Сточные воды подразделяют на бытовые, производсгвенные и атмосферные (дождевые).Загрязнения, содержащиеся в сточных водах б ают минерального, органического и бактериального происхождения и могут находиться в растворенном, коллоидном и нерастворензом состояниях. Степень загрязненности сточных вод определяют по ряду показателей санитарно-химического анализа.
Для расчета разбавления в средних и больших реках наибольшее распространение получил метод В. А. Фролова — И. Д. Род-зиллера.Согласно «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» расчетным створом называют створ, расположенный на проточных водоемах на 1 км выше по течению от ближайшего пункта водопользования (водозабор для хозяйственнопитьевого водоснабжения, места купания и организованного отдыха, территория населенного пункта и т. п.), а на непроточных водоемах и водохранилищах — створы на расстоянии в 1 км в обе стороны от пункта водопользования [7].
Водоемы обладают самоочищающей способностью, что позволяет экономично и обоснованно запроектировать очистные сооружения, на которых сточная вода очищается до необходимой степени.В правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами различают две категории водоемов — питьевого и культурно-бытового водопользования и водоемы, используемые в рыбохозяйственных целях.
Пример 1.1. . Определить концентрации загрязнений в бытовых сточных водах при норме водоотведения 250 л на одного человека в сутки.Решение. Расчеты проводят в соответствии с рекомендациями СНиП Н-32—74 (табл. 26), для чего в формулу (1.1) поочередно следует подставить значения норм загрязнений по каждому показателю.
Для усреднения расхода и концентрации сточных вод применяют специальные сооружения — усреднители. Их подразделяют на контактные и проточные. Первые применяются при небольших расходах, периодическом сбросе сточных вод и необходимости 100% усреднения концентрации загрязнения сточных вод. В большинстве же случаев применяют проточные усреднители, которые выполняют в виде резервуаров с перемешивающими устройствами или многокоридорных резервуаров.
Решетки подразделяют на неподвижные и подвижные. Наиболее широкое распространение получили неподвижные. Для удобства съема загрязнений часто решетки устанавливают под углом к горизонту а=60°.На рис. 2.4. показана простейшая решетка с ручной очисткой.
Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки. Они подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние бывают тангенциальные и аэрируемые.
Улавливание из сточных вод нерастворенных загрязнений выполняют отстойники, которые подразделяют на отстойники периодического действия (контактные) и непрерывного действия (проточные). В практике очистки сточных вод применяют в основном отстойники непрерывного действия.
Для глубокой очистки сточных вод от мелкодиспергированных частиц, а также для доочистки сточных вод после биологической или других методов очистки применяют зернистые фильтры, они бывают с нисходящим (сверху вниз) и с восходящим (снизу вверх) потоком (рис. 2.10).
Интенсифицировать процессы механической очистки сточных вод можно путем применения аппаратов, использующих действие центробежной силы. В настоящее время наиболее широкое распространение получили напорные двухпродуктовые гидроциклоны.
Обеззараживание сточных вод рекомендуется производить жидким хлором или гипохлоритом натрия, полученным на месте в электролизерах [5].Длй этого могут использоваться также хлорная известь и гипо-хлорит кальция (при расходах до 1000 м3/сут), озон и др.
Решение. Из графика видно, что цикл изменения концентрации загрязнения длится Т— 7 ч.Установку барботеров предусматривают в два ряда 2,5 м от стенки и 5 м между барботерами.Пример 2.2. Определить объем усреднителя конструкции Д. М. Ванякина из условия, что наибольшая концентрация загрязнений не превышает Сд= 150 г/м3.
Для удаления из воды растворенных органических веществ наиболее часто применяют их биологическое окисление в естествен ных или искусственно созданных условиях. В первом случае для этого используют почвы и замкнутые водоемы, во втором — специально построенные биологические окислители (аэротенки, биофильтры и их модификации). При решении схем канализации необходимо рассматривать возможность использования очищенных сточных вод для удобрения и орошения сельскохозяйственных культур.
Поля фильтрации — это участки земли, предназначенные для полной биологической очистки предварительно осветленных сточных вод.При очистке сточных вод на полях фильтрации используется самоочищающая способность почвы: наиболее интенсивно процесс окисления органических загрязнений идет в верхних слоях почвы (0,2—0,3 м), где соблюдается благоприятный кислородный режим. Отсюда требования, предъявляемые к отводимой под поля фильтрации территории, к свойствам грунтов, а также к качеству и объему сточной воды, которая может быть очищена на 1 га площади полей.
Процесс очистки в этих сооружениях аналогичен процессам, происходящим при самоочищении водоемов. Для устройства биологических прудов могут быть использованы естественные впадины местности, заброшенные карьеры, а также специально созданные водоемы.
Аэротенки применяют для полной и неполной биологической очистки сточных вод. Аэротенки представляют собой резервуары, в которых насыщается воздухом и перемешивается смесь очищаемой сточной воды и активного ила.
В циркуляционных окислительных каналах могут очищаться как бытовые, так и высококонцентрированные неразбавленные производственные сточные воды с величиной БГПСолн до 6000 мг/л, без предварительного отстаивания (после решеток и песколовок).
Биологический фильтр — сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой, образованной колониями микроорганизмов. Биофильтр состоит из следующих основных частей: фильтрующей загрузки, помещенной в резервуар круглой или прямоугольной формы в плане; водораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное орошение сточной водой поверхности загрузки биофильтра; дренажного устройства для удаления профильтровавшейся воды; воздухораспределительного устройства, с помощью которого поступает необходимый для окислительного процесса воздух.
Так как площадь полей фильтрации не превышает 1000 га (п. 7.135), то величина ф.в = 0,35.Полученная площадь для зимнего намораживания меньше полной площади полей фильтрации, следовательно, обеспечивается пропуск стоков в зимний период.
Методы механохимической и физико-химической очистки находят в основном применение в практике очистки производственных сточных вод перед спуском их в городскую канализацию. Они могут быть как самостоятельными методами очистки, так и методами предварительной очистки и глубокой доочистки производственных и городских сточных вод. Основными методами механохими-ческой очистки сточных вод являются нейтрализация и окисление, а физико-химической очистки сточных вод — коагуляция, сорбция, флотация, ионный обмен.
Сорбция — это процесс поглощения твердым телом или жидкостью вещества из окружающей среды. Поглощающее тело называется сорбентом, а поглощаемое им вещество — сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция), поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция).
Флотация — это процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и воды, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.
Пример 4.1. Требуется рассчитать установку для нейтрализации сточных вод металлургического завода при следующих исходных данных: расход сточных вод, включающих отработавшие травильные растворы, регенерация которых экономически нецелесообразна, промывные воды и смывы с полов Q = 315 м3/сут; поступление стоков на нейтрализационную установку носит периодический характер; содержание серной кислоты в сточных водах Л=12 кг/м3, а сульфата железа Ci = 10 кг/м3; объем осадка 25% от расхода сточных вод; влажность осадка 86%.
В процессе очистки сточных вод в сооружениях механической и биологический очистки образуются большие массы осадков, способных к загниванию, поэтому осадки подвергают дальнейшей обработке.Простейшими сооружениями по обработке осадков являются септики, двухъярусные отстойники и осветлители — перегниватели.
Для сбраживания органической части осадков наибольшее распространение получили метантенки. В последние годы вместо анаэробного сбраживания в метантенках все шире применяется аэробная стабилизация.Осадок, сброженный в метантенках, имеет высокую влажность. Для его обезвоживания в настоящее время преимущественное применение находят иловые площадки. Различают иловые площадки на естественном основании, иловые площадки с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, иловые площадки-уплотни-тели.
Метод аэробной стабилизации заключается в длительном аэрировании осадков в сооружениях типа аэротенков (стабилизаторах). Метод этот наиболее применим к избыточному активному илу, который из-за высокой влажности и значительного содержания белковых веществ сбраживается в метантенках менее интенсивно с более низким газовыделением, чем осадков из первичных отстойников .
При этом концентрация избыточного активного ила, продолжительность отстаивания, скорость движения жидкости в отстоен-ной зоне принимаются по табл. 4.60 [1] или по табл. 36 (СНиП Н-32—74).Минимальное число илоуплотнителей принимают п=2 (оба рабочие) согласно СНиП П-32—74, п. 4.70.
В последние годы все большее распространение находит флотационное уплотнение активного ила. Оно позволяет уменьшить продолжительность уплотнения в сравнении с гравитационным и достичь большего уплотения ила. Чаще всего применяют метод напорной флотации для уплотнения избыточного активного ила.
Механическое обезвоживание осадков сточных вод на вакуум-фильтрах в настоящее время находит применение на станциях средней и большой производительности. Наибольшее распространение имеют барабанные вакуум-фильтры непрерывного действия типа БОУ для обезвоживания смеси осадка и ила из метантенков. Применяется также обезвоживание сырого осадка и активного ила на вакуум-фильтрах со сходящим полотном типа БС1ОУ.
ЦНИИЭП инженерного оборудования разработал ряд схем обработки осадков и провел расчеты сооружений. Ниже приводятся эти расчеты.Схема обработки осадков сточных вод центрифугированием и аэробной минерализацией. Технологической схемой предусмотрено разделительное центрифугирование сырого осадка и смеси избыточного активного ила, минерализованной в аэробных условиях, и фуга-та сырого осадка.