Очисні споруди міста. Очисні споруди господарсько-побутових стічних вод

The Village продовжується розповідати, як влаштовано те, чим городяни користуються щодня. У цьому випуску – система каналізації. Після того як ми натискаємо кнопку змиву на унітазі, закриваємо кран і вирушаємо у своїх справах, водопровідна вода перетворюється на стічні і починає свій шлях. Щоб знову потрапити до Москви-річки, їй потрібно пройти кілометри каналізаційних мереж та кілька етапів очищення. Як це відбувається, The Village дізнався, побувавши на міських очисних спорудах.

Трубами

На початку вода потрапляє у внутрішні труби будинку діаметром всього 50-100 міліметрів. Далі йде мережею трохи ширше - дворові, а звідти - у вуличні. На межі кожної дворової мережі та в місці переходу її до вуличної встановлено оглядовий колодязь, через який можна стежити за роботою мережі та прочищати за потреби.

Протяжність міських каналізаційних труб у Москві понад 8 тисяч кілометрів. Вся територія, якою проходять труби, ділиться на частини-басейни. Ділянку мережі, яка збирає стічні води з басейну, називають колектором. Його діаметр досягає трьох метрів, це вдвічі більше за трубу в аквапарку.

В основному з глибини закладення і природного рельєфу території вода тече по трубах сама, але в деяких місцях потрібні насосні станції, всього в Москві їх 156.

Стічна вода надходить однією з чотирьох очисних споруд. Процес очищення безперервний, а піки гідравлічного навантаження припадають на 12 години дня і 12 години ночі. Кур'янівські очисні споруди, що знаходяться біля Мар'їна та вважаються одними з найбільших у Європі, приймають воду з південної, південно-східної та південно-західної частин міста. Стоки з північної та східної частин міста надходять на очисні до Люберців.

Очисні

Кур'янівські очисні споруди розраховані на 3 мільйони кубометрів стічних вод на добу, але надходить сюди лише півтора. 1,5 мільйона кубометрів – це 600 олімпійських басейнів.

Раніше це місце називалося станцією аерації, її було запущено в грудні 1950 року. Нині очисним 66 років, і 36 із них тут пропрацював Вадим Гелійович Ісаков. Він прийшов сюди майстром одного із цехів і став начальником технологічного відділу. На запитання, чи розраховував провести на такому місці все життя, Вадим Гелійович відповідає, що вже не пам'ятає, так давно це було.

Ісаков розповідає, що станція складається з трьох блоків із очищення. Крім того, тут є цілий комплекс споруд з обробки опадів, що утворюються у процесі.

Механічна очистка

Мутна та смердюча стічна вода приходить на очисні теплою. Навіть у найхолоднішу пору року її температура не опускається нижче плюс 18 градусів. Стічні води зустрічає приймально-розподільна камера. Але що відбувається там ми не побачимо: камеру повністю закрили, щоб не поширювався запах. До речі, пахне на величезній (майже 160 га) території очисних цілком непогано.

Після цього починається етап механічного очищення. Тут на спеціальних ґратах затримується сміття, яке припливло разом із водою. Найчастіше це ганчір'я, папір, засоби особистої гігієни (серветки, памперси), а також харчові відходи - наприклад, картопляні очищення та курячі кістки. «Чого тільки не зустрінеш. Бувало, що припливали кістки та шкури з м'ясопереробних виробництв», - зі здриганням говорять на очисних. З приємного – лише золоті прикраси, хоча очевидців такого вилову ми не знайшли. Бачити сорозатримуючі грати - найстрашніша частина екскурсії. Крім всякої гидоти, в ній застрягло багато кружечків лимонів: «За вмістом можна пору року вгадувати», - зазначають співробітники.

Зі стічними водами приходить багато піску, і щоб він не осідав на спорудах і не забивав трубопроводи, його видаляють у пісковловлювачах. Пісок у рідкому вигляді надходить на спеціальну ділянку, де відмивається технічною водою і стає звичайною, тобто придатною для благоустрою. Очисні використовують пісок для потреб.

Завершується етап механічного очищення у первинних відстійниках. Це великі резервуари, в яких з води видаляється дрібна завись. Сюди вода приходить каламутною, а йде освітленою.

Біологічне очищення

Починається біологічне очищення. Вона відбувається у спорудах, які називаються аеротенками. Вони штучно підтримується життєдіяльність спільноти мікроорганізмів, які називають активним мулом. Органічні забруднення у воді – найбажаніша їжа для мікроорганізмів. В аеротенки подається повітря, яке не дає мулу осісти, щоб той контактував зі стічною водою якнайбільше. Так триває вісім-десять годин. «У будь-якій природній водоймі відбуваються аналогічні процеси. Концентрація мікроорганізмів там у сотні разів нижча, ніж ми створюємо. У природних умовах це тривало б тижні і місяці», - каже Ісаков.

Аеротенк є прямокутний резервуар, розділений на секції, в яких стічна вода в'ється змійкою. «Якщо подивитися у мікроскоп, то там все повзає, ворушиться, рухається, плаває. Примушуємо їх працювати на наше благо», – каже наш провідник.

На виході з аеротенків виходить суміш очищеної води та активного мулу, які тепер потрібно відокремити один від одного. Це завдання вирішується у вторинних відстійниках. Там мул осідає на дні, збирається илососами, після чого 90% повертається в аеротенки для безперервного процесу очищення, а 10% вважається надмірним та утилізується.

Повернення до річки

Біологічно очищена вода проходить третинну очистку. Для перевірки вона проціджується через дуже дрібне сито, а потім скидається у вивідний канал станції, на якому стоїть блок ультрафіолетового знезараження. Знезараження ультрафіолетом - четвертий та останній етап очищення. На станції вода ділиться на 17 каналів, кожен з яких просвічується лампою: вода в цьому місці набуває кислотного відтінку. Це сучасний і найбільший у світі такий блок. Хоча за старим проектом його не було, раніше воду хотіли знезаражувати рідким хлором. «Добре, що до цього не дійшло. Ми б усе живе у Москві-річці занапастили. Водойма була б стерильна, але мертва», - каже Вадим Гелійович.

Паралельно з очищенням води на станції розбираються із осадом. Осад з первинних відстійників та надлишковий активний мул проходять спільну обробку. Вони надходять у метантенки, де за температури плюс 50–55 градусів майже тиждень триває процес зброджування. В результаті осад втрачає здатність загнивати і не виділяє неприємного запаху. Потім цей осад перекачується на комплекси, що зневоднюють, за межами МКАД. «30–40 років тому осад сушився на мулових майданчиках у природних умовах. Процес цей тривав від трьох до п'яти років, зараз же миттєве зневоднення. Сам собою осад - це цінне мінеральне добриво, у радянські часи він користувався популярністю, радгоспи із задоволенням його брали. Але зараз він став нікому не потрібен, а за утилізацію станція платить до 30% від загальних витрат на очищення», – каже Вадим Гелійович.

Третина осаду розпадається, перетворюючись на воду та біогаз, що дозволяє економити на утилізації. Частина біогазу спалюється в котельні, а частина прямує на комбіновану теплоелектростанцію. Теплоелектростанція – не рядовий елемент очисних споруд, а скоріше корисне доповнення, яке дає очисним відносну енергонезалежність.

Риби у каналізації

Раніше на території Кур'янівських очисних знаходився інженерний центр зі своєю виробничою базою. Співробітники ставили незвичайні експерименти, наприклад, розводили стерлядь і коропа. Частина риб жила у водопровідній воді, а частина у каналізаційній, яка пройшла очищення. Зараз же риба водиться лише у скидному каналі, там навіть висять таблички «Лов риби заборонено».

Після всіх процесів очищення вода скидним каналом - невеликою річкою завдовжки 650 метрів - йде до Москви-річки. Тут і скрізь, де процес йде просто неба, на воді плаває багато чайок. "Процесам вони не заважають, але псують естетичний зовнішній вигляд", - упевнений Ісаков.

Якість очищених стічних вод, що випускаються в річку, набагато краща за воду в річці за всіма санітарними показниками. Але пити таку воду без кип'ятіння не рекомендується.

Об'єм очищених стічних вод дорівнює приблизно третині всієї води в Москві-ріці вище скидання. Якби очисні вийшли з ладу, населені пункти нижче за течією виявилися б на межі екологічної катастрофи. Але таке практично неможливе.

Перш ніж розглядати конкретні приклади очисних споруд, необхідно визначити, що означають поняття «найбільше, велике, середнє та мале місто».

Для найбільших міст із населенням понад I млн чол. кількість стічних вод перевищує 0,4 млн м3/добу, для великих міст з населенням від 100 тис. до I млн чол. кількість стічних вод становить 25-400 тис. м 3 /сут. У середніх містах проживають 50-100 тис. осіб, а кількість стічних вод - Ю-25 тис. м3/добу. У малих містах та селищах міського типу кількість мешканців від 3 до 50 тис. чол. (З можливою градацією 3- Ю тис. чол.; Ю-20 тис. чол.; 25-50 тис. чол.). При цьому розрахункова кількість стічних вод змінюється досить широкому діапазоні: від 0,5 до 10-15 тис. м 3 /сут.

Частка міст у Російській Федерації становить 90% від загальної кількості міст. Необхідно також враховувати, що система водовідведення у містах може бути децентралізованою та мати кілька очисних споруд.

Розглянемо найбільш показові приклади великих очисних споруд у містах Російської Федерації: Москві, Санкт-Петербурзі, Новгороді.

Кур'янівська станція аерації (КСА), Москва - найстаріша і найбільша станція аерації в Росії, на її прикладі можна наочно вивчити історію розвитку техніки та технології очищення стічних вод у нашій країні. Площа, яку займає станція, становить 380 га; проектна продуктивність - 3,125 млн м 3 /сут, їх майже 2 /з становлять господарсько-побутові і " / 3 - промислові стічні води. У складі станції є чотири самостійних блоку споруд.

На рис. 17.3 та 17.4 наведено технологічні схеми очищення стічних вод та обробки опадів Кур'янівської станції аерації.

Технологія очищення стічних вод включає наступні основні споруди: грати, пісковловлювачі, первинні відстійники, аеротенки, вторинні відстійники, споруди для знезараження стічних вод. Частина біологічно очищених стічних вод проходить доочищення на зернистих фільтрах.

На КСА встановлені механізовані ґрати з прозорами 6 мм. На станції експлуатуються пісколовки трьох типів - вер-

Рис. 17.3.

• 1 - грати; 2 - пісколовка; 3 – первинний відстійник; 4 – аеротенк;
• 5 – вторинний відстійник; 6 – плоске щілинне сито; 7 – швидкий фільтр;
• 8 – регенератор; 9 - головна машинна будівля ЦПВ; 10 - мулоущільнювач; 11 - гравітаційний стрічковий згущувач; 1 2 - вузол приготування флокулянту розчину; 13 - споруди промводопроводу; 14 – цех обробки піску;
• 15 - стічна вода, що надходить; 16 - промивна вода з швидких фільтрів;
• 17 - піскова пульпа; 18 - вода із цеху піску; 19 - плаваючі речовини; 20 – повітря; 21 - осад первинних відстійників на споруди з обробки осаду; 22 -циркуляційний активний мул; 23 - фільтрат; 24 – знезаражена технічна вода; 25 – технічна вода; 26 - повітря; 27 - згущений активний мул на споруди обробки осаду; 28 - знезаражена технічна вода у місто; 29 - очищена вода в р. Москву;
• 30 - доочищена стічна вода в р. Москву

тикальні, горизонтальні та аеровані. Як первинні відстійники використовуються відстійники радіального типу діаметром 33, 40 і 54 м. Проектна тривалість відстоювання становить 2 год. Первинні відстійники в центральній частині мають вбудовані преаератори.

Біологічна очистка стічних вод здійснюється у чотирикоридорних аеротенках-витісняльниках, відсоток регенерації становить від 25 до 50%. Повітря для аерації в аеротенки подається через фільтросні пластини, в ряді секцій аеротенків встановлені трубчасті поліетиленові аератори фірми «Екополімер», аеротори тарілчасті фірм «Грін-фрог» і «Патфіл». Одна із секцій аеротенків реконструйована для роботи за одноїловою системою нітри-денітрифікації, в якій також передбачено систему видалення фосфатів.

Вторинні відстійники, як і первинні, прийняті радіального типу діаметром 33, 40 і 54 м. До очищення піддається близько 30% біологічно очищених стічних вод.

Рис. 17.4.

• 1 - завантажувальна камера метантенка; 2 – метантенк; 3 - вивантажувальна камера метантенків; 4 – газгольдер; 5 – теплообмінник; 6 - камера змішування;
• 7 – промивний резервуар; 8 - ущільнювач збродженого осаду; 9 - фільтрпрес; 10 - вузол приготування флокулянту розчину; 11 - муловий майданчик; 12 - осад первинних відстійників; 13 - надлишковий активний мул; 14 – газ на свічку; 15 - газ бродіння в котельню станції аерації; 16 – технічна вода; 17 – пісок на піскові майданчики; 18 – повітря; 1 9 - фільтрат;
• 20 – зливна вода; 21 - мулова вода у міську каналізацію

Для зброджування осаду на КСА використовуються метантенки, що працюють у термофільному режимі, з монолітного залізобетону із земляним обсипанням та наземні діаметром 18 м із термоізоляцією стін. Газ, що виділяється, відводиться в місцеву котельню. Після зброджування 40-45% прямує на мулові майданчики, а 55-60% - у цех механічного зневоднення. Механічне зневоднення опадів здійснюється на фільтрпресах.

Люберецька станція аерації (ЛБСА), Москва. Більше 40% стічних вод Москви та великих міст Московської області очищаються на Люберецькій станції аерації (ЛбСА), розташованої в сел. Некрасівка Московської області.

Люберецькі поля зрошення були побудовані у довоєнні роки. У 1959 р. тут було розпочато будівництво ЛБСА. Технологічна схема очищення стічних вод на ЛбСА практично не відрізняється від прийнятої схеми на КСА і включає наступні споруди: грати, пісковловлювачі, первинні відстійники з преаераторами, аеротенки-витіснювачі, вторинні відстійники, споруди з обробки осаду та знезараження стічних вод. У 1984 р. було збудовано перший, а потім і другий блок споруд Новолюберецької станції аерації (НЛбСА), в даний час пропускна здатність ЛбСА становить 3,125 млн м 3 /сут.

На станції встановлені нові зарубіжні та вітчизняні дрібнопрозорі механізовані грати (4-6 мм). Вперше на другому блоці НЛбСа застосовано сучасну одноїлову схему нітри-денитрифікації з двома ступенями нітрифікації, де близько 1 млн м 3 /добу стічних вод піддаються глибокому біологічному очищенню з видаленням біогенних елементів з очищених стічних вод.

Основними технологічними процесами обробки опадів стічних вод на ЛбСА є: гравітаційне ущільнення надлишкового активного мулу та сирого осаду; термофільне зброджування; промивання та ущільнення збродженого осаду; полімерне кондиціювання; механічне знешкодження на рамних фільтр-пресах; депонування; природне сушіння (аварійні мулові майданчики).

Центральна станція аерації, Санкт-Петербург. Очисні споруди Центральної станції аерації Санкт-Петербурга знаходяться у гирлі нар. Неви на штучно намитому острові Білому. Станція введена в експлуатацію у 1978 р.; проектна пропускна спроможність - 1,5 млн м 3 /сут було досягнуто 1985 р. Площа забудови становить 57 га.

Технологічна схема очищення стічних вод та обробки опадів Центральної станції аерації Санкт-Петербурга представлена ​​на рис. 17.5.

До складу споруд механічного очищення входять: приймальна камера, будівля механізованих решіток, пісковловлювачі, первинні відстійники діаметром 54 м, аеротенки довжиною 192 м. Подача повітря в аеротенки здійснюється через дрібнопухирчасті аератори. Регенерація активного мулу становить 33%. Після вторинних відстійників через камеру випусків очищена стічна вода скидається у р. Неву. Механічне зневоднення опадів та активного мулу здійснюється на центрипресах. У цеху спалювання осаду встановлені печі із псевдозрідженим шаром.

Рис. 17.5.

• 1 – головна насосна станція; 2 – приймальна камера; 3 – механізовані решітки; 4 - горизонтальні аеровані песколовки; 5 – радіальні первинні відстійники; 6 - трикоридорні аеротенки; 7 – радіальні вторинні відстійники; 8 – камера випусків; 9 - насосна станція цеху обробки осаду; 10 - цех обробки осаду; 11 - мулоущільнювачі; 12 - насосна станція ущільненого мулу; 13 – піскові майданчики; 14 – павільйон шахтних камер;
• 15 - блок насосно-повітродувної станції; 16 - резервуар активного мулу;
• --стічна вода;-----активний мул; - Осад;
• -------ущільнений мул

Приклади очисних споруд

Станції пропускною спроможністю 70-280 тис. м3/добу. ЦНДІЕП інженерного обладнання розроблено типові станції для біологічного очищення стічних вод пропускною здатністю 25-280 тис. м 3 /сут. Споруди запроектовані в зблокованому варіанті (блоки первинних відстійників, блоки аеротенків та вторинних відстійників - при горизонтальних та радіальних відстійниках) або у вигляді окремо розташованих ємностей (радіальні круглі відстійники). Усі споруди виконуються із збірних залізобетонних елементів. Генеральний план станції пропускною спроможністю 70-100 тис. м3/добу з горизонтальними відстійниками представлений на рис. 17.6.

Дезінфекція стічної рідини передбачається рідким хлором. Обробка осаду прийнята з аеробною мінералізацією, центрифугуванням та компостуванням. Можливі варіанти: зі зброджуванням у метантенках та механічним зневодненням; з термічним сушінням за методом зустрічних газових струменів та подальшим сушінням на мулових майданчиках.

У складі комплексу очисних споруд проектуються виробничі та виробничо-допоміжні будівлі.

Станції пропускної спроможністю 25-70 тис. м 3 /сут розроблені у двох варіантах: з горизонтальними та радіальними відстійниками.

Перший варіант вимагає меншої площі для розміщення технологічних ємностей, скорочується число та довжина комунікацій, забезпечується можливість організації будівництва потоковим методом. На рис. 17.7 показаний генеральний план станції біологічної очистки стічних вод пропускною здатністю 25-70 тис. м 3 /сут. До складу споруд очищення стічних вод входять механізовані грати типу МГ, пісколовки з круговим рухом та первинні радіальні відстійники. Біологічне очищення стічних вод проводиться в аеротенках з нелінійно розосередженим впуском стічної води та пневматичною аерацією. Дезінфекція стічних вод передбачається рідким хлором.

Для обробки опадів стічних вод та мулу передбачено їх зброджування в метантенках при термофільному режимі з подальшим сушінням на мулових майданчиках. Крім очисних споруд на території станції розташовуються: насосна станція сирого осаду, насосно-повітродувна станція, газгольдер, котельня, хлораторна, блок виробничих та побутових приміщень. Виробничо-допоміжні будівлі та споруди передбачаються у складі комплексу очисних споруд.

Станції пропускної спроможністю 1000-25 000 м 3 /сут. У середніх містах проживає 50-100 тис. осіб, а кількість стічних вод становить 10-25 тис. м3/добу.

ВАТ ЦНДІЕП інженерного обладнання розроблено проект станцій очищення стічних вод пропускною здатністю 1000-25 000 м 3 /добу, які включають такі споруди:

Рис. 17.Б.Генплан станції пропускною спроможністю 25-70 тис. м3/добу:

• 1 – приймальна камера; 2 - будівля на чотири механізовані грати МГ-11Т)