит от внешних условий обитания, типы загрязняющих веществ и их доля в стоках.

Внимание! При визуальном осмотре частицами активного ила являются элементы, имеющие размер два-три миллиметра. Окисляются частицы нечистот за счет кислорода, который содержится в стоках

Аэротенки включают в состав деталей аэраторы, обогащающие воды кислородом, помогающие взбалтывать жидкость

Окисляются частицы нечистот за счет кислорода, который содержится в стоках. Аэротенки включают в состав деталей аэраторы, обогащающие воды кислородом, помогающие взбалтывать жидкость.

Типы механизмов аэраторов

Аэраторы могут отличаться типом механизма, с помощью которого он действует. Различают такие типы устройств:

1.механический аэратор обеспечивает поступление воздуха путем функционирования устройства в виде мешалки.

2.пневматический аэратор подает кислород под давлением.

3.пневмомеханический аэратор сочетает в себе два вида, указанных выше.

Органика из стоковых вод поглощается активным илом. Для этого нужен кислород, за счет которого загрязнители разлагаются. Существуют схемы очистки стоков живыми организмами: одноступенчатая, двухступенчатая. При схеме с одной ступенью очистки ил возобновляется, а жидкость осветляется в одной емкости.

Угол наклона

Важным моментом является угол наклона трубопровода. Этот момент важен при сооружении самотечных систем. При невозможности соблюдения требуемого угла наклона, приходится планировать постройку напорной системы, в которой стоки перекачиваются при помощи фекального насоса.

Многие домашние мастера, которые берутся за самостоятельный монтаж, недооценивают этот момент, а между тем, ошибки и в ту, и в другую сторону, снижают эффективность работы системы.

Если угол будет недостаточно большим, то поток будет двигаться по трубопроводу с низкой скоростью. При этом часть крупных включений успеет выпасть в осадок в трубах, а это чревато образованием засоров. Слишком большой угол также нарушит нормальное движение транспортируемой среды. Вода будет стекать чрезмерно быстро, не успевая уносить с собой тяжелые включения, которые будут задерживаться в трубах, образуя засоры.

Оптимальный угол наклона зависит от диаметра трубы, которая используется для создания трубопровода. Чем меньше диаметр, тем большим должен быть угол уклона. Так, если выбраны трубы диаметром 50 мм, то следует соблюдать уклон величиной 3 см на каждый метр. При применении 100 мм труб, уклон должен составлять 2 см.

Выбор канализационной конструкции

Чтобы правильно выбрать систему очистки необходимо учитывать ряд факторов:

• суммарный объём суточного потребления жидкости;
• предпочтительный вид канализационной конструкции;
• режим использования канализационной конструкции;
• место размещения объекта.

Работа некоторых устройств может осуществляться в автономном режиме. Для функционирования других требуется электричество или другие виды энергии. Определённые системы нельзя использовать при близком размещении подземных вод.

При обустройстве очистной системы следует руководствоваться существующими санитарными нормами. Если для удаления отходов придётся применять ассенизаторскую машину, необходимо предусмотреть возможность свободного подъезда к месту хранения отходов.

Варианты обработки

Механический. Методика базируется на процессах отстаивания и механической фильтрации. Основная задача первичной фильтрации – это уборка крупных веществ. Механическая методика позволяет очистить стоки на 60-70 процентов.

Биологический. Самый востребованный и практичный метод. В его основе используется биофильтр, который обеспечивает более глубокую фильтрацию, чем механические устройства.

Химический. Способ применяется в промышленных сферах и представляет собой химическую обработку хлором. Эти вещества быстро уничтожают все патогенные включения в стоках, делая их безопасными для использования в быту или промышленности. Кроме того, их можно легко отправлять в грунт или колодец.

Способы и устройства

Биологическая очистка стоков делится на 2 основные разновидности:

1. Естественная. Не используется в качестве основной очистки, а служит скорее дополнительным процессом. В основе естественного преобразования стоков лежит принцип природного удаления или переработки вредных микроорганизмов растительной средой или почвой.
2. Искусственная. Данная разновидность очистки делится на 2 подвида:
   • Аэробная. В аэробных системах применяют бактерии, жизнедеятельность которых возможна только в кислородной среде.
   • Анаэробная. Способ очистки противоположный аэробному – в резервуары помещаются бактерии, для работы которых не требуется избыток кислорода.

При аэробной очистке используются бактерии вместе с небольшим количеством твёрдых неорганических веществ.

Данная смесь получила название «активный ил». Имеет не слишком плотную структуру и тёмно-коричневый цвет.

Последствиями аэробной очистки являются твёрдые вещества, а после анаэробного воздействия остаётся метан.

Важно! Метан, как и очищенные сточные воды, можно использовать в промышленных или сельскохозяйственных целях.

Рассмотрим более подробно каждый из методов биологической очистки сточных вод.

Биофильтры

В современных биофильтрах используется исключительно аэробная среда. В промышленных масштабах биофильтры представляют собой круглые бассейны больших диаметров. Помимо «активного ила» используется дренажный фильтр – слой шлака или гальки, толщиной от 2 до 5 см.

Последовательность очистки сточных вод в биофильтре:

1. Стоки подаются в бассейн под напором и проходят первичную степень очистки – слой дренажа. Крупные частицы загрязняющих веществ остаются в шлаке или гальке, более мелкие – отстаиваются в открытом резервуаре.
2. После прохождения первой степени очистки, в сточные воды добавляют бактерии – аэробы. Биофильтры имеют открытую конструкцию, поэтому начинается реакция поглощения аэробами загрязняющих веществ.
3. После окончания реакции, на поверхности стоков остаётся тонкая плёнка, которую смывают под напором воды. Остаётся только очищенная техническая жидкость.

Биопруды

Биопруды отличаются от биофильтров уникальностью бактериальной среды – в них может использоваться как анаэробная, так и аэробная среда.

После очистки остается природный ил, который можно использовать в качестве удобрения или кормовой базы.

Чаще всего используют пруды-смесители – конструкции, в которых могут одновременно протекать как анаэробные, так и аэробные процессы. При этом процессы не пересекаются и протекают параллельно.

Метатенки

Данные конструкции созданы исключительно для полной переработки осадка, который возникает после процесса жизнедеятельности анаэробных или аэробных бактерий.

В основе конструкции метантенков преобладают 2 формы:

• цилиндрическая.
• прямоугольная.

Принцип действия:

1. По трубопроводу в метантенк поступает осадок.
2. Запускается специальная система подогрева, ускоряющая процесс разложения элементов. Основным элементом системы служит радиатор, через который проходит пар или жидкость.
3. Жиры и белки, находящиеся в осадке, раскладываются на метан и углекислый газ, которые по другому трубопроводу поступают наружу.
4. Вещества, которые не поддаются полной переработке, высушивают и используют в качестве удобрений.

Фильтрационные или дренажные поля

В основе принципа действия данного сооружения – очистка стоков путём пропускания их через дренажный слой. Основное требование для установки дренажного поля – достаточный уровень грунтовых вод, не менее 1.5 м.

Интересно! Фильтрационные поля могут быть различной формы: от классического параллельного расположения траншей, до уникальной «змейки» или «ёлочки».

Все трубы очистной системы располагаются в одном большом котловане дренажного поля – это основное отличие данной конструкции от фильтрующих траншей.

Каждое дренажное поле имеет несколько очистных отсеков:

• В первом происходит грубое разделение стоков и твёрдых загрязняющих веществ.
• Во втором отсеке на частично очищенную жидкость воздействуют анаэробные бактерии.
• В последнем отсеке переработанный бактериями ил оседает на дно и со временем удаляется.

Аэротенки

Аэротенки по своей конструкции и принципу действия очень похожи на биопруды. В них также происходит смешивание бактериальной среды со стоками, но не природным путём, а под действием аэраторных систем, которые нагнетают большое количество кислорода в резервуары.

Аэротенки – это системы с высоким КПД. Для их непрерывной деятельности необходима постоянная работа аэраторной системы.

Среднее количество кислорода в системе не должно находится ниже отметки 0,5 мг/дм³, а показатель 0,2 мг/дм³ уже считается критическим.

Флотаторы

Чтобы выделить нерастворимые вещества, в данных агрегатах используются пузырьки воздуха. Флотаторы – это емкости, в которых накапливается вода, а снизу специальным приспособлением для барботажа подаётся смесь воды и воздуха. Пузырьки воздуха захватывают загрязняющие вещества за счет своей липкости и уносят наверх, образуя пену, называемую флотошламом. Очевидно, что такой способ подходит для легких растворенных примесей. Сюда же могут быть добавлены коагулянты, которые укрупняют частички загрязняющих веществ, в случае если они совсем малы. Доза реагентов подбирается оптимальным образом, чтобы они не разрушали пузырек воздуха.