Схемы очистки поверхностного стока
Очистка поверхностного стока с городских территорий может производиться как самостоятельно, так и совместно с очисткой городских сточных вод. В первом случае на устьевых участках главных коллекторов применяют локальные и централизованные очистные сооружения, размещаемые за пределами городской застройки ниже по течению основного водотока. Второй случай применяется при повышенных требованиях к степени удаления загрязняющих веществ, а также в системе полураздельной канализации. Выбор схемы отведения и очистки поверхностного стока должен быть обоснован технико-экономическим сравнением вариантов.
Как правило, поверхностный сток с территорий промышленных предприятий должен отводиться самостоятельной сетью канализации. Однако допустимо совместное отведение поверхностного стока с производственными сточными водами, содержащими аналогичные по видуи концентрации примеси загрязнений. Распространенным вариантом является сброс в дождевую канализацию продувочных вод оборотных систем водяного охлаждения. В этом случае может повышаться солесодержание поверхностного стока, что отрицательно влияет на его использование в системах технического водоснабжения.
Переход на раздельные и полураздельные системы канализации характерен для всех стран. В городах Европы, как правило, в их старой части, сохраняется общесплавная система, а в новых районах принята раздельная канализация.
При разработке схемы отведения и очистки поверхностного стока с промышленных площадок необходимо учитывать источники, характер и степень загрязнения территории и атмосферы,размеры, конфигурацию и рельеф водосборного бассейна, наличиесвободных площадей для строительства очистных сооружений и др. Выбор схемы отведения и очистки поверхностного стока должен осуществляться на основе оценки технической возможности и экономическойцелесообразности следующих мероприятий:
• использования неочищенного поверхностного стока в системах технического водоснабжения;
• локализации тех участков производственных территорий, на которых возможно попадание на поверхность специфических загрязнений, с отводом стока в производственную канализацию или после их предварительной очистки - в дождевую сеть;
• раздельного отведения поверхностного стока с водосборных площадей, отличающихся по характеру и степени загрязнения территории;
• самостоятельной очистки поверхностного стока;
• подачи поверхностного стока на общезаводские очистныесооружения для совместной с производственными сточными водами очистки.
Наиболее перспективным следует считать вариант использования очищенного поверхностного стока в системах производственного водоснабжения. В этом случае целесообразно после аккумулирования и отстаивания направлять поверхностный сток для дальнейшей очистки и корректировки ионного состава на сооружения водоподготовки.
На крупных предприятиях, включающих производства с разнообразными технологиями, поверхностный сток с территории отдельных производств может значительно различаться. В таких случаях рационально направлять поверхностный сток отдельных водосборных площадок в производственную канализацию или перед сбросом в дождевую канализацию подвергать его предварительной очистке. Так, на машиностроительных предприятиях целесообразно предусматривать локальные сооружения, например нефтеловушки, для очистки поверхностного стока с площадок разбора машин, их ремонта и испытания различных механизмов. Такие сооружения позволяют удалять основное количество загрязнений из локального потока поверхностного стока простым и относительно дешевым методом и тем самым облегчить работу централизованных очистных сооружений. Иногда целесообразно устраивать контрольные емкости для сбора поверхностного стока с отдельных участков и направлять его в дождевую или производственную канализацию в зависимости от качества.
Такие решения применяются на предприятиях химической и нефтехимической промышленности, на которых в поверхностный сток могут попадать токсичные примеси. Схема отведения должна предусматривать, по возможности, самотечную подачу поверхностного стока на очистные сооружения.
Схема очистных сооружений прежде всего зависит от расхода, подаваемого на очистку, и требуемой степени очистки. Для снижения производительности очистных сооружений сток, как правило, усредняют. Степень очистки поверхностного стока в зависимости от принятой схемы отведения определяется требованиями к качеству воды, используемой в технологических процессах, или условиями спуска его в водные объекты. Качество воды, используемой на производственные цели, устанавливается в каждом конкретном случае в зависимости от назначения воды, требований технологического процесса, используемого сырья, оборудования и готового продукта производства, а также санитарно-гигиенических условий.
Предусматривается механическая и физико-химическая очистка поверхностного стока. В зависимости от характеристики и требуемой степени очистки могут использоваться: решетки, песколовки, отстойные сооружения различных типов, аккумулирующие емкости, фильтровальные сооружения флотаторы, сооружения для реагентной и биологической очистки. Очистные сооружения могут быть открытого и закрытого типов.
Использование на очистных сооружениях дождевых вод технологических методов, позволяющих извлекать соли тяжелых металлов и уменьшать общее солесодержание, считается нецелесообразным и не применяется в мировой практике. Для снижения загрязнения водных объектов стоками дождевой канализации, наряду со строительством современных очистных сооружений, требуется:
• строительство сооружений очистки сточных вод на промышленных предприятиях и промплощадках, в составе дождевого стока которых имеются специфические загрязнения. Особое внимание следует уделять вопросу подключения к дождевой канализации систем отведения поверхностного стока с территории автозаправочных станций, автостоянок и гаражей;
• осуществлять своевременную уборку территории города.
При самостоятельной очистке поверхностного стока с городских территорий в состав очистных сооружений рекомендуется включать решетки, песколовки и отстойники с механизированным удалением осадка (горизонтальные или радиальные). Для обеспечения более высокой степени очистки могут применяться тонкослойные отстойники торцевого типа или радиальные отстойники с встроенной камерой флокуляции.
Для станций большой производительности целесообразно устраивать пруды-отстойники или аккумулирующие емкости, оборудованные решетками и специальными секциями: для удаления песка и плавающего мусора.
Отстойные сооружения должны иметь устройства для задержания и периодического удаления всплывающих нефтепродуктов и осадка. Для удаления нефтепродуктов с поверхности при переменном уровне воды в конце секций рекомендуется предусматривать нефтесборные лотки, оборудованные щитовыми затворами с верхним переливом, а при постоянном уровне воды в отстойных сооружениях - щелевые поворотные трубы или другие нефтесъемные устройства. Должны быть предусмотрены устройства для сбора и сгона всплывших нефте- и маслопродуктов. Всплывшие продукты удаляются по мере накопления в специальные резервуары для обезвоживания и затем вывозятся на утилизацию.
Отстаиванием не удается обеспечить необходимый эффект очистки. Более глубокая степень очистки воды достигается фильтрованием ее через различные загрузки из природных и синтетических материалов. В настоящее время применяют фильтры из песка, керамзита, пенополиуретана, пенополистирола, сипрона, древесной стружки, вулканических шлаков, аглопорита, торфа, цеолитов и др.
При благоприятных гидрогеологических условиях и расходах до 300 л/с используются очистные сооружения закрытого типа. В состав каждой секции таких сооружений входят решетка, песколовка, горизонтальный отстойник с бункером для накопления осадка и системой нефтемаслосбора и встроенные или сблокированные с отстойником кассетные фильтры. Эффект осветления воды при скорости фильтрования 5- 7 м/ч через загрузку из синтетических или нетканых материалов кассетных фильтров высотой 0,5 м составляет 60-80 % в зависимости от исходной концентрации.
|
Схема совместной очистки зависит от способа подачи сточных вод на станцию аэрации. При подаче городских сточных вод и поверхностного стока по единому коллектору разделительную камеру устанавливают после песколовок. Время пребывания смеси сточных вод в первичных отстойниках должно быть не менее 1 ч.
В качестве регулирующей емкости применяются горизонтальные или радиальные первичные отстойники. Объем регулирующей емкости определяется из условия опорожнения ее в течение 24 ч с момента начала дождя.
 | |||||||
| |||||||
| |||||||
 | |||||||
Рис. 4.1. Принципиальная схема совместной очистки поверхностного
стока и городских сточных вод:
а - подача сточных вод по одному коллектору; б - подача сточных вод по
раздельным коллекторам: 1 - решетки; 2 - песколовки; 3 - разделительная камера; 4 - первичные отстойники; 5 - аэротенки; 6 - вторичные отстойники; 7 - узел обеззараживания; 8 — контактный резервуар; 9 - насосная станция; 10 - регулирующий резервуар; ПС — поверхностные сточные воды
Из регулирующей емкости сточная вода после отстаивания подается в аэротенки с расходом не более 50% от того, на который они рассчитаны. Суммарный расход, обрабатываемой в аэротенкахсточной воды, не должен превышать 1,5 расхода в сухую погоду. Контактно-стабилизационный метод применяется при наличии на станции аэрации аэробных стабилизаторов для обработки избыточного активного ила. Время контакта при очистке смеси ГСВ (городские сточные воды) и ПС (поверхностный сток) при дозе ила в контактном резервуаре 3 г/л должно составлять 30 мин, а при самостоятельной очистке ПС и дозе ила 4 г/л достаточно 15 мин. При расчете сооружений исходят из условия, что весь стабилизированный избыточный активный ил станции аэрации используется 1 раз в течение одного дождя. Расход воздуха в контактном резервуаре принимается 5 м3 на 1 м3 сточной воды.
Если очистить весь объем поверхностного стока за счет форсированной работы аэротенков или контактно-стабилизационным методом невозможно, то дополнительно предусматривается устройство накопительного резервуара. Из этого резервуара в период снижения поступления общего расхода на станцию аэрации сточные воды попадают в аэротенк. Сооружения по первичной очистке поверхностного стока необходимы для защиты емкостных сооружений от нефти и других плавающих примесей, крупных тяжелых предметов, уплотняющихся и цементирующихся материалов. Извлечение указанных примесей позволит сохранить чистоту поверхности емкостных сооружений, взрыво- и пожаробезопасность, удаление выпадающего осадка средствами гидросмыва. В качестве сооружений первичной очистки могут быть песколовки либо нефтеловушки на краткосрочное отстаивание воды.
Аккумулирование и осветление поверхностного стока целесообразно совмещать. Осветление повышается при введении реагентов перед отстойниками-аккумуляторами. За сутки отстаивания с добавкой реагентов концентрация взвешенных веществ уменьшается до 15-20 мг/л, БПК5 воды снижается до 5-10 мг/л, концентрация нефти - до 0,3-0,5 мг/л. Если одновременно вводить реагент-дезинфектант, то можно сократить до минимума санитарные разрывы вокруг сооружений. Для относительно небольших бассейнов стока следует применять безреагентное аккумулирование-отстаивание дождевых вод. Возведение отстойников-аккумуляторов позволяет поставить вопрос о приеме снега для таяния в зимний период, когда нагрузка на систему резко падает.
Анализ вышесказанного позволяет выделить следующие этапы в системе очистки сточных вод: предочистка, первичная очистка, вторичная очистка, заключительная очистка, доочистка или третичная очистка (рис. 4.2 и 4.3).
Рис. 4.2. Пошаговая схема очистки поверхностного стока
Предварительная очистка –первый шаг в обработке сточных вод. Данная очистка заключается в отсеивании, измельчении или отделении отходов. На данном этапе из сточных вод удаляются палки, тряпки, песок, гравий, игрушки и т.п. для защиты насосного либо иного оборудования на водоочистной станции. Для этой цели используются защищающие сетки для грубой очистки, измельчающие устройства, пескоуловитель или отстойник для песка. Отходы, собранные на данной стадии очистки, обычно закапывают.
 | |||||||||||||
 | |||||||||||||
| |||||||||||||
 | |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
 |
Первичная очистка –второй шаг в обработке стока, который заключается в отделении взвешенных твердых веществ и жиров из сточных вод. Сточные воды содержат в неподвижном резервуаре в течение нескольких часов, позволяя частицам опасть на низ, а жирам всплыть. Извлеченные твердые частицы подвергаются дальнейшей обработке как осадок. Очищенные сточные воды переходят к следующей стадии обработки. Для первичной обработки обычно используются осветлители и септики.
Вторичная очистка –биологический процесс для удаления из сточных вод растворенных органических веществ. Для этого выращиваются и добавляются в сточные воды микроорганизмы, которые поглощают органические вещества. Для осуществления вторичной очистки используются три подхода: системы неподвижного поверхностного слоя, системы взвешенного либо суспендированного поверхностного слоя и отстойные системы.
· Системы неподвижного поверхностного слоя
В системах неподвижного поверхностного слоя выращивают микроорганизмы на основаниях, таких как камень, песок или пластик. Сточные воды разливают по основанию, позволяя протекать мимо слоя микроорганизмов, находящегося у основания. Поскольку органические и питательные вещества поглощаются из сточных вод, слой микроорганизмов растет и расширяется. Бактериальные фильтры, вращающиеся биореакторы или дисковые биофильтры (аппарат в виде барабана диаметром 3 - 3,6 м, полупогруженного в мелкий бассейн, для аэробной очистки сточных вод), и песчаные фильтры - примеры систем неподвижного слоя.
· Системы взвешенного слоя
В системах взвешенного слоя размешивают и приостанавливают микроорганизмы в сточных водах. Поскольку микроорганизмы поглощают органические и питательные вещества из сточных вод, они увеличиваются в размере и количестве. После того, как микроорганизмы были приостановлены в сточных водах в течение нескольких часов, они выпадают как осадок. Часть осадка откачивается назад в поступающие сточные воды, чтобы обеспечить "семенные" микроорганизмы. Остаток идет на стадию обработки осадка. Активированный ил, продолженная аэрация, аэрационный канал - примеры систем взвешенного слоя.
· Отстойные системы
Отстойные системы - мелкие бассейны, в которых содержатся сточные воды в течение нескольких месяцев для естественной деградации. Эти системы используют естественную аэрацию и микроорганизмы.
Заключительная очистка сфокусирована на удалении болезнетворных организмов из сточных вод. Очищенные сточные воды могут быть дезинфицированы добавлением хлора либо с помощью ультрафиолетовых лучей. Высокие уровни хлора могут быть вредными для водной жизни в водоприемнике, принимающем очищенные сточные воды, поэтому перед спуском воды в них часто добавляют химикат, нейтрализующий хлор.
Доочистка или третичная очистка –применяется в некоторых очистных сооружениях для удаления питательных веществ из сточных вод. Иногда во время процесса очистки воды в нее добавляются химикаты, чтобы помочь оседанию или выпадению фосфора или азота. Примерами систем удаления биогенных элементов или питательных веществ служат добавление коагулянта для удаления фосфора, отгонка воздухом - для удаления аммиака.
Для улавливания и сбора нефтепродуктов из поверхностных (дождевых) и производственных сточных вод при небольших расходах применяются различного типа нефтеуловители. Примером может служить нефтеуловитель типа ЭКО-Н (рис. 4.4), который может применяться на автозаправочных станциях, площадках автосервиса, стоянках, гаражах, промышленных предприятиях.
Корпус такого нефтеуловителя выполнен из стеклопластика. Срок службы корпуса не менее 50 лет. Производительность от 0,5 до 20 литров воды в секунду. Нефтеуловитель эффективно устраняет нефтепродукты из сточных вод. Степень очистки по нефтепродуктам – до 0,3 мг/л, а по взвешенным веществам – до 12 мг/л.
Вода, подающаяся на очистку в нефтеуловитель должна иметь следующие параметры: содержание взвешенных веществ не более 200 мг/литр, нефтепродуктов не более 80 мг/литр, если эти параметры выше, то до нефтеуловителя должна быть предусмотрена система пескоилоулавливания.
Пескоилоуловители предназначены для улавливания и сбора песка, взвешенных, плавающих веществ, а также нефтепродуктов из поверхностных (дождевых) и промышленных сточных вод.
Пескоилоуловитель устанавливается там, где возможно занесение станции очистки сточных вод песками, в особенности при использовании общесплавной канализации. Он надёжно защищает станцию очистки от попадания взвешенных веществ.
Примером пескоилоуловителя может служить установка ОТБ (рис. 4.5)
Корпус установки ОТБ выполнен из стеклопластика. Производительность установок ОТБ составляет от 1 до 20 л/сек (установки производительностью более 20 л/с рассчитываются в индивидуальном порядке). Эффективность осаждения по взвешенным веществам до 80%.
Во время отстаивания происходит частичное извлечение нефтепродуктов, которые собираются на поверхности.
а б
в
 |
Рис. 4.4 Очистные сооружения ливневой канализации
(нефтеуловитель типа ЭКО-Н)
а – общий вид; б – внутреннее устройство; в – принципиальная схема
|
б
Рис. 4.5 Очистные сооружения ливневой канализации
(пескоилоуловитель типа ОТБ)
а – общий вид; б – принципиальная схема
Принцип действия пескоилоуловителя основан на гравитации. Сточная вода поступает в приёмный отсек установки, где происходит частичное снижение её скорости. Затем в рабочей части уловителя, по мере движения воды, скорость течения снижается до такой степени, что взвешенные вещества, находящиеся в воде, начинают осаждаться на дно отделителя. Частично освобождённая от взвешенных веществ вода проходит дополнительную очистку на тонкослойных фильтрующих блоках, а затем поднимается до уровня выпускающего коллектора и стекает в канализацию. Скопившийся на дне уловителя осадок удаляется через стояк для откачки осадка.
Для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ до норм сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения применяются безнапорные сорбционные фильтры (БСФ) (рис. 4.6).
 |
Рис. 4.6. Принципиальная схема безнапорного сорбционного фильтра (БСФ)
Безнапорный сорбционный фильтр имеет цилиндрический корпус, выполненный из армированного стеклопластика, в котором размещаются фильтрующий материал (сорбент) и вспомогательное оборудование – верхнее и нижнее распределительные устройства, арматура, воздуховод, и т.д. Ёмкости из армированного стеклопластика представляют собой основную строительную конструкцию, являются инженерными сооружениями, выдерживающими нагрузки от давления грунта и грунтовых вод, а так же массы технологического оборудования. Материалы, применяемые при изготовлении фильтра – армированный стеклопластик, ПВХ, нержавеющая сталь – не поддаются коррозии и гниению, устраняя тем самым необходимость профилактических работ по противокоррозионной защите корпуса и обеспечивая длительный срок службы сооружений. Срок службы рабочей эксплуатации стеклопластиковой ёмкости фильтра не менее 50 лет.
Диаметр корпуса фильтра выбирается в зависимости от требуемой производительности, а его высота и масса варьируют в зависимости от глубины залегания подводящих коллекторов.
Фильтр состоит из стеклопластиковой емкости, выполненной в виде цилиндра и установленной вертикально, горловина емкости закрыта крышками. Во внутреннюю часть емкости через стенку выведены гильзы для присоединения трубопроводов подачи и отвода стоков.
В таблице 4.3 представлена характеристика степени очистки БСФ.
Таблица 4.3