Очистка бытовых сточных вод

Очистка бытовых сточных вод крайне важна. В них содержатся синтетические моющие средства, жиры, патогенные бактерии и яйца гельминтов. Попадая в водоемы, эти вещества разрушают экосистему, нанося ей серьезный и порой необратимый ущерб.

Что такое бытовые сточные воды и как они образуются

Бытовые стоки — загрязненная вода, которая образуется при использовании воды питьевого качества в хозяйственных целях. Места происхождения хозяйственно-бытовых стоков — кухни, туалеты, душевые, бани, прачечные, больницы. Образуются во время влажной уборки, использования воды из-под крана в бытовых нуждах в квартирах или бытовках промышленных предприятий. Различают хозяйственные (с моющими составами, остатками хозяйства) и фекальные сточные воды.

Состав загрязнений хозяйственно-бытовых сточных вод

Хозяйственно-бытовые сточные воды малопрозрачны, имеют слабощелочную реакцию и большое содержание взвешенных веществ. Немалая доля загрязнений — органика, почти 45-58 процентов (БЖУ и производные от них). Неорганическая часть представлена кварцевым песком, глиной. Присутствуют соли (фосфаты, гидрокарбонаты, аммонийные соли), соединения азота, фосфор. Они образуются вследствие человеческой жизнедеятельности.

Они содержат мыло, кусочки пищи, волосы, фекалии и всё остальное, что может быть смыто сантехникой. 

Разные органические загрязнения образуются от поступле­ния продуктов жизнедеятельности человека, отходов продуктов, сырья.

Кухонные сточные воды возникают, когда в проточную воду попадают животные и растительные жиры, являющиеся частями питания людей. СВ из ванных комнат с жирами, частицами эпителия, мылом образуются после санитарно-гигиенических процедур.

Объем загрязнений от одного моющегося чаще является величиной постоянной. Однако с интенсивным ростом загородного строительства увеличивается плотность населения. Это ведёт к увеличению расхода воды и большему её загрязнению. Модное веяние в строительстве бань ведет к дополнительному сбросу грязных ХБС в природу.

Способы классификации сточных вод

1. Происхождение. Здесь выделяют три типа: производственные, поверхностные и бытовые, также могут выделяться и подтипы, в основном у промышленных вод.
2. Основной состав загрязнений: органические, минеральные или смешанные.
3. Степень концентрации: 4 стадии, от слабой до опасно-загрязнённой.
4. Кислотность и токсичность, аналогично предыдущему.

Хозяйственно - бытовые стоки, согласно вышеприведённой классификации, – слабо и среднезагрязнённые со слабой или средней токсичностью, смешанного состава с преобладанием органических загрязнений. Особенностью их также является то, что содержится большое количество микроорганизмов, в том числе патогенных.

Состав же хозбытовых стоков по всему миру примерно одинаков. Так, для предварительных подсчётов в России можно руководствоваться следующими документами:

1. Методические рекомендации МДК 3-01.2001, утверждённые приказом Госстроя России от 06.04.2001 №75, где указаны усреднённые качественные показатели хозяйственно-бытового стока. Отметим, что вышеуказанный документ так и не был утверждён по формальным признакам, что, впрочем, не влияет на возможность его применения для оценочных расчётов.
2. СП 30.13330.2012, где можно найти средние показатели по количеству стоков.

Важность очистки бытовых сточных вод

Всего 0,3% от общего количества бытовых сточных вод содержат растворенные и взвешенные вещества. Этого достаточно, чтобы нанести сильный вред человеку, животным и окружающей среде.

При контакте со стоками или их продуктами возникает большая вероятность поражения здорового организма возбудителями болезней, такими как:

• вирусы
• бактерии
• грибки
• паразитарные организмы

Под их воздействием возникают симптомы различной тяжести, которые вызваны проявлением заболеваний, например, гастроэнтерит, гиардиазоз и криптоспоридиоз, вирусные инфекции, такие как гепатит, а также инфекции кожи или глаз.

Вирусы, которые попадают с фекалиями в канализацию от зараженных людей, способны инфицировать здоровых людей и животных при контакте со стоками. Самые опасные это:

• Аденовирусы поражают слизистую верхних дыхательных путей, глаз, лимфоидных тканей
• Энтеровирусы и полиовирусы вызывают полиомиелит человека
• Вирус гепатита А при попадании в организм человека через пищу или жидкости поражает клетки печени
• Реовирусы поражают молодых животных и способны пережить мороз в -20 °С на протяжении около двух лет
• Ротавирус поражает желудочно-кишечный тракт и вызывает сильную диарею.

Бактерии, как известно, содержатся в любом животном организме, в том числе и у здорового человека. И в процессе жизнедеятельности человека они попадают в бытовые стоки. Большинство из них не являются опасными. Но если инфекция присутствует, то образуются патогенные бактерии, которые опасны при контакте и вызывают, в лучшем случае, диарею, а в худшем – холеру, тиф, паратифозные и другие заболевания.

Различного происхождения грибки паразитируют в организме человека и животных и способны поражать кожные покровы, ее придатки и внутренние органы.

Круглые и плоские черви, или гельминты, попадая в организм в виде яиц или личинок, после развития во взрослые особи вызывают серьезные заболевания мышц и внутренних органов.

Технологии очистки хозяйственно бытовых сточных вод

В пределах допустимых показателей хозбытовые сточные воды можно подвергать методу биологической очистки.

Примерный состав и концентрации типичных хозбытовых стоков 

На станциях биоочистки бытовые стоки подвергаются обработке и обеззараживанию, в дальнейшем отправляясь в водоемы. Концентрация фосфора в очищенных БС должна быть до 0,2 мг/дм³, спуск стоков с большим показателем в водоемы запрещен. СПАВы удаляются физическими и химическими методами очистки. На биологическую очистку стоки должны поступать с количеством СПАВ не более 20 г/л. ПАВ создают пену и мешают оседать твердым частицам, что может затруднить механическую очистку. Уровень кислотности в конце очистки нейтральный и не выше 6,0÷8,0. На биологический цикл должна попадать жидкость с предельным сухим остатком не более 10 г/л.

Схема очистки бытовых стоков

Условные обозначения: 1. Приёмная камера 2. Ступенчатая решётка 3. Труба подачи отбросов в контейнер 4. Пластиковый контейнер 5. Блок песколовок 6. КНС с погружными насосами 7. Усреднитель 8. Распределительная камера ББО 9. Блок биологической очистки (ББО) 10. Смеситель 11. Распределительная камера БГО 12. Блок глубокой очистки (БГО) 13. Установка ультрафиолетового обеззараживания сточных вод 14. Воздуходувное оборудование 15. Блок илоуплотнителя 16. Сборник осадка 17. Шнековый обезвоживатель осадка 18. Установка приготовления и дозирования раствора флокулянта 19. Реагентное хозяйство

Технология реализованного объекта по очистке бытовых сточных вод

Очистные сооружения серии «Биоток К-50» — собственной разработки компании ООО «НПО «Агростройсервис» — обеспечивают качество очищенной воды, максимально приближенное к требованиям нормативов, предъявляемым к сбросу в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Технические решения, принимаемые в реализации проекта очистных сооружений, соответствуют требованиям экологических, санитарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации, и должны обеспечивать безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта. Они удовлетворяют требованиям документов и нормативных актов РФ и Ленинградской области по проектированию очистных сооружений сточных вод.

СПб ГБУЗ «Детский санаторий «Звездочка» расположен в пос. Ушково Курортного района г. Санкт-Петербурга, на левом берегу ручья Ушковского. На территории санатория располагается смешанный лес с преобладанием хвойных видов деревьев, территория имеет естественный уклон в сторону ручья.

Санаторий включает в себя три действующих жилых корпуса, котельную со складом угля, деревянные хозяйственные постройки (сарай, навесы), гаражи для автотранспорта санатория (в т. ч. деревянные).

Сброс очищенных сточных вод санатория осуществляется в ручей Ушковский, впадающий в Финский залив. По показателям качества необходимо руководствоваться нормативами ПДК на сброс очищенных сточных вод в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Сточные воды прачечной содержат большое количество ПАВ, что способно вызывать образование устойчивой пены в аэрируемых блоках очистных сооружений, негативно влияет на работу и жизнеспособность микроорганизмов активного ила.

Для удаления повышенного содержания ПАВ наиболее эффективно применение метода напорной флотации.

Сточные воды пищеблока содержат повышенное количество грубодисперсных частиц, а также жиры. Попадая в систему канализации, жиры оседают на внутренних поверхностях трубопроводов, технологических емкостей, на рабочих поверхностях технологического оборудования, существенно сокращая его эффективность и срок службы. Для удаления жира и крупных примесей перед объединением стока пищеблока с общей канализационной сетью санатория предусмотрена установка измельчителя бытовых отходов и жироуловителя.

Негерметичность канализационной сети допускает попадание в систему хозяйственно-бытовой канализации дождевых стоков, содержащих нефтепродукты, ионы металлов и другие неспецифические загрязнения. Для решения данной проблемы необходима герметизация канализационной сети санатория либо установка нефтеуловителя на канализационном коллекторе перед входом на очистные сооружения.

Наиболее эффективным в очистке сточных вод данной категории является сочетание методов механической, биологической и физико-химической очистки. Очистные сооружения сточных вод «Биоток К-50» представляют собой оптимальную комбинацию методов для достижения требуемых показателей очистки.

К методам механической очистки сточных вод относятся отстаивание и фильтрация. В процессе отстаивания происходит осаждение грубодисперсных примесей органического и минерального происхождения, что существенно снижает значения показателей ХПК и БПК, а также взвешенных веществ. Эффективность отстаивания достигает 70%.

Биологическая очистка осуществляется при контакте сточных вод с активным илом. Микроорганизмы в составе активного ила очищают сточные воды от высоко- и низкомолекулярных соединений, имеющих в составе биогенные элементы, используя их в качестве источника питания и материала для строительства новых клеток биоценоза.

К физико-химическим методам относятся применение реагентов, изменяющих физические свойства веществ-загрязнителей, и сорбция. Дозирование в очищаемую воду реагентов (коагулянта, флокулянта) вызывает «слипание» мелких взвешенных частиц в крупные агломераты, легкоосаждаемых простым отстаиванием. Для интенсификации процессов отстаивания в блоке доочистки предусматривается установка тонкослойных модулей с ламелями. Это позволяет значительно сократить объемы отстойной части очистных сооружений.

Установка биологической очистки «Биоток К-50» выполнена с учетом оптимальной комбинации различных методов очистки сточных вод, что позволяет достичь требуемых показателей качества сточных вод, необходимых для сброса в водоем рыбохозяйственного назначения первой категории, при соответствии показателей состава поступающих на очистку стоков категории хозяйственно-бытовых сточных вод.

Учитывая значительные колебания качественных характеристик и расхода сточных вод, поступающих на очистные сооружения, и установленные нормативные требования их очистки, соответствующей сбросу в водоем рыбохозяйственного значения, настоящим проектом предусматривается технологическая схема с применением в её основе современных технологий анаэробно-аэробной биологической очистки сточных вод. Данная схема очистки сточных вод, сочетающая применение фиксированной и взвешенной биомассы, обеспечивает стабильность и высокую эффективность многоступенчатого технологического процесса. Каждая последующая ступень сооружений может воспринимать и перерабатывать дополнительные нагрузки в условиях снижения эффективности работы предыдущей при изменении состава или количества поступающих на очистку сточных вод.

Комплектно-блочный монтаж очистных сооружений значительно сокращает сроки строительства.

Использование анаэробно-аэробной схемы позволяет одновременно с очисткой, нитро-денитрификацией сточных вод решать вопросы минерализации образующихся в технологическом процессе осадков.

Для предотвращения эвтрофирования водоема и стабильного достижения требуемой степени удаления из сточных вод соединений фосфора в технологической схеме предусматривается их химико-биологическая обработка. На заключительной стадии проводится очистка на тонкослойных модулях и обеззараживание очищенных сточных вод на установках ультрафиолетовой дезинфекции. Установки УФ-дезинфекции не требуют применения реагентов, исключают образование газообразных выбросов и канцерогенных соединений, как это имеет место при хлорировании. Установки УФ-дезинфекции имеют большой ресурс работы, обладают высокой степенью обеззараживания воды, безопасны в эксплуатации, просты в обслуживании и экономичны.

Устройство усреднителя предотвращает перегрузку технологического оборудования и стабилизирует работу сооружений биологической очистки в режиме нитро-денитрификации с глубоким удалением аммонийных солей и восстановлением нитратов до нормативного уровня.

Сточные воды детского санатория «Звездочка» собираются в проектируемую канализационную насосную станцию (КНС), выполняющую также функцию усреднителя сточных вод.

В КНС предусматривается узел задержания грубых отбросов, перемешивающее устройство для исключения оседания взвешенных частиц на дне приемного резервуара, насосный узел из основного и резервного насосов и установочного комплекта для них. Работа насосного оборудования автоматизируется. Сточные воды перекачиваются в блок емкостей «Биоток К-50». Задерживаемые в КНС грубые отбросы периодически выгружаются в пластиковый контейнер с герметичной крышкой и вывозятся на полигон ТБО.

На трубопроводе подачи сточной воды предусмотрена установка расходомера, обеспечивающего контроль расхода сточных вод, проходящих очистку.

Поступившие из КНС сточные воды с расчетным расходом направляются в отсек денитрификатора технологического очистного комплекса "БИОТОК", где последовательно проходят многоступенчатую анаэробно-аэробную биологическую очистку. В денитрификаторе сточные воды смешиваются в смесителе с непрерывно рециркулируемым активным илом, который содержит значительное количество нитратов, образующихся на последующей стадии аэробной обработки сточных вод. Далее иловая смесь поднимается, проходя через блок биологической загрузки (ББЗ). В анаэробных условиях нитраты разлагаются микроорганизмами до свободного азота. Кроме этого, часть трудноокисляемой органики частично разлагается до форм, легко усваиваемых микроорганизмами на следующей ступени очистки.

Из денитрификатора сточные воды поступают в отсек аэротенка, оборудованный технологической загрузкой «Поливом» и полимерными аэраторами «Полипор». В аэротенке происходит основной съем органических загрязнений.

Сточные воды после биологической очистки в биореакторах и осветления в отстойнике переливаются через перегородку в смесительную камеру блока доочистки, где идет обработка воды реагентами. Анаэробно-аэробные условия, создаваемые в биореакторах, обеспечивают деструкцию органических загрязнений и режим глубокой нитро-денитрификации сточных вод. Азот аммонийных солей последовательно биологически окисляется в нитриты, нитраты и в результате рециркуляции в анаэробную зону денитрификатора восстанавливается до молекулярного азота.

Обработанная реагентами вода из смесителя поступает в блок доочистки, оборудованный тонкослойными модулями. В блоках доочистки после обработки биологически очищенных сточных вод коагулянтом и высокомолекулярным полиэлектролитом (флокулянтом) проходит удаление соединений фосфатов и взвешенных веществ до нормативного уровня. При реагентной обработке растворенные соединения фосфатов, находящихся в сточных водах, переводятся в нерастворимые формы осадка, который периодически выгружается с помощью насосов в фильтр обезвоживания, где проходит механическое обезвоживание аналогично избыточному илу.

Фильтры обезвоживания при ежесуточной фильтрации снижают влажность осадка до 85%. Обезвоженный осадок в мешках складируется в пластиковом контейнере и вывозится на контейнерную площадку для дальнейшей транспортировки на полигон ТБО.

Способы очистки бытовых сточных вод

Биологический метод очистки хозбытовых стоков

Идея биологической очистки не нова и навеяна самой природой. В естественных условиях практически любое сложное органическое вещество является пищей для микроорганизмов, которые разлагают его на простейшие безвредные составляющие, например газообразный азот, углекислый газ, воду, метан. В частности, на этом основан эффект самоочищения водоёмов. Но при массовом сбросе неочищенных стоков природной способности к самоочистке уже не хватает, поэтому основной задачей для специалистов, работающих в сфере биологической очистки стоков, является интенсификация процессов, а также возможность уменьшения занимаемой очистными сооружениями площади и эксплуатационных затрат, снижения нежелательных побочных эффектов (например, зловонных запахов), придания процессам большей управляемости и автоматизированности.

За долгие годы изучения этого метода человечество опробовало и накопило большое количество технологических решений. Поэтому современные биологические очистные сооружения, в том числе производимые компанией ООО «НПО «Агростройсервис», компактны, дают стабильно высокое качество очистки, эргономичны, безопасны для окружающей среды, не производят дурнопахнущих, токсичных или опасных выбросов и отходов.

Современные биологические очистные сооружения на практике представляют собой симбиоз механических и физико-химических методов, используемых обыкновенно для предочистки, и основного ядра оборудования – биологических реакторов различного типа.

Механический способ

Заключается в удалении нерастворимых в воде твердых веществ на механизированных решетках, в песколовках и первичных отстойниках. 

Нерастворимые частицы в сточных водах легко отделяются от общей массы загрязнений механическим способом, чаще всего с помощью решеток и сит.

Твердые и грубые вещества задерживаются на решетках с различным шагом и прозором от 50 до 2 мм.

Например, если на консервной фабрике необходимо удалять из сточных вод частицы овощей (горох, бобы, куски моркови и т.д.), то шаг решетки не должен превышать 5 мм.

В отличие от решеток, у которых решетчатая поверхность состоит из параллельно расположенных прутьев, сетчатая поверхность сит изготавливается из металлического листа с отверстиями и прорезями либо из сетчатой ткани.

Если не предусматривать механическую очистку стоков, то волокнистые вещества в потоках воды сплетаются в длинные жгуты и засоряют трубопроводы, эрлифты, шламопроводы и т.д. Они могут всплывать и становится причиной образования корки из плавающих загрязнений.

Принцип работы, а также ширина отверстий решеток и сит зависят от вида производства, характера стоков. Ширина прозоров уменьшается по технологической цепочке. Например, на начальном этапе механической очистки устанавливается ручная решетка с прозорами не менее 16 мм. Чаще всего она располагается в канализационной насосной станции, в усреднителе, в приемной камере. Далее, перед биологической очисткой, сточные воды уже проходят решетку с более мелкими прозорами 2-4 мм. На данном этапе применяются автоматизированные решетки, так как ручные с данным прозором нужно было бы часто чистить.

Для предотвращения скоплений оптимальную скорость стоков следует поддерживать в диапазоне 0,3 м/с при минимальной подаче перед решеткой, а также максимальную скорость, равную 1,2 м/с, через решетку, чтобы загрязнения не намывались на прутья решетки.

Важнейший эксплуатационный характер сит и решеток – снижение рабочего давления. Для его определения следует учитывать данные производителя.

На своих объектах мы часто применяем автоматизированные ступенчатые решетки каскадного типа с прозорами от 2 до 4 мм, которые располагаются в баке или в лотке. Данные решетки мы устанавливаем на хозяйственно-бытовые и производственные сточные воды.

Физико-химическая очистка

Представляет собой улавливание органических и неорганических соединений различными способами: флотация, коагуляция, сорбция, ионный обмен и т. д.

Остановимся подробнее на оборудовании для биологической очистки – биореакторах. Они бывают двух типов – для аэробной и анаэробной обработки. В блоках первого типа происходит принудительное насыщение объёма стоков воздухом и развиваются микроорганизмы, которые используют кислород для жизнедеятельности и разложения органических загрязнений. Во втором случае насыщения не производится, и происходит размножение биоценозов, которым не требуется кислород для выживания (анаэробы). Бескислородная деструкция более медленная, но позволяет производить расщепление трудноразлагаемых соединений (лигнины, высокомолекулярные загрязнения). Поэтому обычно анаэробный реактор ставится в начале биологической очистки – это позволяет разобрать «тяжёлые» соединения до более простых и легкоусвояемых для последующих аэробных микроорганизмов.

После биологической очистки необходимо обеззаразить стоки, уничтожив бактерии, опасные для человека, животных и растений в окружающей среде. Самым безопасным является УФ-обеззараживание, которое разрушает структуру ДНК бактерий, препятствуя их дальнейшему размножению.

На сегодняшний день специалистами ООО «НПО «Агростройсервис» разработана и успешно реализована технология очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на очистных сооружениях жилых комплексов и поселков, где обеспечивается пять ступеней обработки:

1. предварительная обработка – механическая
2. первичная обработка – физико-химическая с применением реагентов
3. вторичная – биологическая
4. дезинфекция
5. обработка осадка

Шлам и осадок — побочный продукт процесса обработки — обрабатывается реагентами для облегчения дальнейшей утилизации, обеззараживается и затем обезвоживается. Полученный материал затем вывозят на полигоны ТБО или после компостирования используется в качестве органического субстрата при рекультивации и благоустройстве лесопарковых и других территорий.

Такая комбинированная схема позволяет удалять около 90-99,5% загрязнений из хозяйственно-бытовых стоков, прежде чем они будут дезинфицированы и сброшены в водоемы.

Заказать очистные сооружения от производителя можно по телефону 8-800-222-45-62, 8-8313-34-75-40 или по электронной почте acs@acs-nnov.ru.