Изменение состава городских сточных вод обусловливается улучшением культурно-бытовых условий жизни населения и развитием ¡промышленности (введением в действие новых технологических процессов и производств). Характерным ¡примером такого изменения является изменение состава сточных вод в Москве (табл. 2).
Гидравлические испытания на водонепроницаемость сооружений, выполненных из бетона л железобетона, производят по мере их готовности до засыпки подземной части сооружения землей и не ранее срока достижения конструкцией ¡прочности (для бетонных и железобетонных сооружений). Нарушение этого порядка приводит к удлинению срока работ и дополнительным поискам мест утечек с лишними разрытиями грунта (как правило, вручную).
Участки трубопровода, подвергающиеся испытанию, закрывают с обеих сторон заглушками, которые закрепляют ¡временными упорами. В высших точках испытываемого трубопровода (или его участка) устанавливают воздухоотводные трубки с вентилями, а в низших — вентили для спуска воды. Находящиеся на этом трубопроводе задвижки должны быть открыты. В трубопровод воду заливают из водопроводной сети или накачивают насосом, при этом напор не должен превышать испытательного давления. Воду подают в пониженную часть трубопровода при открытом вентиле на воздухоотводной трубке. Как только в ней появится вода, вентиль закрывают.
Система газопроводов метантенков в соответствии с «Правилами безопасности в газовом хозяйстве» Госгортехнадзора СССР должна быть испытана на прочность и плотность (ПБГХ 6-3-1).Перед испытанием на прочность и плотность газопровод продувают воздухом. Если газопроводы не были введены в эксплуатацию в течение 6 мес со дня последнего испытания на плотность, то при вводе их в эксплуатацию производят повторное испытание и проверяют исправность вентиляционных систем, комплектность и состояние газового оборудования, арматуры, контрольно-измерительных приборов и защитно-предохранительных устройств.
Государственную комиссию по приемке в эксплуатацию ¡производственного объекта назначают заблаговременно в зависимости от характера и сложности объекта, но не позднее чем за 3 мес. до установленного срока ввода его в эксплуатацию.
Обычно к наладочным работам приступают после того, как отдельные сооружения или весь объект предъявлены генеральным подрядчиком (строительной организацией) к ¡приемке рабочей приемочной комиссии и составлен акт их приемки для комплексного испытания и наладки. Наладочные работы выполняет специализированная организация (по МЖКХ РСФСР — Росводоканалналадка) совместно с эксплуатационным персоналом, а нередко и сама служба эксплуатации сооружений. Прежде чем приступить к наладке объекта, надо тщательно изучить проект, а иногда даже произвести проверочные расчеты с учетом выявленных в натуре отклонений. Одновременно с изучением проекта наладочная группа обязательно производит тщательный осмотр сооружений. Если в емкостях сооружений находится вода, ее следует полностью откачать и после этого осмотреть и проверить сооружения в сухом состоянии.
Для выполнения этих задач на очистной канализационной станции должны иметься соответствующие службы, отделы, цехи и группы. Каждая из служб или подразделений имеет определенные функции и несет ответственность за четкость и своевременность выполнения порученных ей задач.
Организационная структура управления городских очистных сооружений зависит от их производительности, сложности применяемых технологических процессов и степени механизации и автоматизации. Примерные схемы структуры управления городских канализационных очистных станций различной ¡производительности приведены ¡на рис. 4 и 5.
Все сооружения и оборудование должны систематически осматриваться липами, ответственными за их сохранность. Уход за оборудованием и •сооружения-ми производится в строгом соответствии с правилами технической эксплуатации, производственными инструкциями, инструкциями заводов-изготовнтелей, санитарными требованиями и правилами техники безопасности. Техническое обслуживание сооружений осуществляет эксплуатационный дежурный персонал этих сооружений, а технологических сетей — эксплуатационные бригады. Дежурный персонал и руководители эксплуатационных бригад обязаны делать запись о ©сех замеченных недостатках в рабочих и сменных журналах и книгах обнаруженных дефектов. Мелкие неисправности, не требующие специальной подготовки, должны ликвидироваться немедленно.
Ответственность за технику безопасности на предприятии несут работники, руководящие производством и отдельными его участками, т. е. главные инженеры, начальники цехов и служб, мастера, а также специально назначенные работники, ответственные за электрохозяйство, газовое хозяйство, безопасную эксплуатацию грузоподъемных машин и съемных грузозахватных приспособлений, состояние трубопроводов пара и горячей воды, безопасную эксплуатацию сосудов, находящихся иод давлением, безопасную эксплуатацию паровых и водогрейных котлов.
Инвентарные описи оставляют раздельно по группам союзных средств — сооружения, здания, передаточные устройства (трубопроводы, кабельные и воздушные линии), силовые машины и оборудование, рабочие машины и оборудование, измерительные и регулирующие приборы, лаГюратчдлюе оборудование, транспортные средства, икструмсшы, производственно-хозяйственный инвентарь п принадлежности (служащие более одного года и стоимостью каждый свыше 50 руб.); многолетние насаждения. Приведенная группировка соответствует существующей классификации основных фондов в СССР.
Успешная работа сооружений очистки сточных вод невозможна без правильного проведения технологического контроля. Технологический контроль ¡работы очистных сооружений канализации заключается в организации количественного и качественного учета параметров технологических процессов очистки сточных вод и обработки образующихся в процессе очистки осадков.
При наличии в составе очистных сооружений станции механического обезвоживания и сушки осадков, сооружений дезинфекции и доочистки сточных вод необходимо определять количество обезвоженного и высушенного осадка; количество реагентов, употребляемых для обезвоживания осадков; количество газа и воздуха, потребляемых в процессе сушки; количество дезинфектанта (в основном жидкого хлора); количество воды, поступающей на барабанные сетки и фильтры доочистки, и количество воды для их промывки.
Определение основных количественных технологических характеристик является основой успешной работы по наладке и эксплуатации очистных сооружений канализации. Наличие такого учета дает возможность установить оптимальные условия эксплуатации как по технологическим, так и по экономическим параметрам. Однако для успешного пуска и эксплуатации сооружений требуется знать не только количественные технологические характеристики, но п основные качественные характеристики технологических процессов очистки сточных вод и обработки осадков.
Крупные плавающие примеси извлекают из потока сточной ноды при пропуске ее через решетки (рис. 11). Ширина Прозоров между металлическими прутьями решеток 16—20 ¡мм. На сооружениях, где. количество задерживаемых на решетках отбросов не превышает 100 л/ сут, устанавливают решетки со снятием отбросом вручную. При больших количествах отбросов предусматривают механизированные решетки, очищаемые граблями, движущимися перед ¡решеткой (или сзади---ленинградского типа) на двух бесконечных цепях.
Для удаления из состава сточной воды минеральной части взвесей предусматривают специальные сооружения — песколовки. Они могут быть различных конструкции — щелевые, горизонтальные (рис. 12), горизонтальные с круговым движением воды, вертикальные (рис. 13) и аэрируемые (рис. 14). Принцип действия песколовок всех типов одинаков — в них используется более высокая по сравнению с частицами органического происхождения способность минеральных частиц к осажден их». Живое сечетш? потока сточной воды в песколовках значительно больше, чем в канале, что вызывает уменьшение скорости движения воды. Плывущие и передвигающиеся по дну .минеральные частицы за время прохождения воды через песколовку выпадают в осадок, а затем удаляются из песколовки.
Основная масса грубодисперсных оседающих взвешенных веществ — всплывающих и оседающих (тонущих) — выделяется из сточной воды три длительном отстаивании за счет разности их плотностей. Продолжительность отстаивания в первичных отстойниках !—2 ч (при максимальном притоке).
На сооружениях для механической очистки из сточных вод удаляется около 50% взвешенных веществ и около 20% загрязнений, характеризуемых БПК5- Остальная часть загрязнений в виде мелкой суспензии в коллоидном состоянии и в растворе остается в осветленной (т. е. прошедшей механическую очистку) сточной воде. Дальнейшую очистку воды от этих загрязнений осуществляют в зависимости от характера загрязнений и требуемой степени очистки химическими, физико-химическими, электролитическими, биохимическими методами или их сочетанием. Для городских сточных вод, в составе которых находятся производственные воды, не ¡препятствующие протеканию биологических процессов, как правило, применяют метод биохимической (биологической) очистки. Этот метод самый простой из всех перечисленных. Он, по существу, аналогичен процессам самоочищения водоемов в естественных условиях. Процесс самоочищения заключается в том, что все загрязнения, образующиеся в результате жизнедеятельности флоры и фауны, перерабатываются микроорганизмами, для которых органические вещества загрязнений являются субстратом (питательной средой).
В средних и нижних слоях биофильтров находится смытая с поверхности отмершая биопленка темно-бурого цвета, которой питаются группы организмов, более чувствительные к загрязнению, чем организмы в верхних слоях фильтра. Здесь встречаются Шпгорос е, инфузории Ер1з1у1 ¡э, СагсИеэтт, коловратки, черви и др. Этот биоценоз сравнительно крупных и сильных организмов играет большую роль в очистке воды, так как уничтожает огромные массы органических веществ и бактерий. Большое значение имеет также наличие червей в верхних слоях фильтра, которые, постоянно роясь в загрузочном материале, рыхлят его и этим облегчают проникание воздуха, а вместе с ним и кислорода в глубокие слои.
При больших количествах сточных вод (более 30 тыс. м3/сут) применение биофильтров становится нецелесообразным, так как значительно увеличиваются объемы и площади этих -сооружений. К тому же биофильтрами трудно управлять (регулируется только нагрузка). В этих случаях экономически выгодно строить аэротенки. Они обеспечивают высокое качество очистки сточной воды, а процессы, протекающие в них, можно регулировать (нагрузки сточных вод, дозу активного ила, количество воздуха, длительность аэрации).
Вторичные отстойникн, принимающие смесь воды, очищенной в аэротенках, и активного ила, завершают цикл биохимической очистки воды. Эффективность работы (Этих сооружений зависит не только от равномерности нагрузки их по воде, но и от своевременного удаления из них возвратного ила. Несвоевременное удаление активного ила приводит к его загниванию и ухудшению качества очищенной воды за счет увеличения выноса взвешенных веществ. Для удаления возвратного ила на отстойниках предусматривают специальные механические устройства. В вертикальных отстойниках, не имеющих таких приспособлений, ил приходится 2—3 раза в сутки вручную сдвигать со стенок каждой воронки.
Доочистка сточных вод может осуществляться различными методами: фильтрованием, в биологических прудах, флотацией, сорбцией, аэробным и анаэробным окислением и т. д. Рассмотрим только два первых метода, имеющих распространение в нашей стране.
Вода водоема удовлетворяет санитарным требованиям, если в 1 л воды содержится не более 10 тыс. кишечных палочек (в 1 мл сточной воды после биологической очистки содержится примерно такое же количество палочек), следовательно, перед спуском в водоем сточные воды необходимо обеззараживать. Эффективность процесса обеззараживания определяется количеством бактерий кишечной группы, оставшихся в воде после обеззараживания.
В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» условия отведения сточных вод в открытые водоемы должны быть согласованы с органами по использованию и охране вод (водная инспекция, органы рыбоохраны и Государственные органы санитарного надзора). Согласование производится на стадии проектирования очистных сооружений. Действующие сооружения должны обеспечивать выполнение согласованных на стадии проектирования условий и норм сброса очищенных сточных вод. Вышеуказанные организации могут изменить ранее выданные нормативы и потребовать выполнения более жестких показателей, поэтому очистные сооружения должны проектироваться и строиться так, чтобы имелась возможность перестроить технологический процесс или дополнительно построить новые сооружения, что позволит выполнить эти требования.
Как видно из данных таблицы, осуществлять техническое водоснабжение доочищенной сточной водой целесообразнее, чем забирать воду из открытого источника водоснабжения и очищать ее до необходимой степени. На основании подобных технико-экономических расчетов в Москве построена система технического водоснабжения крупных предприятий Юго-Восточной промышленной зоны производительностью 200 тыс. м3/сут. В эту систему техническую воду подают после сооружений для доочистки сточных вод на Ново-Курьяновской станции аэрации. Сооружения для доочистки включают также резервуар чистой воды, используемый как контактный резервуар для дезинфекции волы, хлораторную и насосную станцию второго подъема.
На городских станциях очистки сточных вод образуются отходы в виде отбросов, снятых с решеток, осадка из песколовок, осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила. Как уже отмечалось, эти отходы находятся в сильно инфицированном и в основном в разжиженном состоянии. Дополнительная обработка осадков производится в специальных сооружениях и аппаратах, обеспечивающих их обеззараживание, обезвоживание и доведение до возможности утилизации в народном хозяйстве.
На небольших городских станциях очистки сточных вод снятые с решеток отбросы по мере их накопления вывозят на загородные свалки для компостной обработки совместно с городским мусором. В ряде случаев санитарная биологическая обработка отбросов с решеток может осуществляться в камерах Беккарн, где микроорганизмы перерабатывают органическую часть отбросов в течение 1—2 мес. Технология процесса обработки в камерах Беккари заключается в том, что в массу ранее прокомпостированного мусора или сброженного осадка вносят отбросы с решеток из расчета 15—20% по сухому веществу. Периодически (через 5—7 сут) массу перемешивают. Во время протекания процесса наблюдается чрезвычайно быстрый подъем температуры до 65— 80°С, под воздействием которой гибнут большая часть патогенных бактерий и гельминты. Одновременно в компостированных отбросах в результате сбраживания значительно уменьшается содержание органических веществ (на 30—40%), клетчатки (на 30—60%), альфа-целлюлозы (на 45—65%), гемицеллюлозы (на 10—50%). Продукты распада отбросов из камер представляют собой лишенную запаха, черную, однородную компостированную массу, пригодную для использования в качестве органического удобрения.
Метановое брожение осадков стачных вод может происходить в мезофильных условиях, когда температура бродящей массы осадка поддерживается в пределах 20— 35°С, или в термофильных условиях при температуре 50— 55°С. Каждому типу процесса брожения соответствует специфическая микрофлора анаэробных организмов — мезофильная или термофильная. Интенсивность сбраживания осадка тем больше, чем выше температура сбраживаемой массы (см. рис. 19). Однако, как следует из графика, для мезофильного процесса максимальная температура сбраживания не должна быть выше 35— 37°С, а для термофильного — выше 57—60°С.
При механическом обезвоживании осадков, как правило, требуются большие расходы коагулянтов. В ряде случаев их количество составляет 20—30% массы сухого вещества обрабатываемого осадка. В связи с этим изыскиваются способы безреагентной обработки осадка. Одним из таких способов является тепловая обработка осадка. Сущность этого способа заключается в том, что осадок в течение определенного времени выдерживают в реакторе при высоких температуре (160— 200РС) и давлении (15—20 ати). В результате этого структура белковых веществ разрушается до отдельных молекул аминокислот, которые в дальнейшем подвергаются дезаминизации и декарбонизации. Тепловая обработка позволяет не только значительно снизить удельное сопротивление осадка фильтрации, но и одновременно полностью обезвреживать (стерилизовать) их.