Очистные сооружения: что такое очистка сточных вод? Как это работает. Канализация большого города

Все то, что сливают жители столицы в раковины и унитазы, в конечном итоге превращается в миллионы кубометров сточных вод. Сбрасываются они вот уже много лет в Москва-реку. Для их очистки в городе построены две крупные станции аэрации: в Люберцах и в районе Печатников. При этом Курьяновские очистные сооружения, действующие в ЮВАО (юго-восточном автономном округе), являются старейшими и самыми крупными.

Общее описание объекта

В районе, обслуживаемом станцией, проживает просто огромное количество людей — более 6 млн человек. К тому же поблизости расположено несколько производственных предприятий. Поэтому ежедневно станция принимает поистине колоссальное количество стоков — порядка 1.8 млн м 3. Из них 20% приходится на жилой сектор, а 80 % - на производственный. Расположена Курьяновская станция в в промзоне района Печатники, в левобережной пойме Москвы-реки. К настоящему времени этот важный объект является одним из крупнейших в Европе.

Всего в состав этого комплекса входит три блока (НКОС), каждый из которых может использоваться для обработки 1 млн м 3 стоков в сутки. Таким образом, в общей сложности Курьяновские очистные сооружения рассчитаны на нагрузку в 3 млн м 3 за 24 часа.

Немного истории

Первые объекты на этой станции были возведены в 1939 г. Однако из-за начавшейся ВОВ работы были надолго приостановлены. Состоялся пуск Курьяновских очистных сооружений только в 1950 году. В то время станция, как и любой другой комплекс подобного назначения, находилась очень далеко от города — среди степей и лесов, рядом с несколькими некрупными заводами. Однако постепенно площадь Москвы увеличивалась, и в конце концов станция оказалась внутри ее границ. Причем окружена она уже была не только промышленными предприятиями, по-прежнему функционирующими в этой местности, но и жилыми кварталами.

Конечно же, увеличение нагрузки сделало первоначальную проектную мощность этого объекта недостаточной. Поэтому в 70-х годах прошлого века «Мосводоканал» очистные сооружения в районе Печатников решил расширить. В непосредственной близости от старого комплекса была возведена Новокурьяновская станция, состоящая уже из двух, более современных блоков. Одновременно с их возведением был протянут и новый отводящий канал.

Конечно же, со временем морально устарели конструкции и новой станции. Поэтому в 2011 г. началась их масштабная модернизация. К настоящему времени эти работы уже закончены.

Район Печатники (Москва)

Площадь этой части столицы в общей сложности составляет 17.89 км 2 . Состоит район Печатники из 30 улиц. К настоящему времени в непосредственной близости от Курьяновских очистных сооружения проживает порядка 75 тыс. человек.

Для проживания район Печатники на данный момент считается подходящим очень неплохо. Инфраструктура здесь развита очень хорошо, к примеру, имеются две станции метрополитена и четыре — курского направления МЖД. Еще недавно покупать квартиры в районе Печатники никто особенно не хотел. Все дело было в отвратительном запахе, распространявшимся с очистных сооружений. Однако совсем недавно эта проблема была полностью решена. О том, как именно, поговорим чуть ниже.

Конструкция станции

Курьяновский комплекс, таким образом — это самые крупные Начинается процесс обработки стоков на этом объекте с одной из трех приемных камер, напрямую связанных с коллекторами городской канализации. Отсюда поток нечистот по подземным трубопроводам распределяется по НКОС станции (через здание решеток). Сегодня стоки в основном поступают в один из двух блоков новой станции. Каждая сточная магистраль, подающая стоки на НКОС, может перекрываться собственной Перед тем как поступить на блок очистки, стоки подаются в Здание решеток для первичной механической обработки. Затем они перекачиваются в песколовки. Далее стоки поступают последовательно:

в первичные отстойники;

аэротенки;

во вторичные отстойники;

в выпускную камеру.

Воздух в аэротенки подается из огромного машинного зала, оборудованного турбодувками большой мощности. Ил из отстойников поступает в специальный метантенки, где происходит его брожение. Выделившийся в результате этого процесса газ используется на построенной рядом небольшой ТЭС. Такое интересное техническое решение позволило обеспечить Курьяновские очистные сооружения собственной электроэнергией на 60 %. На заключительном этапе уже полностью очищенная вода поступает по отводному каналу в Москву-реку. По всей территории станции стоки проходят самотеком. Для этого каждый последующий комплекс очистного оборудования располагается чуть ниже предыдущего.

Как происходит механическая очистка

Собственно сама технология обработки стоков инженерами ООО «Водоканал» (Москва) была продумана до мелочей. В Здании решеток проходят первичную обработку. Здесь из них удаляются крупные механические примеси. Для этого их пропускают через специальные решетки. Последние представляют собой нечто вроде большого контейнера, закрепленного непосредственно в потоке воды. Отобранный крупный мусор — мятый пластик, пробки от бутылок, куски полиэтилена, листва, трава и т. д. — по конвейерной ленте направляют на утилизацию. Как ни странно, больше всего проблем работникам этого цеха доставляют обычные ватные палочки для ушей. Размеры у них в поперечном направлении очень небольшие, а поэтому они легко проходят сквозь решетки контейнеров.

Здание первичной механической очистки разделено на две части. Каждая из них обслуживает свой блок новой станции. После Здания решеток сточные воды поступают в специальные песколовки для очистки от мелкого механического мусора. Отделенная от стоков нерастворимая минеральная взвесь в дальнейшем отмывается и поставляется на заводы, занимающиеся изготовлением строительных смесей, тротуарной плитки и т. д.

Биологическая очистка

Конечно же, для качественного очищения воды удалить из нее обычный мусор и разного рода механические примеси недостаточно. Курьяновские станции аэрации — современный комплекс, стоки на котором подвергаются еще и биологической очистке. После песколовок они поступают в первичные отстойники. Здесь оставшиеся в воде взвешенные частицы под действием силы тяжести оседают на дно. На каждом блоке НКОС оборудовано по 8 таких бассейнов.

После отстойников вода подается в аэротенки. Так называют специальные емкости, содержащие биологически активный ил. Живущие в нем бактерии начинают активно перерабатывать оставшуюся в воде грязь. По сути, такой же процесс происходит и в естественных водоемах. Однако на станции процедура очистки выполняется гораздо быстрее. Технология биологической обработки на КОС предусматривает подачу в аэротенки сильного потока воздуха. Он и является естественным стимулятором активности бактерий. Комплекс очистки сточных вод на станции включает в себя, как уже упоминалось, и построенный для этой цели машинный зал. Именно отсюда в аэротенки и поступает необходимый бактериям воздушный поток.

Основной сложностью этого этапа очистки является необходимость обеспечения бесперебойной работы трубодувок. Дело в том, что без воздуха живущие в иле аэротенков бактерии могут погибнуть в течение всего нескольких часов. Восстанавливается же их популяция очень долго — на протяжении нескольких месяцев.

После аэротенков уже практически чистая вода поступает во вторичные отстойники. На этом этапе происходит удаление из нее остатков уже самого активного ила. На дне каждого вторичного отстойника работает специальный механизм — илосгребатель. Этот инструмент собирает осадок в большой лоток. Далее ил вывозится на специальные полигоны, расположенные в 60 км от столицы.

Использование метана

Находящийся в аэротенках ил постоянно размножается. Образующиеся излишки частично консервируются. В последующем они могут использоваться вторично. Основную же часть «лишнего» ила направляют на сбраживание в специальные полуподземные резервуары — метантенки. Здесь ил разогревают до 54 о С, в результате чего в нем начинает происходить реакция с выделением газа. Образовавшийся метан поступает на ТЭС для выработки электроэнергии.

ТЭС

ТЭС Курьяновской очистной станции (район Печатники, Москва) является сооружением поистине уникальным. Аналогов подобного сооружения нет нигде в мире. Построить этот объект решили в 2005 году, после крупной аварии, в результате которой обесточенной оказалась половина Москвы, в том числе и машинный зал КОС. В тот день бактерии в аэротенках не получали необходимого им воздуха около трех часов. Постройка ТЭС полностью исключила возможность повторения такой неприятной ситуации.

Как проводится анализ сточных вод

Конечно же, качество сбрасываемой в Москву-реку воды на станции периодически проверяется. Механические исследования проводятся поэтапно, по следующим параметрам:

цветности;

температуре;

• степени прозрачности.

Первый параметр измеряется в градусах платинокобальтовой шкалы. Температура, запах и прозрачность — по шрифту. Химический анализ сточных вод выполняется на реакцию pH и доли различных примесей. По последнему признаку сточные воды могут подразделяться на четыре категории:

коммунальные стоки (сухой остаток — менее 500 мг/л);

Химический и микробиологический состав стоков, сбрасываемых Курьяновской станцией в районе ЮВАО (Москва), полностью соответствует нормативам СанПиН 2.1.5.980-00.

Куда деваются отходы

Из вторичного отстойника уже полностью очищенная вода поступает в выпускную камеру. Далее она подается в отводящий канал, соединенный с Москвой-рекой, общая длина которого составляет 700 м. Еще недавно на этом очистка стоков завершалась. Но несколько лет назад на канале было построено новое здание дезинфекции. Здесь дополнительно обеззараживают с помощью ультрафиолета. После такой обработки в воде погибают разного рода патогенные микроорганизмы. То есть в Москву-реку воду Курьяновские очистные сооружения теперь сбрасывают не только хорошо очищенной, но и полностью обеззараженной. Это способствует значительному улучшению экологической обстановки в столице.

Рыба в канале

Качество стоков на Курьяновской станции, деятельность которой контролирует ООО «Водоканал» (Москва), действительно находится на самом высоком уровне. Об этом говорит хотя бы тот факт, что в отводящем канале комплекса живет просто огромное количество рыбы. Когда-то ее ловом занимались многие местные жители. Однако не так давно вход на станцию для посторонних закрыли. За порядком здесь теперь следят охранники, не пуская на территорию не только любителей рыбной ловли, но и местных мальчишек.

Запах

К настоящему времени каких-либо проблем, связанных с очистными сооружениями, москвичи, выбравшие для проживания район Печатники, не испытывают. Но еще совсем недавно с территории этого объекта по всей округе распространялся крайне неприятный резкий запах. В 2012 году, после неоднократных обращений жителей в администрацию района и Москвы, было принято решение о реконструкции станции. В результате приемные камеры, расположенные на входе, почти по всей поверхности были закрыты

Предотвратить распространение запаха от первичных отстойников также решили с помощью крышки. Но в этом случае были использованы металлические листы. К настоящему времени эти емкости закрыты сразу двумя крышками — плавающей понтонной и верхней консольной. Курьяновские станции аэрации — единственный в мире комплекс, на котором используются подобные эффективные и недорогие конструкции. Некоторые уже частично разрушившиеся отстойники в ходе модернизации были ликвидированы.

В зависимости от сточных вод, поступающих в канализационную сеть, городские канализации подразделяются на общесплавную и раздельную.

В первом случае талые и дождевые воды поступают в систему канализации вместе с бытовыми сточными водами. При раздельной канализации талые и дождевые воды направляются по отдельно прокладываемым водостокам (ливневкам) без очистки в открытые водоемы (пруды, реки, озера и т. д.).

Раздельный вид канализации является наиболее распространенным способом, который требует меньших трудозатрат и материальных расходов. Сточные воды из городских зданий направляются в дворовые линии, а затем в городские трубы канализации, которые присоединены к канализационному коллектору города. Для движения стоков трубы прокладываются с уклоном и постепенным заглублением в землю. В случае, если уровень заглубления превышает уровень водоема или реки, в которую выпускаются стоки, то в конце коллектора устанавливается станция перекачки с фекальными насосами, которые перекачивают стоки на очистные сооружения городской канализации по напорному коллектору.

Методы очистки городских стоков

Методы очистки зависят от состава стоков, поэтому они весьма разнообразны. В системе городской канализации первый этап – это механическая очистка в песколовках, решетках и отстойниках, в которых задерживаются загрязнения, нерастворенные в сточных водах.

Осадки (ил), накапливающиеся в отстойниках, перегнивают в метантенках. Перегнивание здесь ускоряется с помощью подогрева и перемешивания осадков. Выделяющийся во время перегнивания газ метан используется в качестве топлива для нужд станций. Обезвоженный, перегнивший и подсушенный ил используется как удобрение.

Следующим этапом очистки стоков является биологическая очистка - с помощью микроорганизмов, питающихся при наличии кислорода органическими загрязнениями, которые содержатся в стоках.

Существует 2 вида биологической очистки:

* естественные. В этом случае стоки пропускаются через подготовленную специально для этих целей почву,- на полях орошения или фильтрации;

* искусственные очистные сооружения городской канализации в аэротенках - специальных резервуарах, в которых стоки и добавленный к ним активный ил продуваются воздухом, поступающим из станции аэрации (компрессоров). Следующий этап искусственной очистки - это вторичные отстойники, в которых выделяется активный ил, направляющийся далее в аэротенки. Очищенные здесь стоки далее обеззараживаются электролизом, либо с помощью газообразного (жидкого) хлора и поступают в открытые водоемы.

Для обработки сточных вод применяют механическую, физико-химическую и биологическую очистку. Очищенную сточную жид­кость перед спуском в водоем подвергают дезинфекции для уничто­жения болезнетворных бактерий.

Технология очистки сточных вод в настоящее время развивается в направлении интенсификации процессов биологической очистки, проведения последовательно процессов биологической и физико-химической очистки в целях возможности повторного использова­ния глубоко очищенных сточных вод на промышленных предприя­тиях.

В результате механической очистки из сточной жид­кости удаляются нерастворенные и частично коллоидные загрязне­ния. Крупные загрязнения (тряпки, бумага, остатки овощей и фрук­тов) задерживаются решетками. Загрязнения минерального про­исхождения (песок, шлак и др.) улавливаются песколовками. Основ­ная масса нерастворенных загрязнений органического происхожде­ния задерживается в отстойниках. При этом частицы с удельным весом больше удельного веса сточной жидкости выпадают на дно, а частицы с меньшим удельным весом (жиры, масла, нефть) всплывают зависимо­сти от их характера применяют жироловки., нефтеловушки, маслоот­делители и пр. С помощью этих сооружений осуществляют очистку производственных сточных вед.

Для обработки производственных сточных вод применяют также флотацию вводя в сточную жидкость воздух. и пенообразующие ве­щества (поверхностно-активные вещества, глинозем, животный клей и пр.). Всплывающие пузырьки воздуха и частицы пенообразующих веществ сорбируют загрязнения и поднимают их на поверхность жидкости в виде пены, которая непрерывно удаляется.

К сооружениям механической очистки относятся также септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели, в которых осветляется жидкость и обрабатывается выпавший осадок.

Для удаления из производственных сточных вод взвешенных ве­ществ большого удельного веса используют гидроциклоны.

Физико-химическую очистку применяют глав­ным образом для обработки некоторых видов производственных сточных вод. К физико-химическим методам очистки относятся сорбция, экстракция, эвапорация, электролиз, ионный обмен и др.

Сущность б и о л огической очистки состоит в окис­лении органических веществ микроорганизмами. Различают био­логическую очистку сточных вод в искусственно созданных усло­виях (биологические фильтры и аэротенки) и в условиях, близких к естественным {поля фильтрации и биологические пруды}.

Для дезинфекции очищенных сточных вод чаше всего применяют хлорирование.

В настоящее время требования к степени очистки сточных вод повышаются, в связи с чем их подвергают доочистке. Для этого применяют песчаные фильтры, контактные осветлители, мик­рофильтры, биологические пруды.

Для снижения концентрации органических загрязнений биологи­чески очищенных сточных вод можно применять сорбцию на акти­вированных углях или химическое окисление озоном.

Иногда возникает задача удаления из сточных вод биогенных эле­ментов- азота и фосфора, которые, попадая в водоем, способст­вуют усиленному развитию водной растительности. Азот удаляют физико-химическими и биологическими методами, фосфор обычно удаляют химическим осаждением с применением солей железа и алюминия или извести.

Накапливаемые в очистных сооружениях большие массы осадка обрабатывают не только в септиках, двухъярусных отстойниках и осветлителях -перегнивателях, но и в метантенках. Септики, двухъ­ярусные отстойники и осветлители-перегниватели предназначены для осветления сточной жидкости и сбраживания осадка. Метантенки служат только для сбраживания осадка.

Рис. 111.24. Схемы станции с механической очисткой сточных вод а - вариант без метантенка; 6 - вариант с метантенком

Обработка осадка заключается в разложении (сбраживании) его органической части с помощью анаэробных, т. е. живущих без кислорода, микроорганизмов. В последние годы наряду с анаэроб­ным сбраживанием осадка применяют аэробную стабилизацию его, сущность которой состоит в продувке осадка в течение длитель­ного времени воздухом в сооружениях, устраиваемых по типу аэротенков.

На большинстве очистных станций осадок образуется в первич­ных и вторичных отстойниках (см. далее рис. III). Этот осадок обладает высокой влажностью, плохо отдает воду и опасен в сани­тарном отношении. Для его обработки используют, как правило, метантенки. Сброженный в метантенках осадок хорошо отдает воду, менее опасен в санитарном отношении и содержит в значительных количествах азот, фосфор и калий, т. е. является хорошим удобре­нием. Для обезвоживания его используют иловые площадки, ваку­ум-фильтры, центрифуги, фильтр-прессы. Нередко осадок, обезво­женный на вакуум-фильтрах, подвергают термической сушке.

Некоторые виды осадков производственных сточных вод, содержа­щие вредные загрязнения, после предварительной подсушки сжига­ют. При сжигании полностью окисляются органические вещества осадков и образуется стерильный остаток - зола.

Сточные воды обычно очищают на сооружениях механической и биологической очистки, располагаемых последовательно. Соору­жения механической очистки (решетки, песколовки и отстойники) предназначены для задержания основной массы нерастворенных за­грязнений. В сооружениях биологической очистки окисляются ос­тавшиеся нерастворенные и растворенные органические загрязне­ния. Метод очистки и состав очистных сооружений выбирают в за­висимости от требуемой степени очистки, состава загрязнений сточ­ной жидкости, производительности очистной станции, грунтовых условий и мощности водоема с соответствующим технико-экономи­ческим обоснованием.

На рис. II 1.24 приведены схемы станции с механической очист­кой сточных вод. Сточная жидкость проходит через решетку, пред­назначенную для задержания крупных загрязнений, песколовку, служащую для задержания загрязнений минерального происхожде­ния (песок, шлак и пр.), отстойник, в котором осаждается основная масса органических загрязнений, смеситель, где происходит сме­шивание сточной жидкости с хлором, контактный резервуар, кото­рый служит для взаимодействия хлора со сточной жидкостью g целью ее дезинфекции, и затем сбрасывается в водоем. Осадок из отстойника направляется на обезвоживающие установки или в метантенк (см. рис. III.24, б) для сбраживания. Сброженный осадок подсушивается на иловых площадках.

Для станций большой производительности целесообразна схема, приведенная на рис. II 1.25. Механическая очистка сточных вод про­изводится на решетках, в песколовках, преаэраторах и отстойниках. Преаэраторы служат для предварительной аэрации сточной жидко­сти с целью улучшения условий последующего осветления ее в от­стойниках. Биологическая очистка осуществляется в аэротенках. Во вторичных отстойниках происходит выпадение активного ила. Часть активного ила из вторичных отстойников перекачивается в аэротенки (циркулирующий активный ил), а часть его (избыточный активный ил) передается в илоуплотнители. После илоуплотнителей ил поступает в метантенки, где сбраживается вместе с осадком из первичных отстойников. Сточные воды после дезинфекции сбрасывают в водоем.

→ Решения комплексов очистных сооружений

Примеры очистных сооружений крупнейших городов

Прежде чем рассматривать конкретные примеры очистных сооружений, необходимо определить, что означают понятия крупнейший, крупный, средний и малый город.

С определённой долей условности можно классифицировать города по числу жителей или с учётом профессиональной специализации по количеству сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Так для крупнейших городов с населением более 1 млн. чел количество сточных вод превышает 0,4 млн. м3/сут, для крупных городов с населением от 100 тыс. до 1 млн. чел количество сточных вод составляет 25-400 тыс. м3/сут. В средних городах проживает 50-100 тыс. человек, а количество сточных вод 10-25 тыс. м3/сут. В малых городах и посёлках городского типа число жителей от 3-50 тыс. человек (с возможной градацией 3-10 тыс. чел; 10-20 тыс. чел; 25-50 тыс. чел.). При этом расчётное количество сточных вод изменяется в достаточно широком диапазоне: от 0,5 до 10-15 тыс. м3/сут.

Доля малых городов в Российской Федерации составляет 90% от общего числа городов. Необходимо также учитывать, что система водоот-ведения в городах может быть децентрализованной и иметь несколько очистных сооружений.

Рассмотрим наиболее показательные примеры крупных очистных сооружений в городах Российской Федерации: Москва, Санкт-Петербург и Нижний Новгород.

Курьяновская станция аэрации (КСА) г. Москва. Курьяновская станция аэрация – старейшая и крупнейшая станция аэрации в России, на её примере можно достаточно наглядно изучить историю развития техники и технологии очистки сточных вод в нашей стране.

Площадь, занимаемая станцией, составляет 380 га; проектная производительность – 3,125 млн. м3 в сутки; из них почти 2/3 составляют хозяйственно-бытовые и 1/3 промышленные сточные воды. В составе станции имеются четыре самостоятельных блока сооружений.

Развитие Курьяновской станции аэрации началось в 1950 г. после введения в эксплуатацию комплекса сооружений пропускной способностью 250 тыс. м3 в сутки. На этом блоке была заложена промышленно-экспериментальная технологическая и конструктивная база, которая явилась основанием для разработок практически всех станций аэрации в стране, а также была использована при расширении самой Курьяновской станции.

На рис. 19.3 и 19.4 приведены технологические схемы очистки сточных вод и обработки осадков Курьяновской станции аэрации.

Технология очистки сточных вод включает следующие основные сооружения: решетки, песколовки, первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, сооружения для обеззараживания сточных вод. Часть биологически очищенных сточных вод проходит доочистку на зернистых фильтрах.

Рис. 19.3. Технологическая схема очистки сточных вод Курьяновской станции аэрации:
1 – решётка; 2 – песколовка; 3 – первичный отстойник; 4 – аэротенк; 5 – вторичный отстойник; 6 – плоское щелевое сито; 7 – скорый фильтр; 8 – регенератор; 9 – главное машинное здание ЦБО; 10 – илоуплотнитель; 11 – гравитационный ленточный сгуститель; 12 – узел приготовления раствора флокулянта; 13 – сооружения промводопровода; 14 – цех обработки песка; 75 – поступающая сточная вода; 16 – промывная вода со скорых фильтров; 17 – песковая пульпа; 18 – вода из цеха песка; 19 – плавающие вещества; 20 – воздух; 21 – осадок первичных отстойников на сооружения по обработке осадка; 22 -циркуляционный активный ил; 23 – фильтрат; 24 – обеззараженная техническая вода; 25 – техническая вода; 26 – воздух; 27 – сгущенный активный ил на сооружения обработки осадка; 28 – обеззараженная техническая вода в город; 29 – очищенная вода в р. Москва; 30 – доочищенная сточная вода в р. Москва

На КСА установлены механизированные решетки с прозорами 6 мм с непрерывно двигающимися скребковыми механизмами.

На КСА эксплуатируются песколовки трех типов – вертикальные, горизонтальные и аэрируемые. После обезвоживания и обработки в специальном цехе, песок можно использовать при строительстве дорог и для других целей.

В качестве первичных отстойников на КСА используют отстойники радиального типа диаметрами 33, 40 и 54 м. Проектная продолжительность отстаивания составляет 2 ч. Первичные отстойники в центральной части имеют встроенные преаэраторы.

Биологическая очистка сточных вод осуществляется в четырехко-ридорных аэротенках-вытеснителях, процент регенерации составляет от 25 до 50%.

Воздух для аэрации в аэротенки подаётся через фильтросные пластины. В настоящее время для выбора оптимальной системы аэрации в ряде секций аэротенков проходят испытания трубчатые полиэтиленовые аэраторы фирмы «Экополимер», тарельчатые аэраторы фирм «Грин-фрог» и «Патфил».

Рис. 19.4. Технологическая схема обработки осадков Курьяновской станции аэрации:
1 – загрузочная камера метантенка; 2 – метантенк; 3 – выгрузочная камера метантенков; 4 – газгольдер; 5 – теплообменник; 6 – камера смешения; 7 – промывной резервуар; 8 – уплотнитель сброженного осадка; 9 – фильтр-пресс; 10 – узел приготовления раствора флокулянта; 11 – иловая площадка; 12 – осадок первичных отстойников; 13 – избыточный активный ил; 14 – газ на свечу; 15 – газ брожения в котельную станции аэрации; 16 – техническая вода; 17 – песок на песковые площадки; 18 – воздух; 19 – фильтрат; 20 – сливная вода; 21 – иловая вода в городскую канализацию

Одна из секций аэротенков реконструирована для работы по одно-иловой системе нитри-денитрификации, в которой также предусмотрена система удаления фосфатов.

Вторичные отстойники, так же как первичные, приняты радиального типа, диаметрами 33, 40 и 54 м.

Доочистке подвергается около 30% биологически очищенных сточных вод, которые сначала проходят очистку на плоских щелевых ситах и далее на зернистых фильтрах.

Для сбраживания осадка на КСА используются заглубленные ме-тантенки диаметром 24 м из монолитного железобетона с земляной обсыпкой, наземные диаметром 18 м с термоизоляцией стен. Все метантенки работают по проточной схеме, в термофильном режиме. Выделяющийся газ отводится в местную котельную. После метантенков сброженная смесь сырого осадка и избыточного активного ила подвергается уплотнению. Из общего количества смеси 40-45% направляется на иловые площадки, а 55 -60% направляется в цех механического обезвоживания. Общая площадь иловых площадок составляет 380 га.

Механическое обезвоживание осадков осуществляется на восьми фильтр-прессах.

Люберецкая станция аэрации (ЛбСА) г. Москва. Более 40% сточных вод г. Москвы и крупных городов Московской области очищаются на Люберецкой станции аэрации (ЛбСА), расположенной в п. Некрасовка Московской области (рис. 19.5).

ЛбСА была построена в довоенные годы. Технологический про-цесс очистки заключался в механической очистке сточных вод и после-дующей очистке на полях орошения. В 1959 г. по решению правительства на месте Люберецких полей орошения было начато строительство станции аэрации.

Рис. 19.5. План очистных сооружений Люберецкой и Новолюберецкой станций аэрации:
1 – подача сточных вод на ЛбСА; 2 – подача сточных вод на НЛбСА; 3 – ЛбСА; 4 – НЛбСА; 5 – сооружения по обработке осадка; б – выпуски очищенных сточных вод

Технологическая схема очистки сточных вод на ЛбСА практически не отличается от принятой схемы на КСА и включает следующие сооружения: решетки; песколовки; первичные отстойники с преаэраторами; аэротенки-вытеснители; вторичные отстойники; сооружения по обработке осадка и обеззараживания сточных вод (рис. 19.6).

В отличие от сооружений КСА, большинство которых было построено из монолитного железобетона, на ЛбСА широко использовались сборные железобетонные конструкции.

После строительства и пуска в 1984 г. первого блока, а впоследствии и второго блока очистных сооружений Новолюберецкой станции аэрации (НЛбСА) проектная пропускная способность ЛбСА составляет 3,125 млн. м /сут. Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадка на ЛбСА практически ничем не отличается от классической схемы, принятой на КСА.

Однако в последние годы на Люберецкой станции проводят большие работы по модернизации и реконструкции очистных сооружений сточных вод.

На станции установлены новые зарубежные и отечественные мелкопрозорные механизированные решётки (4-6 мм), а также проведена модернизация существующих механизированных решёток по разработанной в МГП «Мосводоканал» технологии с уменьшением величины прозо-ров до 4-5 мм.

Рис. 19.6. Технологическая схема очистки сточных вод Люберецкой станции аэрации:
1 – сточная вода; 2 – решётки; 3 – песколовки; 4 – преаэраторы; 5 – первичные отстойники; 6 – воздух; 7 – аэротенки; 8 – вторичные отстойники; 9 – йлоуплотнители; 10 – фильтр-прессы; 11 – площадки хранения обезвоженного осадка; 12 – реагентное хозяйство; 13 – уплотнители сброженного осадка перед фильтр-прессами; 14 – узел подготовки осадка; 15 – метантенки; 16 – бункер песка; 17 – классификатор песка; 18 – гидроциклон; 19 – газгольдер; 20 – котельная; 21 – гидропрессы для обезвоживания отбросов; 22 – аварийный выпуск

Наибольший интерес вызывает технологическая схема II блока НЛбСа, которая представляет собой современную одноиловую схему нит-ри-денитрификации с двумя ступенями нитрификации. Наряду с глубоким окислением углеродсодержащих органических веществ происходит более глубокий процесс окисления азота аммонийных солей с образованием нитратов и снижением фосфатов. Внедрение данной технологии позволяет в ближайшее время получить на Люберецкой станции аэрации очищенную сточную воду, которая бы отвечала современным нормативным требованиям для сброса в водоёмы рыбохозяйственного назначения (рис. 19.7). Впервые, около 1 млн. м3/в сут сточных вод на ЛбСА подвергается глубокой биологической очистке с удалением биогенных элементов из очищенных сточных вод.

Практически весь сырой осадок из первичных отстойников, перед сбраживанием в метантенках, проходит предварительную обработку на решётках. Основными технологическими процессами обработки осадков сточных вод на ЛбСА являются: гравитационное уплотнение избыточного активного ила и сырого осадка; термофильное сбраживание; промывка и уплотнение сброженного осадка; полимерное кондиционирование; механическое обезвреживание; депонирование; естественная сушка (аварийные иловые площадки).

Рис. 19.7. Технологическая схема очистки сточных вод на ЛбСА по одноиловой схеме нитри-денитрификации:
1 – исходная сточная вода; 2 – первичный отстойник; 3 – осветлённая сточная вода; 4 – аэротенк-денитрификатор; 5 – воздух; 6 – вторичный отстойник; 7 – очищенная сточная вода; 8 – рециркуляционный активный ил; 9 – сырой осадок

Для обезвоживания осадка установлены новые рамные фильтр-прессы, позволяющие получать кек с влажностью 70-75%.

Центральная станция аэрации, г. Санкт-Петербург. Очистные сооружения Центральной станции аэрации г. Санкт-Петербург находятся в устье р. Невы на искусственно намытом острове Белом. Станция введена в эксплуатацию в 1978 г.; проектная пропускная способность – 1,5 млн. м в сутки была достигнута в 1985 г. Площадь застройки составляет 57 га.

Центральная станция аэрации г. Санкт-Петербург принимает и обрабатывает около 60% бытовых и 40% промышленных сточных вод города. Санкт-Петербург – самый большой город в бассейне Балтийского моря, это возлагает особую ответственность за обеспечение его экологической безопасности.

Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков Центральной станции аэрации г. Санкт-Петербург представлена на рис. 19.8.

Максимальный расход сточной воды, перекачиваемой насосной станцией в сухую погоду, составляет 20 м3/с и в дождливую – 30 м /с. Сточные воды, поступающие из входного коллектора городской водоотводящей сети, перекачиваются в приемную камеру механической очистки.

В состав сооружений механической очистки входят: приемная камера, здание решеток, первичные отстойники с жиросборниками. Первоначально сточная вода проходит очистку на 14 механизированных решетках грабельного и ступенчатого типа. После решеток сточная вода поступает на песколовки (12 шт.) и далее через распределительный канал отводится к трем группам первичных отстойников. Первичные отстойники радиального типа, в количестве 12 штук. Диаметр каждого отстойника 54 м при глубине 5 м.

Рис. 19.8. Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков Центральной станции г. Санкт-Петербург:
1 – сточные воды из города; 2 – главная насосная станция; 3 – подводящий канал; 4 – механизированные решётки; 5 – песколовки; 6 – отбросы; 7 – песок; 8 – песковые; площадки; 9 – первичные отстойники; 10 – резервуар сырого осадка; 11 – аэротенки; 12 – воздух; 13 – нагнетатели; 14 – возвратный активный ил; 15 – иловая насосная, станция; 16 – вторичные отстойники; 17 – камера выпусков; 18 – река Нева; 19 – активный ил; 20 – илоуплотнители; 21 – приёмный резервуар;
22 – центрипрессы; 23 – кек на сжигание; 24 – сжигание осадка; 25 – печь; 26 – зола; 27 – флокулянт; 28 – сливная вода илоуплотнителей; 29 – вода; 30 – раствор
флокулянта; 31 – фугат

В состав сооружений биологической очистки входят аэротенки, радиальные отстойники и главное машинное здание, включающее в себя блок воздуходувных агрегатов и иловые насосы. Аэротенки состоят из двух групп, каждая из которых представляет собой шесть параллельных трехко-ридорных аэротенков длиной 192 м с общим верхним и нижним каналами, ширина и глубина коридоров соответственно 8 и 5,5 м. Подача воздуха в аэротенки осуществляется через мелкопузырчатые аэраторы. Регенерация активного ила составляет 33%, при этом возвратный активный ил из вторичных отстойников подается в один из коридоров аэротенка, служащий регенератором.

Из аэротенков очищенная вода направляется в 12 вторичных отстойников для выделения активного ила из биологически очищенной сточной воды. Вторичные отстойники, также как и первичные, приняты радиального типа диаметром 54 м при глубине зоны отстаивания 5 м. Из вторичных отстойников активный ил поступает под гидростатическим давлением в иловую насосную станцию. После вторичных отстойников через камеру выпусков очищенная вода сбрасывается в р. Неву.

В цехе механического обезвоживания осадков обрабатывается сырой осадок из первичных отстойников и уплотненный активный ил из вторичных отстойников. Основным оборудованием этого цеха является десять центрипрессов, оборудованных системами предварительного подогрева смеси сырого осадка и активного ила. Для повышения степени влагоотдачи смеси в центрипрессы подаётся раствор флокулянта. После обработки в центрипрессах влажность кека достигает 76,5%.

В цехе сжигания осадка установлены 4 печи с псевдоожиженным слоем (французской фирмы OTV ).

Отличительной особенностью этих очистных сооружений является, что в цикле обработки осадка отсутствует предварительное сбраживание в метантенках. Обезвоживание смеси осадков и избыточного активного ила происходит непосредственно в центрипрессах. Сочетание центрипрессов и сжигание уплотненных осадков резко снижает объем конечного продукта -золы. По сравнению с традиционной механической обработкой осадков, образующейся золы в 10 раз меньше, чем обезвоженного кека. Использование метода сжигания смеси осадка и избыточного активного ила в печах с псевдоожиженным слоем гарантирует безопасность в санитарном отношении.

Станция аэрации г. Нижний Новгород. Нижегородская станция аэрации – комплекс сооружений, предназначенный для полной биологической очистки бытовых и производственных сточных вод г. Нижний Новгород и г. Бор. В технологическую схему включены следующие сооружения: блок механической очистки – решетки, песколовки, первичные отстойники; блок биологической очистки – аэротенки и вторичные отстойники; доочистка; сооружения по обработке осадков (рис. 19.9).

Рис. 19.9. Технологическая схема обработки сточных вод на Нижегородской станции аэрации:
1 – приёмная камера сточных вод; 2 – решётки; 3 – песколовки; 4 – песковые площадки; 5 – первичные отстойники; 6 – аэротенки; 7 – вторичные отстойники; 8 – насосная станция избыточного активного ила; 9 – эрлифтная камера; 10 – биологические пруды; 11 – контактные резервуары; 12 – выпуск в р. Волга; 13 – илоуплотнители; 14 – насосная станция сырого осадка (из первичных отстойников); 75 – метантенки; 16 – иловая насосная станция; 17 -флокулянт; 18 – фильтр-пресс; 19 – иловые площадки

Проектная пропускная способность сооружений составляет 1,2 млн. м3/сут. В здании установлены 4 механизированные решетки производительностью – 400 тыс. м3/сут каждая. Отбросы с решеток перемещаются с помощью транспортеров, сбрасываются в бункеры, хлорируются и выводятся на полигон для компостирования.

Песколовки включают два блока: первый состоит из 7 горизонтальных аэрируемых песколовок производительностью 600 м7ч каждая, второй – из 2 горизонтальных щелевых песколовок производительностью 600 м3/ч каждая.

На станции построены 8 первичных радиальных отстойников, диаметром 54 м. Для удаления плавающих загрязнений отстойники оборудованы жиросборниками.
В качестве сооружений биологической очистки используются 4-коридорные аэротенки-смесители. Рассредоточенный впуск сточных вод в аэротенки позволяет изменять объем регенераторов от 25 до 50%, обеспечивать хорошее смешение поступающей воды с активным илом и равномерное потребление кислорода по всей длине коридоров. Длина каждого аэротенка составляет 120 м, общая ширина – 36 м, глубина – 5,2 м.

Конструкция вторичных отстойников и их размеры аналогичны первичным, всего на станции построено 10 вторичных отстойников.

После вторичных отстойников вода направляется на доочистку в два биологических пруда с естественной аэрацией. Биологические пруды построены на естественном основании и обвалованы земляными дамбами; площадь зеркала воды каждого пруда – 20 га. Время пребывания в биологических прудах составляет 18-20 ч.

После биопрудов очищенная сточная вода обеззараживается в контактных резервуарах с использованием хлора.

Очищенная и обеззараженная вода через лотки Паршаля поступает в водоотводящие каналы и после насыщения кислородом в водосбросном перепадном устройстве поступает в р. Волга.

Смесь сырого осадка из первичных отстойников и уплотненного избыточного активного ила направляется в метантенки. В метантенках поддерживается термофильный режим.

Сброженный осадок частично подаётся на иловые площадки, а частично на ленточный фильтр-пресс.

Прежде чем рассматривать конкретные примеры очистных сооружений, необходимо определить, что означают понятия «крупнейший, крупный, средний и малый город».

Для крупнейших городов с населением более I млн чел. количество сточных вод превышает 0,4 млн м 3 /сут, для крупных городов с населением от 100 тыс. до I млн чел. количество сточных вод составляет 25-400 тыс. м 3 /сут. В средних городах проживают 50- 100 тыс. человек, а количество сточных вод - Ю-25 тыс. м 3 /сут. В малых городах и поселках городского типа число жителей от 3 до 50 тыс. чел. (с возможной градацией 3- Ю тыс. чел.; Ю-20 тыс. чел.; 25-50 тыс. чел.). При этом расчетное количество сточных вод изменяется в достаточно широком диапазоне: от 0,5 до 10-15 тыс. м 3 /сут.

Доля малых городов в Российской Федерации составляет 90% от общего числа городов. Необходимо также учитывать, что система водоотведения в городах может быть децентрализованной и иметь несколько очистных сооружений.

Рассмотрим наиболее показательные примеры крупных очистных сооружений в городах Российской Федерации: Москве, Санкт-Петербурге, Новгороде.

Курьяновская станция аэрации (КСА), Москва - старейшая и крупнейшая станция аэрации в России, на ее примере можно наглядно изучить историю развития техники и технологии очистки сточных вод в нашей стране. Площадь, занимаемая станцией, составляет 380 га; проектная производительность - 3,125 млн м 3 /сут, из них почти 2 /з составляют хозяйственно-бытовые и "/ 3 - промышленные сточные воды. В составе станции имеются четыре самостоятельных блока сооружений.

На рис. 17.3 и 17.4 приведены технологические схемы очистки сточных вод и обработки осадков Курьяновской станции аэрации.

Технология очистки сточных вод включает следующие основные сооружения: решетки, песколовки, первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, сооружения для обеззараживания сточных вод. Часть биологически очищенных сточных вод проходит доочистку на зернистых фильтрах.

На КСА установлены механизированные решетки с прозорами 6 мм. На станции эксплуатируются песколовки трех типов - вер-

Рис. 17.3.

• 1 - решетка; 2 - песколовка; 3 - первичный отстойник; 4 - аэротенк;
• 5 - вторичный отстойник; 6 - плоское щелевое сито; 7 - скорый фильтр;
• 8 - регенератор; 9 - главное машинное здание ЦБО; 10 - илоуплотнитель; 11- гравитационный ленточный сгуститель; 1 2 - узел приготовления раствора флокулянта; 13 - сооружения промводопровода; 14 - цех обработки песка;
• 15 - поступающая сточная вода; 16 - промывная вода со скорых фильтров;
• 17 - песковая пульпа; 18 - вода из цеха песка; 19 - плавающие вещества; 20 - воздух; 21 - осадок первичных отстойников на сооружения по обработке осадка; 22 -циркуляционный активный ил; 23 - фильтрат; 24 - обеззараженная техническая вода; 25 - техническая вода; 26 - воздух; 27 - сгущенный активный ил на сооружения обработки осадка; 28 - обеззараженная техническая вода в город; 29 - очищенная вода в р. Москву;
• 30 - доочищенная сточная вода в р. Москву

тикальные, горизонтальные и аэрируемые. В качестве первичных отстойников используются отстойники радиального типа диаметром 33, 40 и 54 м. Проектная продолжительность отстаивания составляет 2 ч. Первичные отстойники в центральной части имеют встроенные преаэраторы.

Биологическая очистка сточных вод осуществляется в четырехкоридорных аэротенках-вытеснителях, процент регенерации составляет от 25 до 50%. Воздух для аэрации в аэротенки подается через фильтросные пластины, в ряде секций аэротенков установлены трубчатые полиэтиленовые аэраторы фирмы «Экополимер», тарельчатые аэраторы фирм «Грин-фрог» и «Патфил». Одна из секций аэротенков реконструирована для работы по одноиловой системе нитри-денитрификации, в которой также предусмотрена система удаления фосфатов.

Вторичные отстойники, как и первичные, приняты радиального типа диаметром 33, 40 и 54 м. Доочистке подвергается около 30% биологически очищенных сточных вод.

Рис. 17.4.

• 1 - загрузочная камера метантенка; 2 - метантенк; 3 - выгрузочная камера метантенков; 4 - газгольдер; 5 - теплообменник; 6 - камера смешения;
• 7 - промывной резервуар; 8 - уплотнитель сброженного осадка; 9 - фильтрпресс; 10 - узел приготовления раствора флокулянта; 11 - иловая площадка; 12 - осадок первичных отстойников; 13 - избыточный активный ил; 14 - газ на свечу; 15 - газ брожения в котельную станции аэрации; 16 - техническая вода; 17 - песок на песковые площадки; 18 - воздух; 1 9 - фильтрат;
• 20 - сливная вода; 21 - иловая вода в городскую канализацию

Для сбраживания осадка на КСА используются метантенки, работающие в термофильном режиме, из монолитного железобетона с земляной обсыпкой и наземные диаметром 18 м с термоизоляцией стен. Выделяющийся газ отводится в местную котельную. После сбраживания 40-45% направляется на иловые площадки, а 55-60% - в цех механического обезвоживания. Механическое обезвоживание осадков осуществляется на фильтрпрессах.

Люберецкая станция аэрации (ЛбСА), Москва. Более 40% сточных вод Москвы и крупных городов Московской области очищаются на Люберецкой станции аэрации (ЛбСА), расположенной в пос. Некрасовка Московской области.

Люберецкие поля орошения были построены в довоенные годы. В 1959 г. здесь было начато строительство ЛбСА. Технологическая схема очистки сточных вод на ЛбСА практически не отличается от принятой схемы на КСА и включает следующие сооружения: решетки, песколовки, первичные отстойники с преаэраторами, аэротенки-вытеснители, вторичные отстойники, сооружения по обработке осадка и обеззараживания сточных вод. В 1984 г. были построены первый, а затем и второй блок сооружений Новолюберецкой станции аэрации (НЛбСА), в настоящее время пропускная способность ЛбСА составляет 3,125 млн м 3 /сут.

На станции установлены новые зарубежные и отечественные мелкопрозорные механизированные решетки (4-6 мм). Впервые на втором блоке НЛбСа применена современная одноиловая схема нитри-денитрификации с двумя ступенями нитрификации, где около 1 млн м 3 /сут сточных вод подвергаются глубокой биологической очистке с удалением биогенных элементов из очищенных сточных вод.

Основными технологическими процессами обработки осадков сточных вод на ЛбСА являются: гравитационное уплотнение избыточного активного ила и сырого осадка; термофильное сбраживание; промывка и уплотнение сброженного осадка; полимерное кондиционирование; механическое обезвреживание на рамных фильтр-прессах; депонирование; естественная сушка (аварийные иловые площадки).

Центральная станция аэрации, Санкт-Петербург. Очистные сооружения Центральной станции аэрации Санкт-Петербурга находятся в устье р. Невы на искусственно намытом острове Белом. Станция введена в эксплуатацию в 1978 г.; проектная пропускная способность - 1,5 млн м 3 /сут была достигнута в 1985 г. Площадь застройки составляет 57 га.

Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков Центральной станции аэрации Санкт-Петербурга представлена на рис. 17.5.

В состав сооружений механической очистки входят: приемная камера, здание механизированных решеток, песколовки, первичные отстойники диаметром 54 м, аэротенки длиной 192 м. Подача воздуха в аэротенки осуществляется через мелкопузырчатые аэраторы. Регенерация активного ила составляет 33%. После вторичных отстойников через камеру выпусков очищенная сточная вода сбрасывается в р. Неву. Механическое обезвоживание осадков и активного ила осуществляется на центрипрессах. В цехе сжигания осадка установлены печи с псевдоожиженным слоем.

Рис. 17.5.

• 1 - главная насосная станция; 2 - приемная камера; 3 - механизированные решетки; 4 - горизонтальные аэрируемые песколовки; 5 - радиальные первичные отстойники; 6 - трехкоридорные аэротенки; 7 - радиальные вторичные отстойники; 8 - камера выпусков; 9 - насосная станция цеха обработки осадка; 10 - цех обработки осадка; 11 - илоуплотнители; 12 - насосная станция уплотненного ила; 13 - песковые площадки; 14 - павильон шахтных камер;
• 15 - блок насосно-воздуходувной станции; 16 - резервуар ативного ила;
• --сточная вода;-----активный ил; - осадок;
• -------уплотненный ил

Примеры очистных сооружений

Станции пропускной способностью 70-280 тыс. м 3 /сут. ЦНИИЭП инженерного оборудования разработаны типовые станции для биологической очистки сточных вод пропускной способностью 25-280 тыс. м 3 /сут. Сооружения запроектированы в сблокированном варианте (блоки первичных отстойников, блоки аэротенков и вторичных отстойников - при горизонтальных и радиальных отстойниках) или в виде отдельно расположенных емкостей (радиальные круглые отстойники). Все сооружения выполняются из сборных железобетонных элементов. Генеральный план станции пропускной способностью 70-100 тыс. м 3 /сут с горизонтальными отстойниками представлен на рис. 17.6.

Дезинфекция сточной жидкости предусматривается жидким хлором. Обработка осадка принята с аэробной минерализацией, центрифугированием и компостированием. Возможны варианты: со сбраживанием в метантенках и механическим обезвоживанием; с термической сушкой по методу встречных газовых струй и последующей сушкой на иловых площадках.

В составе комплекса очистных сооружений проектируются производственные и производственно-вспомогательные здания.

Станции пропускной способностью 25-70 тыс. м 3 /сут разработаны в двух вариантах: с горизонтальными и радиальными отстойниками.

Первый вариант требует меньшей площади для размещения технологических емкостей, сокращается число и протяженность коммуникаций, обеспечивается возможность организации строительства поточным методом. На рис. 17.7 показан генеральный план станции биологической очистки сточных вод пропускной способностью 25-70 тыс. м 3 /сут. В состав сооружений очистки сточных вод входят механизированные решетки типа МГ, песколовки с круговым движением и первичные радиальные отстойники. Биологическая очистка сточных вод проводится в аэротенках с нелинейно рассредоточенным впуском сточной воды и пневматической аэрацией. Дезинфекция сточных вод предусматривается жидким хлором.

Для обработки осадков сточных вод и ила предусмотрено их сбраживание в метантенках при термофильном режиме с последующей сушкой на иловых площадках. Кроме очистных сооружений на территории станции располагаются: насосная станция сырого осадка, насосно-воздуходувная станция, газгольдер, котельная, хлораторная, блок производственных и бытовых помещений. Производственно-вспомогательные здания и сооружения предусматриваются в составе комплекса очистных сооружений.

Станции пропускной способностью 1000-25 000 м 3 /сут. В средних городах проживает 50-100 тыс. человек, а количество сточных вод составляет 10-25 тыс. м 3 /сут.

ОАО ЦНИИЭП инженерного оборудования разработан проект станций очистки сточных вод пропускной способностью 1000-25 000 м 3 /сут, которые включают следующие сооружения:

Рис. 17.Б. Генплан станции пропускной способностью 25-70 тыс. м 3 /сут:

• 1 - приемная камера; 2 - здание на четыре механизированные решетки МГ-11Т }