Очистные сооружения: что такое очистка сточных вод? Виды и принцип работы городских очистных сооружений

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.

И сегодня я расскажу вам про канализацию и утилизацию воды в современном мегаполисе. Благодаря недавнему походу на Юго-Западные очистные сооружения города Санкт-Петербурга я и несколько моих спутников единомоментно превратились из простых блогеров в экспертов мирового уровня по технологиям сбора и очистки воды, и теперь с радостью покажем и расскажем вам, как это всё устроено!

Труба, из которой мощной струей льётся рейтинг социальный капитал содержимое канализационного коллектора

Аэротенки ЮЗОС

Итак, начнем. Воде, разбавленной мылом и шампунем, уличной грязью, промышленными отходами, остатками еды, а также результатами этой еды переваривания (всё это попадает в канализацию, а потом - на очистные сооружения) предстоит пройти долгий и тернистый путь перед тем, как она снова верётся в Неву или Финский залив. Начинается этот путь либо в решётке водостока, если дело происходит на улице, либо в “фановой” трубе, если речь идёт про квартиры и офисы. Из не очень больших (15 см в диаметре, все наверняка видели их у себя дома в ванной или туалетной комнатах) фановых труб вода вперемешку с отходами попадает в более крупные общедомовые трубы. Несколько домов (а так же уличных водостоков на близлежащей территории) объединяются в локальный водосбор, которые, в свою очередь, объединяются в районы канализования и далее - в бассейны канализования. На каждом этапе диаметр трубы с нечистотами увеличивается, и в тоннельных коллекторах он достигает уже 4,7м. По такой вот здоровенной трубе грязная водица неторопясь (самотёком, никаких насосов) доходит до станций аэрации. В Петербурге есть три крупных, полностью обеспичивающих город, и несколько поменьше, в отдалённых районах типа Репино, Пушкина или Кронштадта.

Да, насчёт самих очистных сооружений. У некоторых может возникнуть вполне резонный вопрос - «А зачем вообще очищать сточные воды? Залив с Невой всё стерпят!». В общем-то так оно раньше и было, до 1978 года стоки практически никак не очищались и сразу попадали в залив. Залив их худо бедно перерабатывал, справляясь, однако, с возрастающим потоком нечистот каждый год всё хуже. Естественно, такое положение дел не могло не сказаться на экологии. Больше всего доставалось нашим скандинавским соседям, но и окрестностиПетербурга тоже испытывали на себе негативное влияние. Да и перспектива дамбы через Финский заставила задуматься о том, что отходы города-миллионика вместо счастливого плавания в Балтйиском моря теперь будут болтаться между Кронштадтом и (тогда ёще) Ленинградом. В общем, переспективы со временем захлебнуться нечистотами никого не радовали, и город в лице Водоканала постепенно начал решать задачу очистки стоков. Почти полностью решённой её считать можно лишь последний год - осенью 2013 был запущен главный канализационный коллектор Северной части города, после чего количество очищаемых вод достигло 98,4 процента.

Посмотрим на примере Юго-Западных Очистных Сооружений, как происходит очистка. Достигнув самого дна коллектора (дно как раз находится на территории очистных сооружений) вода мощными насосами поднимается на почти 20 метровую высоту. Это нужно для того, чтобы грязная вода проходила этапы очистки под действием силы тяжести, с минимальным привлечением насосного оборудования.

Первый этап очистки - решётки, на которых остаётся крупный и не очень мусор - всякие тряпки, грязные носки, утопленные котята, потерянные мобильные телефоны и прочие бумажники с документами. Большая часть собранного отправляется прямиком на свалку, но самые любопытные находки остаются в импровизированном музее.

Бассейн с нечистотами. Вид снаружи

Бассейн с нечистотами. Вид изнутри

В этом помещении установлены решётки, улавливащие крупный мусор

За мутным пластиком можно разглядеть собранное решёткой. Выделяются бумага и этикетки

Принесённое водой

А вода двигается дальше, следующий шаг - песколовки. Задача этого этапа собрать грубые примеси и песок - всё то, что прошло мимо решёток. Перед выпуском из песколовок в воду добавляют химические реагенты для удаления фосфора. Далее вода направляется в первичные отстойники, в которых отделяются взвешенные и плавающие вещества.

Первичные остойники завершают первый этап очистики - механический и частично - химический. Отфильтрованная и отстоявшаяся вода не содержит в себе мусора и механических примесей, но в ней по прежнему полно не самой полезной органики, а так же обитает множество микроорганизмов. От этого всего тоже необходимо избавится, и начинают с органики...

Конструкция на переднем плане медленно двигается вдоль бассейна

Первичные отстойники. Вода в канализации имеет температуру около 15-16 градусов, от неё активно идёт пар, так как температура окружающего воздуха ниже

Процесс биологической очистки проходит в аэротенках - это такие здоровенные ванные, в котороые заливают воду, закачивают воздух и запускают «активный ил» - коктейль из простейших микроорганизмов, заточенных на переваривание именно тех химических соединений, от которых нужно избавиться. Воздух, закачиваемый в тенки, нужен для повышения активности микроорганизмов, в таких условиях они почти полностью «переваривают» содержимое ванной за пять часов. Далее биолически очищеную воду направляют во вторичные отстойники, где от неё отделяют активный ил. Ил снова отправляется в аэротенки (кроме излишков, которые сжигают), а вода попадает на последнюю стадию очистки - обработку ультрафиолетом.

Аэротенки. Эффект "кипения" из-за активной закачки воздуха

Диспетчерская. С высоты видно всю станцию

Вторичный отстойник. Вода в нём почему-то очень привлекает птиц

На Юго-Западных Очистных Сооружениях на этом этапе так же проводится субъектиный контроль качества очистки. Выглядит это следующим образом - очищенную и обеззараженную воду заливают в небольшой аквариум, в котором сидят несколько раков. Раки - существа очень привередливые, на грязь в воде реагируют немедленно. Поскольку эмоции ракообразных люди различать пока не научились, используется более объективная оценка - кардиограмма. Если вдруг несколько (защита от ложных срабатываний) раков испытали сильный стресс, значит с водой что-то не так, и нужно срочно разбираться, какой из этапов очистки дал сбой.

Но это ситуация нештатная, а при обычном порядке вещей уже чистая вода отправляется в Финский залив. Да, насчёт чистоты. Хоть раки в такой воде и существуют, и микробы-вирусы все из неё удалены, пить её все же не рекомендуется . Тем не менее, вода полностью соответствует экологическим стандартам ХЕЛКОМ (коннвенции по защите Балтики от загрязнения), что за последние годы уже положительно сказалось на состоянии Финского Залива.

Зловещий зелёный свет обеззараживает воду

Рак-детектор. К панцирю прикреплена не обычная верёвка, а кабель, по которому передаются данные о состоянии животного

Клац-клац

Скажу ещё пару слов насчет утилизации всего того, что из воды отфильтровывается. Твёрдые отходы отвозят на полигоны-свалки, а вот всё остальное сжигают на заводе, расположенном на территории очистных сооружений. В топку отправляются обезвоженный осадок из первичных отстойников и избытки активного ила из вторичных. Сжигание происходит при относительно высокой температуре (800 градусов) для максимального сокращения вредных веществ в выхлопе. Удивительно, что из всего объема помещений завода печки занмают лишь незначительную часть, около 10%. Всё остальные 90% отданы огромной системе разнообразных фильтров, отсеивающих все возможные и невозможные вредные вещества. На заводе, кстати, внедрена аналогичная субъективная система «контроля качества». Только детекторами выступают уже не раки, а улитки. Но принцип действия в общем и целом такой же - если содержание вредных веществ на выходе из трубы будет выше допустимого, организм моллюсска сразу же отреагирует.

Печи

Продувочные задвижки котла-утилизатора. Назначение до конца не ясно, но как эффектно выглядят!

Улитка. Над головой у неё трубка, из которой капает вода. А рядом ещё одна, с выхлопом

P. S. Один из самых популярных вопросов, которые задавали к анонсу - "Ну чё там с запахом? Воняет, да?". Запахом я оказался в некотором роде даже разочарован:) Неочищенное содержимое канализации (на самом первом фото) практически не пахнет. На территории станции запах, конечно, присутствует, но очень умеренный. Сильнее всего (и это уже ощутимо!) воняет обезвоженный осадок из первичных отстойников и активный ил - то, что отправляется в печку. Поэтому, кстати, их и начали сжигать, полигоны, на которые раньше свозили ил, давали уж очень неприятный запах для окрестностей...

Другие интересные посты на тему промышленности и производства.

Система утилизации отходов, является неотъемлемой частью любого города. Именно она обеспечивает жилому массиву, нормальное функционирование и соблюдение санитарных норм в городских условиях. Сточные воды, которые проникают в городские очистные сооружения, в своём составе содержат очень разнообразные органические и минеральные соединения, способные нанести окружающей среде колоссальный урон, если не будут утилизированы должным образом.

В состав очистного сооружения входит четыре специальных очистных блока. Для удаления песка и крупного мусора служит первый механический блок очистки (как правило, крупные отходы, отсеянные ещё на первом этапе утилизировать гораздо проще). Затем, на следующем этапе, в другом блоке происходит полная биологическая очистка, и при этом удаляются соединения азота и максимально возможное количество органических соединений. После этого, в третьем блоке, уже происходит дальнейшая доочистка отходов - они очищаются на более глубоком уровне и обеззараживаются. И в четвёртом блоке, происходит процесс обработки оставшихся осадков. Далее, чтобы лучше понять суть процесса, мы рассмотрим более детально то, как именно это происходит.

Благодаря механической, физико-химической и биологической обработке, из загрязнённых вод выделяют осадок, который потом отсеивается в специально разработанных для этих целей отстойниках, а затем, когда образуется активный ил, он переходит во вторичные отстойники. Активный ил - это очень вязкое вещество, которое содержит в своём составе различные простейшие организмы, бактерии и хлопья, образовавшиеся из разнообразных химических соединений. Ил, отсеиваемый отстойниками, обладает почти стопроцентной влажностью, но удалить излишнюю влагу невероятно сложно, поскольку вещества сильно связаны между собой и обладают низкой влагоотдачей. С помощью специальных илоуплотнителей, ил обрабатывают и уплотняют на два-три процента.

К сожалению, образовавшееся вещество, нельзя использовать как удобрение, потому как, несмотря на то, что калий, азот и фосфор присутствуют в активном иле, они плохо усваиваются растениями, а помимо опасных для человека микроорганизмов в его составе также содержатся и яйца гельминтов. Далее рассмотрим подробнее виды и принципы работы сооружений для очистки городских сточных вод. В очистных сооружениях для механической очистки вод, для удаления песка и крупного мусора, используются специализированные сетки или процеживатели с ячейками не больше двух миллиметров. Для более мелкого песка используются песколовки. Это полностью механизированная процедура. Выглядят сооружения для механической очистки, как высокие одиннадцати метров и диаметров до двадцати двух метров, резервуары, созданные на основе нефтяных. Сверху они закрываются крышками и оснащены системой вентиляции. В освещении и отоплении такие сооружения нуждаются в минимальных количествах, так как наибольший объём в нём занимают сточные воды, для которых не требуется повышать температуру (она должна быть в пределах примерно двенадцати-шестнадцати градусов).

В биологической очистке задействованы сложные химические процессы, способствующие окислению и расщеплению жидкостей, при использовании насосов, которые транспортируют загрязнённую воду из одной зоны в другую. Кроме того, система оснащена анаэробным стабилизатором, который содержит илоуплотнитель. В настоящее время, в городской черте используются различные виды очистных сооружений, локальные, которые рассчитаны на частные и загородные дома и промышленные, необходимые для того, чтобы очистить воды от промышленных отходов.

С особенной строгостью соблюдения экологических норм, относятся к предприятиям выпускающий какой-либо вид продукции (особенно тех, от деятельности которых остаются отработанные тяжёлые металлы и химические соединения). Поэтому только после предварительной очистки, отходы промышленных предприятий, связанных с выпуском химической, лёгкой, нефтеперерабатывающей и другой промышленностью, можно сбрасывать в систему центральной канализации или использовать вторично. То, какие процессы должны производиться при очистке вод с промышленного предприятия, определяется отраслью промышленности. Участок, который используется для постройки крупных , обязательно выбирается с учётом удобного подъезда автотранспорта, наличия водоёма, в который планируется сбрасывать уже очищенные воды и особенности рельефа местности (в частности, состав грунта и уровень грунтовых вод).

Поскольку станция очистки является сооружением, способным оказывать непосредственное влияние на окружающую среду, оно должно соответствовать строго определённым стандартом и нормам. Периметр станции служащей для очистки сточных вод всегда должен огораживаться забором, а на самой территории станции используются только резервуары городского изготовления. Кроме того, очистные сооружения подлежат строгому контролю министерства экологии и биоресурсов, которые устраивают проверку всех сооружений на станции.

→ 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.

The Village продолжается рассказывать, как устроено то, чем горожане пользуются каждый день. В этом выпуске - система канализации. После того как мы нажимаем кнопку смыва на унитазе, закрываем кран и отправляемся по своим делам, водопроводная вода превращается в сточную и начинает свой путь. Чтобы снова попасть в Москву-реку, ей нужно пройти километры канализационных сетей и несколько этапов очистки. Как это происходит, The Village узнал, побывав на городских очистных сооружениях.

По трубам

В самом начале вода попадает во внутренние трубы дома диаметром всего 50–100 миллиметров. Дальше идет по сети чуть шире - дворовые, а оттуда - в уличные. На границе каждой дворовой сети и в месте перехода ее в уличную установлен смотровой колодец, через который можно следить за работой сети и прочищать при необходимости.

Протяженность городских канализационных труб в Москве больше 8 тысяч километров. Вся территория, по которой проходят трубы, делится на части–бассейны. Участок сети, который собирает сточную воду из бассейна, называют коллектором. Его диаметр достигает трех метров, это вдвое больше, чем труба в аквапарке.

В основном в силу глубины заложения и естественного рельефа территории вода течет по трубам сама, но в некоторых местах требуются насосные станции, всего в Москве их 156.

Сточная вода поступает на один из четырех очистных сооружений. Процесс очистки непрерывен, а пики гидравлической нагрузки приходятся на 12 часов дня и 12 часов ночи. Курьяновские очистные сооружения, которые находятся около Марьина и считаются одними из самых крупных в Европе, принимают воду с южной, юго-восточной и юго-западной частей города. Стоки из северной и восточной частей города поступают на очистные в Люберцы.

Очистные

Курьяновские очистные сооружения рассчитаны на 3 миллиона кубометров сточных вод в сутки, но поступает сюда только полтора. 1,5 миллиона кубометров - это 600 олимпийских бассейнов.

Раньше это место называлось станцией аэрации, она была запущена в декабре 1950 года. Сейчас очистным 66 лет, и 36 из них здесь проработал Вадим Гелиевич Исаков. Он пришел сюда мастером одного из цехов и стал начальником технологического отдела. На вопрос, рассчитывал ли провести на таком месте всю жизнь, Вадим Гелиевич отвечает, что уже и не помнит, так давно это было.

Исаков рассказывает, что станция состоит из трех блоков по очистке. Кроме того, здесь есть целый комплекс сооружений по обработке осадков, которые образуются в процессе.

Механическая очистка

Мутная и зловонная сточная вода приходит на очистные теплой. Даже в самое холодное время года ее температура не опускается ниже плюс 18 градусов. Сточные воды встречает приемно-распределительная камера. Но что происходит там, мы не увидим: камеру полностью закрыли, чтобы не распространялся запах. Кстати, пахнет на огромной (почти 160 гектаров) территории очистных вполне сносно.

После этого начинается этап механической очистки. Здесь на специальных решетках задерживается мусор, который приплыл вместе с водой. Чаще всего это тряпье, бумага, средства личной гигиены (салфетки, памперсы), а еще пищевые отходы - например, картофельные очистки и куриные кости. «Чего только не встретишь. Бывало, что приплывали кости и шкуры с мясоперерабатывающих производств», - с содроганием говорят на очистных. Из приятного - только золотые украшения, хотя очевидцев такого улова мы не нашли. Лицезреть сорозадерживающую решетку - самая ужасная часть экскурсии. Помимо всякой гадости, в ней застряло много-много кружочков лимонов: «По содержимому можно время года угадывать», - отмечают сотрудники.

Со сточными водами приходит много песка, и, чтобы он не оседал на сооружениях и не забивал трубопроводы, его удаляют в песколовках. Песок в жидком виде поступает на специальный участок, где отмывается технической водой и становится обычным, то есть пригодным для благоустройства. Очистные используют песок для собственных нужд.

Завершается этап механической очистки в первичных отстойниках. Это большие резервуары, в которых из воды удаляется мелкая взвесь. Сюда вода приходит мутной, а уходит осветленной.

Биологическая очистка

Начинается биологическая очистка. Она происходит в сооружениях, которые называются аэротенками. В них искусственно поддерживается жизнедеятельность сообщества микроорганизмов, которые называют активным илом. Органические загрязнения в воде - самая желанная пища для микроорганизмов. В аэротенки подается воздух, который не дает илу осесть, чтобы тот контактировал со сточной водой как можно больше. Так продолжается восемь-десять часов. «В любом естественном водоеме происходят аналогичные процессы. Концентрация микроорганизмов там в сотни раз ниже, чем создаем мы. В естественных условиях это бы длилось недели и месяцы», - говорит Исаков.

Аэротенк представляет собой прямоугольный резервуар, разделенный на секции, в которых сточная вода вьется змейкой. «Если посмотреть в микроскоп, то там все ползает, шевелится, движется, плавает. Заставляем их работать на наше благо», - говорит наш проводник.

На выходе из аэротенков получается смесь очищенной воды и активного ила, которые теперь нужно отделить друг от друга. Эта задача решается во вторичных отстойниках. Там ил оседает на дне, собирается илососами, после чего 90 % возвращается в аэротенки для непрерывного процесса очистки, а 10 % считается избыточным и утилизируется.

Возвращение в реку

Биологически очищенная вода проходит третичную очистку. Для проверки она процеживается через очень мелкое сито, а после сбрасывается в выводной канал станции, на котором стоит блок ультрафиолетового обеззараживания. Обеззараживание ультрафиолетом - четвертый и последний этап очистки. На станции вода делится на 17 каналов, каждый из которых просвечивается лампой: вода в этом месте приобретает кислотный оттенок. Это современный и самый большой в мире подобный блок. Хотя по старому проекту его не было, раньше воду хотели обеззараживать жидким хлором. «Хорошо, что до этого не дошло. Мы бы все живое в Москве-реке погубили. Водоем был бы стерильный, но мертвый», - говорит Вадим Гелиевич.

Параллельно с очисткой воды на станции разбираются с осадком. Осадок из первичных отстойников и избыточный активный ил проходят совместную обработку. Они поступают в метантенки, где при температуре плюс 50–55 градусов почти неделю идет процесс сбраживания. В результате осадок теряет способность загнивать и не выделяет неприятного запаха. Затем этот осадок перекачивается на обезвоживающие комплексы за пределами МКАД. «30–40 лет назад осадок сушился на иловых площадках в естественных условиях. Процесс этот длился от трех до пяти лет, сейчас же обезвоживание мгновенное. Сам по себе осадок - это ценное минеральное удобрение, в советские времена он пользовался популярностью, совхозы с удовольствием его брали. Но сейчас он стал никому не нужен, а за утилизацию станция платит до 30 % от общих затрат на очистку», - говорит Вадим Гелиевич.

Треть осадка распадается, превращаясь в воду и биогаз, что позволяет экономить на утилизации. Часть биогаза сжигается в котельной, а часть направляется на комбинированную теплоэлектростанцию. Теплоэлектростанция - не рядовой элемент очистных сооружений, а скорее полезное дополнение, которое дает очистным относительную энергонезависимость.

Рыбы в канализации

Раньше на территории Курьяновских очистных находился инженерный центр со своей производственной базой. Сотрудники ставили необычные эксперименты, например разводили стерлядь и карпа. Часть рыб жила в водопроводной воде, а часть в канализационной, которая прошла очистку. Сейчас же рыба водится только в сбросном канале, там даже висят таблички «Лов рыбы запрещен».

После всех процессов очистки вода по сбросному каналу - небольшой речке длиной 650 метров - идет в Москву-реку. Здесь и везде, где процесс идет под открытым небом, на воде плавает много чаек. «Процессам они не мешают, но портят эстетический внешний вид», - уверен Исаков.

Качество очищенных сточных вод, выпускаемых в реку, намного лучше воды в реке по всем санитарным показателям. Но пить такую воду без кипячения не рекомендуется.

Объем очищенных сточных вод равен примерно трети всей воды в Москве-реке выше сброса. Если бы очистные вышли из строя, населенные пункты ниже по течению оказались бы на грани экологической катастрофы. Но такое практически невозможно.