Очистка сточных вод

Канализация не только отводит сточные воды от зданий, но и очищает их до такой степени, что при попадании в водоем они не нарушают его санитарных условий. Для этого служат канализационные сети, насосные станции перекачки, сооружения для очистки сточных вод и выпуска сточных очищенных вод.

Сточные воды содержат большое количество углерода, азота, калия, фосфора, кальция. Эти вещества могут быть использованы для удобрений. Применяют механическую, биологическую, физико-химическую очистки сточных вод, дезинфекцию.

Комплекс очистных сооружений сконструирован как система последовательно расположенных специальных устройств, отстаивающих воду, собирающих осадок. Осадок содержит высокую концентрацию вредных веществ. Его тоже перерабатывают и очищают.

Биологическая очистка осуществляется фильтрованием сточных вод через почву, через специальные сооружения с биофильтрами и использованием кислорода. На полях орошения, предварительно обезвреженные сточные воды используют для выращивания сельскохозяйственных культур. Поля фильтрации используют только для очистки сточных вод с интервалом полива 5... 10 сут. Для использования этих методов очистки нужны большие площади.

В настоящее время разработаны способы искусственной очистки сточных вод через биофильтры с применением активных микроорганизмов, вторичных отстойников.

На последнем этапе очистки сточных вод их обеззараживают – дезинфицируют. Методы дезинфекции могут быть применены различные: озонирование, ультрафиолетовое облучение, электролиз, хлорирование и др.

Спуск сточных вод в водоемы проводится в соответствии с Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами и Правилами охраны прибрежных районов морей.

Внутренняя канализационная сеть (рис. 10.1) включает в себя устройства сбора сточных жидкостей, установленные в квартирах (ванны, умывальники, унитазы, мойки), отводные трубопроводы, канализационные стояки, выпуски в наружные сети, расположенные в подвале или техподполье. В зданиях индустриального типа полносборного домостроения для размещения санитарных устройств применяют санитарно-технические кабины раздельного и совмещенного типов заводского изготовления. Разработаны схемы расположения в них санитарных приборов, водопроводных, газовых и вентиляционных устройств.

Рис. 10.1. Элементы системы внутренней канализации:

1– вытяжная труба; 2 – канализационный стояк; 3 – отводные линии; 4 – выпуск;
5 – дворовая или внутриквартальная сеть; 6 – контрольный коложец; 7 – соединительная линия.

Во внутреннюю систему включены устройства для прочистки сети и канализации. Все приемные устройства в санузлах и кухнях оборудованы гидравлическими затворами, которые называют сифонами. Сифон представляет собой изогнутый канал, заполненный водой на высоту 60 мм, закрывающий выход газов. Отводные трубы от приборов подсоединяются к стоякам, поэтому целесообразно все приемники сточных вод располагать друг под другом, подсоединяя их к одному стояку. Диаметр стояка принимается одинаковым по всей высоте, равным максимальному диаметру присоединенных отводных труб. Стояки размещают открыто у стен либо скрыто в стенах, шахтах. Трубы применяют чугунные, из поливинилхлорида (ПВХ) и полиэтилена (ПВП).

На стояках в первом и последнем этажах) а также через три этажа по высоте предусматривают устройства для прочистки – ревизии на высоте 1 м от уровня пола. Для прочистки горизонтальных участков труб также устанавливают клапаны прочистки. Внутренняя система канализации самотечная с неполным наполнением труб. Скорость движения сточных вод по трубам должна быть не менее самоочищающей скорости – 0,7 м/с.

В трубопроводах над сточными водами скапливаются газы. Для вентиляции канализационный стояк выводят выше кровли здания. Над плоской кровлей вентиляционная шахта выступает на 300 мм, над скатной крышей – на 500 мм, над эксплуатируемой кровлей – на 3 м.. Диаметр вытяжки равен диаметру сточного трубопровода. Вентиляционная шахта не должна располагаться ближе 4 м по горизонтали к окнам и балконам.

Канализационные выпуски выполняют из чугунных безнапорных труб. Диаметр выпуска соответствует диаметру стояков – 50, 100, 150 мм – и не может быть меньше.

Минимальная глубина заложения канализационного выпуска должна быть больше глубины промерзания на 0,5 м от низа трубыJ Канализационный выпуск прокладывают с уклоном от здания. Величину уклона либо принимают, либо рассчитывают по месту сопряжения. Минимальная длина выпуска составляет 3 м. Заканчивается канализационный выпуск колодцем диаметром 1 м с диаметром люка 600 мм. При наличии эксплуатируемого подвала на выпуске устанавливают задвижку для предотвращения его залива в случае засорения наружных сетей.

Минимальный диаметр дворовой сети равен 150 мм, уличной и городской – 200 мм.

Канализационные колодцы, в отличие от водопроводных, – мокрые. Колодцы бывают линейные, угловые, контрольные, для подключения выпусков и перепадные.

Основы гидравлического расчета канализационных сетей. Канализационную сеть рассчитывают на пропуск максимального секундного расхода сточных вод. Цель расчета наружных канализационных сетей состоит в определении экономически выгодных диаметров в зависимости от расхода и принятого уклона. Как правило, расчет ведут одновременно с построением продольного профиля сети. Расчетный расход сточной жидкости, л/с, определяют по формуле

где N – численность населения города; # ж – норма водоотведения; Яобщ – общий коэффициент неравномерности водоотведения бытовых сточных вод, который определяется в зависимости от величины среднего секундного расхода.

Расчетный расход сточных вод на участке канализационной сети определяют по формуле

где &р – транзитный расход воды, поступающей из боковой сети; 4поп – попутный расход воды, поступающей от прилегающих зданий; q c – сосредоточенный расход воды от промышленного предприятия.

Расчетное наполнение трубопроводов бытовой канализации принимают в зависимости от диаметров труб. Минимальные диаметры трубопроводов сетей уличной канализации принимают равными 200 ... 250 мм.

Расчетная скорость – это скорость движения сточных вод для труб бытовой канализации. Ее принимают равной 8 м/с для металлических труб, 4 м/с – для неметаллических.

Наименьшим уклоном трубы называется уклон, который обеспечивает при расчетном наполнении трубы скорость самоочищения 0,7 м/с: для труб диаметром 150 мм – 0,008; диаметром 200 мм – 0,005. По полученным в ходе гидравлического расчета канализационной сети значениям расходов сточных вод определяют диаметры труб, уклоны, обеспечивающие требуемые значения расчетных скоростей и наполнений. На практике расчеты выполняют по графикам, номограммам и таблицам СНиП 3.05.04-85.

Внутренняя канализационная сеть (рис. 10.1) включает в себя устройства сбора сточных жидкостей, установленные в квартирах (ванны, умывальники, унитазы, мойки), отводные трубопрово¬ды, канализационные стояки, выпуски в наружные сети, распо¬ложенные в подвале или техподполье. В зданиях индустриального типа полносборного домостроения для размещения санитарных устройств применяют санитарно-технические кабины раздельно¬го и совмещенного типов заводского изготовления. Разработаны схемы расположения в них санитарных приборов, водопровод¬ных, газовых и вентиляционных устройств.

Во внутреннюю систему включены устройства для прочистки сети и канализации. Все приемные устройства в санузлах и кухнях оборудованы гидравлическими затворами, которые называют си фонами. Сифон представляет собой изогнутый канал, заполнен¬ный водой на высоту 60 мм, закрывающий выход газов. Отводные трубы от приборов подсоединяются к стоякам, поэтому целесо¬образно все приемники сточных вод располагать друг под другом, подсоединяя их к одному стояку. Диаметр стояка принимается оди¬наковым по всей высоте, равным максимальному диаметру при¬соединенных отводных труб. Стояки размешают открыто у стен либо скрыто в стенах, шахтах. Трубы применяют чугунные, из поливинилхлорида (ПВХ) и полиэтилена (ПВП).

На стояках в первом и последнем этажах, а также через три этажа по высоте предусматривают устройства для прочистки - ревизии на высоте 1 м от уровня пола. Для прочистки горизон¬тальных участков труб также устанавливают клапаны прочистки. Внутренняя система канализации самотечная с неполным напол¬нением труб. Скорость движения сточных вод по трубам должна быть не менее самоочишающей скорости - 0,7 м/с.

8.Оцените внутренний водосток с покрытием

Система внутреннего водостока предназначена для отведения атмосферных осадков по сети трубопроводов сквозь здание в лив¬невую канализацию (городской водосток). Внутренний водосток состоит из водосборных воронок, трубопроводов, выпусков, уст¬ройств для прочистки и осмотра сети через ревизии.

Водосборные воронки устанавливают в пониженных местах кровель, одну или две на секцию жилого дома, в лотковых кро¬вельных панелях. Число воронок на крышах других зданий рассчи¬тывают из условия, что на 250 ...500 м2 площади кровли прихо¬дится одна воронка. К воронкам обеспечивают минимальный ук лон 0,025 за счет конструктивного решения или стяжки из це¬ментно-песчаного раствора.

Стояки внутреннего водостока монтируют из чугунных безна¬порных труб в зданиях высотой до трех этажей, из чугунных на¬порных труб - в зданиях свыше трех этажей. Стояки водостока могут быть выполнены также из стальных, асбоцементных и пла¬стмассовых труб при соответствующем обосновании. Минималь¬ный диаметр труб водостока равен 50 мм. Их прокладывают вдоль строительных конструкций скрыто или открыто.

Бытовая канализация К1 предназначена для отведения сточных вод от санузлов, ванн, кухонь, душевых, общественных уборных, мусорокамер и т.д. Это основная канализация зданий. Старое название её "хозяйственно-фекальная" канализация.

Элементы К1

Элементы бытовой канализации К1 рассмотрим на примере двухэтажного здания с подвалом (рис. 13).

Вот основные элементы К1 по ходу движения сточных вод:

1  санитарно-технический прибор;

2  сифон (гидравлический затвор);

3  отводящий поэтажный трубопровод;

4  канализационный стояк;

5  отводящая сеть в подвале;

6  выпуск канализации.

Отметим некоторые детали. Под сифоном показано колено. Оно применяется на невысоких стояках (не более 1 этажа). Отводящий поэтажный трубопровод 3 проложен с уклоном и присоединён с помощью прямого тройника к стояку 4. На стояке установлены ревизии.

Верх стояка выведен выше кровли в атмосферу на высоту z  это вентиляция канализационного стояка. Она необходима для проветривания внутренности канализации, а также от появления избыточного давления или, наоборот, вакуума в канализации. Вакуум может появиться при неисправной вентиляции стояка во время слива воды с верхнего этажа, что приведёт в срыву сифона, то есть вода из сифона нижнего этажа уйдёт и появится запах в помещении.

Высоту стояка над кровлей принимают по СНиП 2.04.01-85 не менее величин:

z = 0,3 м  для плоских неэксплуатируемых кровель;

z = 0,5 м  для скатных кровель;

z = 3 м  для эксплуатируемых кровель.

Канализационный стояк можно устраивать без вентиляции, то есть не выводить над кровлей, если его высота H ст не превышает 90 внутренних диаметров трубы стояка.

В последнее время в продаже появились вакуумные клапаны для канализационных стояков, постановка которых в уровне верхнего этажа избавляет от устройства вентиляционного вывода стояка над кровлей здания.

В основании стояка установлены два отвода, так как стояк крайний на сети в подвале. Если стояк сверху попадает на трубу сети, то применяют косой тройник и отвод. Применять прямой тройник в подвале нельзя, так как ухудшается гидравлика стока и возникают засоры.

В конце отводящей сети 5 перед наружной стеной собрана прочистка из прямого тройника с пробкой-заглушкой. Считая от этой прочистки, длина выпуска канализации L не должна быть более 12 метров при диаметре трубы  100 мм, согласно СНиП 2.04.01-85. С другой стороны, расстояние от смотрового колодца дворовой канализации до стены здания не должно быть менее 3 метров. Поэтому расстояние от дома до колодца обычно принимают 3-5 метров.

Глубина заложения выпуска канализации от поверхности земли до лотка (низа трубы) у наружной стены принимается равной глубине промерзания в данной местности, уменьшенной на величину 0,3 метра (учитывается влияние здания на незамерзание грунта рядом с домом).

Тщательной очистке должны подвергаться не только стоки от промышленных предприятий, но даже бытовые нечистоты от обычного загородного дома. Сточные воды даже от такого небольшого объекта способны серьёзно навредить окружающей природе, если не будут должным образом очищены перед сбросом в открытые водоёмы или грунт. Ещё не так давно для сбора нечистот от частного дома или дачи сооружались выгребные ямы. Но в последнее время они практически не используются из-за несоответствия санитарным нормам. Теперь стоки собираются в специальных сооружениях, где после тщательной переработки они очищаются на 95-99 % и могут свободно сбрасываться в водоёмы или почву. В нашей статье мы рассмотрим, как проходит очистка хозяйственно-бытовых канализационных сточных вод.

Для начала стоит разобраться в составе и особенностях хозяйственно-бытовых канализационных сточных вод. Так называется вода, которая использовалась в хоз. нуждах или на производстве. Помимо этого, к стокам относятся атмосферные воды, которые собираются с поверхности земли.

Для правильного подбора технологии очистки хоз. и промышленных сточных вод нужно знать характер загрязнения. Так, выделяют три разновидности загрязнений стоков:

1. Загрязнители минерального происхождения . Сюда относятся все неорганические примеси, например, частички грунта, соли различного происхождения, а также разные неорганические химические элементы и соединения. Такие загрязнители могут присутствовать как в хозяйственно-бытовых стоках, так и в составе сточных вод, получаемых от промышленных предприятий.
2. Органические загрязнители в большом количестве присутствуют в хоз. стоках. Сюда относятся сложные элементы животного и растительного происхождения. Также к этой группе загрязнителей причисляют различные химические и полимерные органические соединения. Что касается хозяйственно-бытовых канализационных сточных вод, то они на 80-90 процентов состоят из примесей органического происхождения. В составе хоз. стоков такие загрязнители присутствуют в виде фекальных масс, остатков пищи, очисток от овощей и фруктов.
3. Биологические загрязнители – это различные микроорганизмы, которые обитают в сточных водах и питаются за счёт элементов, содержащихся в стоках. Так, в нечистотах в большом количестве обитают бактерии, грибы, вирусы, есть яйца гельминтов и другие простейшие.

Важно знать: концентрация биологических загрязнителей зависит от их присутствия в окружающей среде, а также от состава сточных вод. Так, в неблагоприятных условиях производственных стоков концентрация микроорганизмов может быть минимальной, а вот в хоз. стоках есть необходимая питательная среда, поэтому биологических загрязнителей может быть в разы больше.

Нормы очистки

Сооружения для очистки стоков должны обеспечивать необходимую степень очищения. Строжайшие нормативы существуют только для сточных вод, образующихся от промышленных предприятий. При этом нормами оговаривается допустимая концентрация в очищенной воде каждого конкретного вещества.

Для хозяйственно-бытовых канализационных стоков такие строгие требования не предъявляются. Однако нормами всё равно запрещено сбрасывать хоз. стоки без очистки в открытые водоёмы или почву. За это владельцев домов могут привлечь к ответственности.

Для стоков хозяйственно-бытового происхождения законодательно регулируется концентрация тех или иных веществ только в том случае, если они сбрасываются в водоём. То же самое касается и сточных вод, сбрасываемых после очистки на рельеф, ведь в этом случае они рано или поздно всё равно попадут в водоём.

К стокам, сбрасываемым после очистного сооружения в грунт, такие строгие требования не предъявляются, поскольку в этом случае владелец дома сам заинтересован в тщательном очищении жидкости. Иначе он рискует ухудшить состояние своего участка до такой степени, что в доме станет невозможно проживать.

Способы очистки бытовых стоков

Современные технологии очистки хоз. сточных вод настолько эффективны, что воду после очистного сооружения можно использовать повторно, то есть поливать ей огород или брать для технических нужд. Так, применяются следующие технологии очистки:

• Механическая очистка – отстаивание и фильтрация.
• Биологическое очищение – переработка органических компонентов канализационных сточных вод бактериями.
• Физико-химические способы – адсорбция, коагуляция, флокуляция и т.п., а также химические методики очистки, которые осуществляются за счёт введения в стоки различных химических соединений.

Важно: для очистки хоз.-бытовых стоков обычно применяются механические и биологические методы очищения. Технология процесса очищения зависит от выбранного очистного сооружения.

Механические методы

При использовании любой технологии очистки на начальном этапе обычно используются механические методы. Главная задача данного этапа – отделить от жидкости крупнодисперсные составляющие стоков. Обычно это выполняется благодаря использованию фильтров грубой очистки или в отстойниках за счёт оседания на дно тяжёлых компонентов под действием сил гравитации.

Важно: механическая очистка позволяет удалить из бытовых стоков около 60-70 процентов загрязнителей. Отстойники также используются для очищения канализационных сточных вод, образующихся от промышленных предприятий.

Поскольку в процессе отстаивания удаётся избавиться от большей части нефтепродуктов, которые содержатся в производственных стоках, данная методика активно используется на автомойках и нефтеперерабатывающих заводах.

Технология механической очистки самая простая и доступная. Для её реализации используется одни из трёх методов:

• отстаивание;
• процеживание;
• фильтрование.

Механические методы очистки используются в ливневых канализационных сооружениях. Этот способ здесь особенно эффективен, поскольку в составе атмосферных вод, собранных с поверхности земли, присутствуют частицы почвы, ветки, листья и другие крупные загрязнители, которые отлично задерживаются специальными пескоуловителями. Это особые сооружения, которые не допускают попадания мусора в канализационную систему.

Биологические методики

Для очистки стоков в сооружениях автономной канализации, а также для хозяйственно-бытовых канализационных стоков от населённых пунктов обязательно используются методы биологической очистки . Данная технология основана на применении аэробных и анаэробных организмов, для которых бытовые стоки являются прекрасной средой обитания.

В основу этой методики положены принципы самоочищения среды в естественных условиях, ведь эти бактерии постоянно присутствуют в почве. Эти микроорганизмы перерабатывают сложные органические составляющие сточных вод, разлагая их на газ и воду. Причём аэробные организмы для своей жизнедеятельности нуждаются в кислороде, поэтому для более эффективной очистки в сооружении необходимо создать подходящие условия, обустроив систему аэрации.

В отличие от них анаэробные бактерии не нуждаются в доступе кислорода, поэтому могут обитать в герметичных резервуарах. Однако они выделяют газ (метан), поэтому сооружения, в которых проходит очистка с использованием этих организмов, должны оборудоваться системой вентиляции.

В настоящее время применяется несколько видов ЛОС биологической очистки:

1. Септики – это герметичные ёмкости, в которые попадают стоки после выполнения механической очистки. В септиках обитают анаэробные бактерии, которые перерабатывают осадок и способствуют очищению воды. Однако вода после септика нуждается в доочистке, например, в фильтрационном колодце, перед её сбросом в водоём или грунт.
2. Септики с биофильтрами . Принцип работы биофильтра основан на просачивании жидкости через слой специального крупнозернистого материала (щебня или песка), покрытого плёнкой из особых бактерий. Этот принцип работы используется в фильтрационном колодце и на полях фильтрации. При протекании нечистот через биофильтр благодаря бактериям активизируются процессы окисления и переработки органических составляющих.
3. Биопруды – это неглубокие (до 1 м) искусственные водоёмы, в которых стоки, прошедшие механическую очистку, перерабатываются за счёт анаэробно-аэробных процессов. Для эффективности процессов важно, чтобы пруды прогревались солнцем, поэтому в зимнее время такие водоёмы малоэффективны и почти не используются. Аэробные процессы в биопруде могут поддерживаться за счёт поступления кислорода из воздуха или искусственной аэрации.
4. Аэротенки и метантенки – это герметичные конструкции биологического очищения канализационных сточных вод. В зависимости от используемых бактерий в конструкции может использоваться принудительная аэрация (аэротенки). Здесь для ускорения процессов переработки стоков используется активный ил, который содержит в своём составе необходимые бактерии.

Важно: любые методики биологической очистки используются только после выполнения механического очищения стоков, то есть их отстаивания.

Химические и физико-химические методики

Для переработки и обеззараживания хозяйственно-бытовых канализационных отходов химические и физико-химические методы практически не используются. Они применяются только при возведении сооружений для очистки промышленных стоков.

К данной технологии очищения можно отнести следующие способы:

• Коагуляция позволяет повысить скорость образования осадка за счёт слипания мелких частиц в более крупные элементы, которые под действием сил земного притяжения быстрее будут выпадать в осадок. В качестве коагулянтов обычно используют соли железа, известь и алюминий. Вместе с коагулянтами могут использоваться и флокулянты.
• Особенно эффективно работает методика адсорбции. С её помощью удаётся отделить большое количество вредных составляющих, содержащихся в промышленных сточных водах.
• Безреагентная методика очищения стоков подразумевает использование тепловой обработки, замораживания и оттаивания, электрокоагуляции и радиационного облучения для очищения стоков.

Химические методы обработки подразумевают обеззараживание стоков, прошедших предварительную очистку, путём их обработки перманганатом калия, хлором или другими веществами, которые могут нейтрализовать патогенные организмы.