Как работают очистные сооружения города пошагово. Городские очистные сооружения

Прежде чем проектировать очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод или стоков иных типов, важно выяснить их объем (количество стоков, образующихся за определенный период времени), наличие примесей (токсичных, нерастворимых, абразивных и пр.) и другие параметры.

Виды сточных вод

Очистные сооружения сточных вод устанавливаются на стоки различных типов.

• Хозяйственно-бытовые стоки – это сливы из сантехнических приборов (умывальников, моек, унитазов и пр.) жилых зданий, в том числе, и частных домов, а также учреждений, общественных зданий. Хозяйственно-бытовые стоки опасны как питательная среда для болезнетворных бактерий.
• Производственные стоки образуются на предприятиях. Категория характеризуется возможным наличием разнообразных примесей, некоторые из которых значительно затрудняют процесс очистки. Очистные сооружения промышленных сточных вод обычно сложны по конструкции и имеет несколько ступеней очистки. Комплектность таких сооружений подбирается в соответствии с составом стоков. Промышленные сточные воды могут быть токсичными, кислотными, щелочными, имеющими механические примеси и даже радиоактивными.
• Ливневые стоки из-за способа образования называются также поверхностными. Их также именуют дождевыми или атмосферными. Стоки данного типа – это жидкость, образующаяся на крышах, дорогах, террасах, площадях при выпадении осадков. Очистные сооружения ливневых сточных вод обычно включают несколько ступеней и способны удалять из жидкости примеси различного типа (органические и минеральные, растворимые и нерастворимые, жидкие, твердые и коллоидные). Ливневые стоки – наименее опасные и наименее загрязненные из всех.

Виды очистных сооружений

Для того, чтобы понять, из каких блоков может состоять комплекс очистки, следует знать основные виды очистных сооружений для сточных вод.

К ним относятся:

• механические сооружения,
• установки биоочистки,
• кислородонасыщающие установки, обогащающие уже очищенную жидкость,
• адсорбционные фильтры,
• ионообменные блоки,
• электрохимические установки,
• оборудование физико-химической очистки,
• обеззараживающие установки.

К оборудованию для очистки стоков можно причислить и сооружения и резервуары для складирования и хранения, а также для обработки отфильтрованного осадка.

Принцип работы комплекса очистки сточных вод

В комплексе может быть реализована схема очистных сооружений сточных вод с наземным или подземным исполнением.
Очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод устанавливаются в коттеджных поселках, а также в небольших населенных пунктах (150-30 000 человек), на предприятиях, в районных центрах и пр.

Если комплекс устанавливается на поверхности земли, он имеет модульное исполнение. Для того, чтобы минимизировать повреждения, снизить расходы и трудозатраты на ремонт подземных конструкций, их корпуса изготавливают из материалов, прочность которых позволяет противостоять давлению грунта и подземных вод. Кроме прочего, такие материалы отличаются долговечностью (до 50 лет службы).

Чтобы понять принцип работы очистных сооружений сточных вод, рассмотрим, как функционируют отдельные ступени комплекса.

Механическая очистка

Эта ступень включает в себя следующие типы сооружений:

• первичные отстойники,
• пескоуловители,
• сорозадерживающие решетки и т.п.

Все эти приспособления предназначены для устранения взвесей, крупных и мелких нерастворимых примесей. Самые крупные включения задерживаются решеткой и попадают в специальный съемный контейнер. Так называемые песколовки обладают ограниченной производительностью, поэтому при интенсивности подачи стоков на очистные сооружения более 100 куб. м. в сутки, целесообразно устанавливать параллельно два приспособления. В этом случае их эффективность будет оптимальной, пескоуловители смогут задерживать до 60% взвеси. Задержанный песок с водой (песчаная пульпа) отводится на песковые площадки или в песчаный бункер.

Биологическая очистка

После удаления основной массы нерастворимых примесей (осветления стоков) жидкость для дальнейшей очистки поступает в аэротенк – сложное многофункциональное устройство с продленной аэрацией. Аэротенки разделятся на участки аэробной и анаэробной очистки, благодаря чему одновременно с расщеплением биологических (органических) примесей производится вывод из жидкости фосфатов и нитратов. Это существенно повышает эффективность работы второй ступени очистного комплекса. Активная биомасса, выделяемая из стоков, задерживается в специальных блоках, загруженных полимерным материалом. Такие блоки размещаются в зоне аэрации.

После аэротенка иловая масса переходит во вторичный отстойник, в нем происходит разделение на активный ил и очищенные стоки.

Доочистка

Доочистка сточных вод производится на самопромывных песчаных фильтрах или с помощью современных мембранных фильтров. На этом этапе количество взвешенных веществ, присутствующих в воде, сокращается до 3 мг/л.

Обеззараживание

Обеззараживание очищенных стоков выполняется методом обработки жидкости ультрафиолетом. Для повышения эффективности работы этой ступени очистные сооружения биологической очистки сточных вод оснащаются дополнительным воздуходувным оборудованием.

Стоки, прошедшие все ступени комплекса очистки, безопасны для окружающей среды и могут сбрасываться в водоем.

Проектирование очистных систем

Очистные сооружения производственных сточных вод проектируются с учетом следующих факторов:

• уровня залегания грунтовых вод,
• конструкции, геометрии, расположения подводящего коллектора,
• комплектности системы (тип и количество блоков, определяемые заблаговременно на основании биохимического анализа стоков или их прогнозируемого состава),
• расположения компрессорных установок,
• наличия свободного подъезда для транспорта, который будет осуществлять вывоз мусора, задерживаемого решетками, а также для ассенизаторской техники,
• возможного размещения вывода очищенной жидкости,
• необходимости использования дополнительного оборудования (определяется наличием специфических примесей и другими индивидуальными особенностями объекта).

Важно: Очистные сооружения поверхностных сточных вод должны проектироваться только компаниями или организациями, обладающими сертификатом СРО.

Монтаж установок

Правильность монтажа очистных сооружений и отсутствие ошибок на этом этапе во многом определяют долговечность комплексов и их эффективность, а также бесперебойность работы – один из важнейших показателей.

Монтажные работы включают в себя следующие этапы:

• разработка схем монтажа,
• осмотр площадки и определение ее готовности к монтажу,
• строительные работы,
• подключение установок к коммуникациям и соединение их между собой,
• пуско-наладочные работы, регулировка и настройка автоматики,
• сдача объекта.

Полный комплекс монтажных работ (перечень необходимых операций, объем работ, требуемое для их выполнения время и другие параметры) определяются, исходя из особенностей объекта: его производительности, комплектности), а также с учетом характеристик места монтажа (тип рельефа, грунт, расположение грунтовых вод и др.).

Обслуживание очистных сооружений

Своевременное и профессиональное обслуживание очистных сооружений обеспечивает эффективность оборудования. Поэтому такие работы должны выполняться специалистами.

В комплекс работ входят:

• удаление задержанных нерастворимых включений (крупного мусора, песка),
• определение количества образующегося ила,
• проверка содержания кислорода,
• контроль работы по химическим и микробиологическим показателям,
• проверка функционирования всех элементов.

Важнейшим этапом обслуживания локальных очистных сооружений является контроль работы и профилактика электрооборудования. Обычно к этой категории относятся воздуходувные машины и перекачивающие насосы. В аналогичном обслуживании нуждаются и установки ультрафиолетового обеззараживающего излучения.

Городские очистные сооружения

1. Назначение.
Водоочистное оборудование предназначено для очистки городских сточных вод (смесь бытовых и производственных стоков объектов коммунального хозяйства) до нормативов сброса в водоем рыбо-хозяйственного назначения.

2.Область применения.
Производительность очистных сооружений составляет от 2500 до 10000 куб.м/сут, что эквивалентно расходу сточных вод от города (поселка) с населением от 12 до 45 тысяч человек.

Расчетный состав и концентрация загрязняющих веществ в исходной воде:

• ХПК – до 300 – 350 мг/л
• БПКполн – до 250 -300 мг/л
• Взвешенные вещества – 200 -250 мг/л
• Азот общий – до 25мг/л
• Азот аммонийный – до 15мг/л
• Фосфаты – до 6 мг/л
• Нефтепродукты – до 5мг/л
• ПАВ – до 10мг/л

Нормативное качество очистки:

• БПКполн – до 3,0 мг/л
• Взвешенные вещества – до 3,0 мг/л
• Азот аммонийный – до 0,39 мг/л
• Азот нитритов – до 0,02 мг/л
• Азот нитратов – до 9,1 мг/л
• Фосфаты – до 0,2 мг/л
• Нефтепродукты – до 0,05 мг/л
• ПАВ – до 0,1мг/л

3. Состав очистных сооружений.

В состав технологической схемы очистки сточных вод входит четыре основных блока:

• блок механической очистки – для удаления крупных отбросов и песка;
• блок полной биологической очистки – для удаления основной части органических загрязнений и соединений азота;
• блок глубокой доочистки и обеззараживания;
• блок обработки осадков.

Механическая очистка сточных вод.

Для удаления грубодисперсных примесей используются механические процеживатели, обеспечивающие эффективное удаление загрязнений с размером более 2 мм. Удаление песка осуществляется на песколовках.
Удаление отбросов и песка полностью механизировано.

Биологическая очистка.

На стадии биологической очистки применяются аэротенки нитри-денитрификаторы, что обеспечивает параллельное удаление органических веществ и соединений азота.
Нитри-денитрификация необходима для обеспечения нормативов на сброс по соединениям азота, в частности, его окисленным формам (нитритам и нитратам).
Принцип работы такой схемы основан на рециркуляции части иловой смеси между аэробной и аноксичными зонами. При этом окисление органического субстрата, окисление и восстановление соединений азота происходит не последовательно (как в традиционных схемах), а циклически, небольшими порциями. В результате процессы нитри-денитрификации протекают практически одновременно, что позволяет удалять соединения азота без использования дополнительного источника органического субстрата.
Эта схема реализуется в аэротенках с организацией аноксичных и аэробных зон и с рециркуляцией иловой смеси между ними. Рециркуляция иловой смеси осуществляется из аэробной зоны в зону денитрификации эрлифтами.
В аноксичной зоне аэротенка нитри-денитрификатора предусмотрено механическое (погружными мешалками) перемешивание иловой смеси.

На рис.1 представлена принципиальная схема аэротенка нитри-денитрификатора, когда возврат иловой смеси из аэробной зоны в аноксичную осуществляется под гидростатическим давлением по самотечному каналу, подача иловой смеси из конца аноксичной зоны в начало аэробной производится эрлифтами или погружными насосами.
Исходная сточная вода и возвратный ил из вторичных отстойников подаются в зону дефосфатации (бескислородную), где происходит гидролиз высокомолекулярных органических загрязнений и аммонификация азотсодержащих органических соединений в отсутствии какого-либо кислорода.

Принципиальная схема аэротенка нитри-денитрификатора с зоной дефосфатации
I – зона дефосфатации; II – зона денитрификации; III – зона нитрификации, IV- зона отстаивания
1- сточная вода;

2- возвратный ил;

4- эрлифт;

6- иловая смесь;

7- канал циркуляционной иловой смеси,

8- очищенная вода.

Далее иловая смесь поступает в аноксичную зону аэротенка, где также происходит изъятие и деструкция органических загрязнений, аммонификация азотсодержащих органических загрязнений факультативными микроорганизмами активного ила в присутствии связанного кислорода (кислорода нитритов и нитратов, образующихся на последующей стадии очистки) с одновременной денитрификацией. Далее иловая смесь направляется в аэробную зону аэротенка, где происходит окончательное окисление органических веществ и нитрификация азота аммонийного с образованием нитритов и нитратов.

Процессы, протекающие в этой зоне, обуславливают необходимость интенсивной аэрации очищаемых сточных вод.
Часть иловой смеси из аэробной зоны поступает во вторичные отстойники, а другая – вновь возвращается в аноксичную зону аэротенка для денитрификации окисленных форм азота.
Эта схема в отличие от традиционных позволяет наряду с эффективным удалением соединений азота повысить эффективность изъятия соединений фосфора. За счет оптимального чередования аэробных и анаэробных условий при рециркуляции способность активного ила аккумулировать соединения фосфора возрастает в 5 -6 раз. Соответственно возрастает и эффективность его удаления с избыточным илом.
Однако в случае повышенного содержания фосфатов в исходной воде, для удаления фосфатов до величины ниже 0,5-1,0 мг/л, потребуется проведение обработки очищенной воды железо- или алюминий содержащим (например, оксихлорид алюминием) реагентом. Ввод реагента наиболее целесообразно производить перед сооружениями доочистки.
Осветленная во вторичных отстойниках сточная вода направляется на доочистку, затем на обеззараживание и далее в водоем.
Принципиальный вид комбинированного сооружения – аэротенка нитри-денитрификатора представлен на рис. 2.

Сооружения доочистки.

БИОСОРБЕР – установка для глубокой доочистки сточных вод. Более подробно описание и общие виды установок.
БИОСОРБЕР – см. в предыдущем разделе.
Применение биосорбера позволяет получить воду, очищенную до норм ПДК рыбохозяйственного водоема.
Высокое качество очистки воды на биосорберах позволяет использовать для обеззараживания стоков УФ установки.

Сооружения по обработке осадков.

Учитывая значительный объем осадков образующихся в процессе очистки стоков (до 1200 куб.м/сут), для уменьшения их объема необходимо использовать сооружения обеспечивающие их стабилизацию, уплотнение и механическое обезвоживание.
Для аэробной стабилизации осадков используются сооружения аналогичные аэротенкам со встроенным илоуплотнителем. Подобное технологическое решение позволяет исключить последующее загнивание образующихся осадков, а так же приблизительно в два раза уменьшить их объем.
Дальнейшее уменьшение объема происходит на ступени механического обезвоживания, предусматривающее предварительное сгущение осадков, их реагентную обработку, а затем обезвоживание на фильтр-прессах. Объем обезвоженного осадка для станции производительностью 7000 куб.м/сут составит приблизительно 5-10 куб.м/сут.
Стабилизированный и обезвоженный осадок направляется на хранение на иловых площадках. Площадь иловых площадок в этом случае составит приблизительно 2000 кв.м (производительность очистных сооружений 7000 куб.м/сут).

4.Конструктивное оформление очистных сооружений.

Конструктивно очистные сооружения механической и полной биологической очистки выполнены в виде комбинированных сооружений на базе нефтяных резервуаров диаметром 22 и высотой 11 м, закрытых сверху крышей и оборудованных системами вентиляции, внутреннего освещения и отопления (расход теплоносителя минимален, поскольку основной объем сооружения занимает исходная вода, имеющая температуру в пределах не ниже 12-16 град.).
Производительность одного подобного сооружения – 2500 куб.м/сут.
Аналогично выполнен аэробный стабилизатор со встроенным илоуплотнителем. Диаметр аэробного стабилизатора – 16 м для станций производительностью до 7,5 тыс куб.м/сут и 22 м – для станции производительностью 10 тыс. куб.м/сут.
Для размещения ступени доочистки – на базе установок БИОСОРБЕР БСД 0,6 , установок обеззараживания очищенных стоков, воздуходувной станции, лаборатории, бытовых и подсобных помещений требуется здание шириной 18 м, высотой 12 м и длинной для станции производительностью 2500 кубм/сут – 12 м, 5000 куб.м/сут – 18, 7500 – 24 и 10000 куб,м/сут – 30 м.

Спецификация зданий и сооружений:

1. комбинированные сооружения – аэротенки нитри-денитрификаторы диаметром 22м – 4 шт.;
2. производственно- бытовое здание 18х30 м с блоком доочистки, воздуходувной станцией, лабораторией и бытовыми помещениями;
3. комбинированное сооружение аэробный стабилизатор со встроенным илоуплотнителем диаметром 22м – 1 шт.;
4. галерея шириной 12 м;
5. иловые площадки 5 тыс. кв.м.

Сегодня речь в очередной раз пойдет на тему близкую каждому из нас без исключений.

Большинство людей, нажимая на кнопку унитаза не задумываются, что происходит с тем, что они смывают. Утекло и утекло, делов то. В таком большом городе как Москва в день в канализационную систему утекает не много ни мало четыре миллиона кубометров сточных вод. Это примерно столько же, сколько протекает воды в Москва-реке за день напротив Кремля. Весь этот огромный объем сточной воды нужно очищать и задача это весьма непростая.

В Москве действует две крупнейшие станции очистки сточных вод, примерно одинакового размера. Каждая из них очищает половину того, что "производит" Москва. Про Курьяновскую станцию я уже подробно рассказывал. Сегодня я расскажу про Люберецкую станцию - мы вновь пробежимся по основным этапам очистки воды, но еще и затронем одну весьма важную тему - как на станциях очистки борются с неприятными запахами с помощью низкотемпературной плазмы и отходов парфюмерной промышленности и почему эта проблема вообще стала актуальна как никогда.

Для начала немного истории. Впервые канализация "пришла" в район современных Люберец в начале ХХ века. Тогда были созданы Люберецкие поля орошения, на которых сточные воды, еще по старой технологии просачивались через землю и тем самым очищались. Со временем эта технология стала неприемлема для все возрастающего количества сточных вод и в 1963 году была построена новая станция очистки - Люберецкая. Чуть позже была построена еще одна станция - Новолюберецкая, фактически граничащая с первой и использующая часть ее инфраструктуры. По сути сейчас это одна большая станция очистки, но состоящая из двух частей - старой и новой.

Взглянем на карту - слева, на западе - старая часть станции, справа, на востоке - новая:

Площадь станции - огромная, по прямой из угла в угол около двух километров.

Как не сложно догадаться - от станции идет запах. Раньше он мало кого волновал, а сейчас эта проблема стала актуальна по двум основным причинам:

1)Когда станция была построена, в 60х, вокруг нее практически никто не жил. Рядом был небольшой поселок, где жили сами работники станции. Тогда эта местность была далеко-далеко от Москвы. Сейчас же идет очень активная застройка. Станцию фактически со всех сторон окружают новостройки и будет их еще больше. Новые дома строят даже на бывших иловых площадках станции (поля, на которые свозился ил оставшийся от переработки сточных вод). В результате жители близлежащих домов вынуждены периодически нюхать "канализационные" запахи, ну и естественно они постоянно жалуются.

2)Канализационные воды стали более концентрированные чем раньше, в советские времена. Произошло это из-за того, что объем используемой воды за последнее время сильно сократился, в то время как в туалет ходить меньше не стали, а даже наоборот - население выросло. Причин того, что "разбавляющей" воды стало намного меньше довольно много:
а)использование счетчиков - воду стали экономнее использовать;
б)использование более современной сантехники - все реже можно встретить текущий кран или унитаз;
в)использование более экономной бытовой техники - стиральные машины, посудомоечные машины и т.п.;
г)закрытие огромного количества промышленных предприятий, которые потребляли очень много воды - АЗЛК, ЗИЛ, Серп и Молот(частично) и т.п.
Как результат - если станция при строительстве рассчитывалась на объем 800 литров воды на человека в сутки, то сейчас реально этот показатель не больше 200. Повышение концентрации и снижение потока привело к ряду побочных эффектов - в канализационных трубах рассчитанных на больший поток стал откладываться осадок, приводящий к неприятным запахам. На самой станции стало больше пахнуть.

Для борьбы с запахом Мосводоканал, в ведении которого находятся очистные сооружения проводит поэтапную реконструкцию сооружений, применяя несколько разных способов избавления от запахов, про которые и пойдет рассказ ниже.

Давайте пойдем по порядку, а точнее по току воды. Сточная вода из Москвы поступает на станцию по Люберецкому канализационному каналу, представляющему собой огромный подземный коллектор заполненный сточными водами. Канал самотечный и почти на всем протяжении идет на очень малой глубине, а порой вообще фактически над землей. Его масштаб можно оценить с крыши административного здания очистных сооружений:

Ширина канала - около 15 метров(разделен на три части), высота - 3 метра.

На станции канал приходит в так называемую приемную камеру, откуда разделяется на два потока - часть идет на старую часть станции, часть на новую. Приемная камера выглядит так:

Сам канал приходит справа-сзади, а разделенный на две части поток уходит по зеленым каналам на заднем плане, каждый из которых может перекрываться так называемым шибером - специальным затвором (на фото - темные конструкции). Тут можно заметить первое нововведение для борьбы с запахами. Приемная камера полностью накрыта листами металла. Раньше она выглядела как "бассейн" заполненный фекальными водами, теперь же их не видно, естественно сплошное металлическое покрытие практически полностью перекрывает запах.

Для технологических целей был оставлен лишь совсем небольшой лючок, приподняв который можно насладиться всем букетом запахов.

Эти огромные шиберы позволяют перекрывать каналы идущие от приемной камеры в случае необходимости.

От приемной камеры идет два канала. Они тоже еще совсем недавно были открытыми, теперь же их полностью накрыли металлическим перекрытием.

Под перекрытием скапливаются газы, выделяющиеся из сточных вод. Главным образом это метан и сероводород - оба газа взрывоопасны при высоких концентрациях, поэтому пространство под перекрытием нужно обязательно вентилировать, но тут возникает следующая проблема - если просто поставить вентилятор, то весь смысл перекрытия просто пропадет - запах попадет наружу. Поэтому для решения проблемы МКБ "Горизонт" разработало и изготовило специальную установку для очистки воздуха. Установка находится в отдельной будочке и к ней идет вентиляционная труба от канала.

Данная установка - экспериментальная, для отработки технологии. В ближайшее время такие установки начнут массово ставить на очистных сооружениях и на канализационно-насосных станциях, которых в Москве более 150 штук и от которых тоже исходят неприятные запахи. Справа на фото - один из разработчиков и испытателей установки - Александр Позиновкий.

Принцип действия установки следующий:
в четыре вертикальные трубы из нержавеющей стали снизу подается загрязненный воздух. В этих же трубах находятся электроды, на которые несколько сот раз в секунду подается высокое напряжение(десятки тысяч вольт), в результате чего возникают разряды и низкотемпературная плазма. При взаимодействии с ней большинство пахнущих газов переходят в жидкое состояние и оседают на стенках труб. По стенам труб постоянно стекает тонкий слой воды, с которым эти вещества смешиваются. Вода циркулирует по кругу, резервуар для воды - синяя емкость справа, снизу на фото. Очищенный воздух выходит сверху из нержавеющих труб и просто выпускается в атмосферу.

Для патриотов - установка полностью разработана и создана в России, за исключением стабилизатора питания(снизу в шкафу на фото). Высоковольтная часть установки:

Так как установка экспериментальная - в ней имеется дополнительное измерительное оборудование - газоанализатор и осциллограф.

Осциллограф показывает напряжение на конденсаторах. Во время каждого разряда конденсаторы разряжаются и на осциллограмме хорошо виден процесс их заряда.

К газоанализатору идет две трубки - одна забирает воздух до установки, другая после. Кроме того есть краник, который позволяет выбрать ту трубку, которая подключается к датчику газоанализатора. Александр демонстрирует нам сначала "грязный" воздух. Содержание сероводорода - 10.3 мг/м3. После переключения крана - содержание падает практически до нуля: 0.0-0.1.

Далее подводящий канал упирается в специальную распределительную камеру(также накрытую металлом), где поток разделяется на 12 частей и идет далее в так называемое здание решеток, которое видно на заднем плане. Там сточная вода проходит самый первый этап очистки - удаление крупного мусора. Как не сложно догадаться из названия - для этого ее пропускают через специальные решетки с размером ячейки около 5-6 мм.

Каждый из каналов также перекрывается отдельным шибером. Вообще говоря, на станции их огромное количество - торчат тут и там

После очистки от крупного мусора вода попадает в песколовки, которые, как опять же не сложно догадаться из названия предназначены для удаления мелких твердых частиц. Принцип работы песколовок довольно прост - по сути это длинный прямоугольный резервуар, в котором вода движется с определенной скоростью, в результате песок просто успевает осесть. Также туда подается воздух, который способствует процессу. Снизу песок удаляется с помощью специальных механизмов.

Как часто бывает в технике - идея простая, а исполнение - сложное. Так и тут - визуально это самая "навороченная" конструкция на пути очистки воды.

Песколовки облюбовали чайки. Вообще чаек на Люберецкой станции оказалось очень много, но именно на песколовках их было больше всего.

Увеличил фотографию уже дома и посмеялся с их вида - забавные птички. Называются чайки озерные. Нет, темная голова у них не потому что они постоянно окунают ее туда, куда не надо, просто такая конструктивная особенность
Скоро им впрочем придется нелегко - многие открытые водные поверхности на станции будут накрыты.

Вернемся к технике. На фото - дно песколовки (не работающей в данный момент). Именно туда оседает песок и оттуда же и удаляется.

После песколовок вода снова поступает в общий канал.

Тут можно увидеть, как выглядели все каналы на станции, до того как их начали накрывать. Этот канал прямо сейчас накрывается.

Каркас варят из нержавейки, как и большинство металлических конструкций в канализации. Дело в том, что в канализации очень агрессивная среда - вода полная всяких веществ, 100% влажность, газы способствующие коррозии. Обычное железо очень быстро превращается в труху в таких условиях.

Работы ведутся прямо над действующим каналом - так как это один из двух основных каналов, то отключить его нельзя (москвичи ждать не будут:)).

На фото небольшой перепад уровня, около 50 сантиметров. Дно в этом месте сделано специальной формы, для гашения горизонтальной скорости воды. Как результат - очень активное бурление.

После песколовок вода поступает на первичные отстойники. На фото - на переднем плане камера, в которую поступает вода, из нее она попадает в центральную часть отстойника на заднем плане.

Классический отстойник выглядит так:

А без воды - так:

Грязная вода поступает из отверстия в центре отстойника и попадает в общий объем. В самом отстойнике взвесь содержащаяся в грязной воде постепенно оседает на дно, по которому постоянно перемещается илосгребатель, закрепленный на ферме, вращающейся по кругу. Скребок сгребает осадок в специальный кольцевой лоток, а из него, в свою очередь он попадает в круглый приямок, откуда откачивается по трубе специальными насосами. Излишки воды утекают в канал проложенный по кругу отстойника и оттуда в трубу.

Первичные отстойники - еще один источник неприятных запахов на станции, т.к. в них находится фактически грязная (очищенная только от твердых примесей) канализационная вода. Для того чтобы избавится от запаха Москводоканал решил накрыть отстойники, но тут встала большая проблема. Диаметр отстойника составляет 54 метра(!). Фото с человеком для масштаба:

При этом если делать крышу, то она должна во-первых выдерживать снеговую нагрузку зимой, во-вторых иметь только одну опору по центру - над самим отстойником опоры делать нельзя, т.к. там постоянно вращается ферма. В результате было принято элегантное решение - сделать перекрытие плавающим.

Перекрытие собрано из плавающих блоков из нержавеющей стали. Причем внешнее кольцо блоков закреплено неподвижно, а внутренняя часть вращается наплаву, вместе с фермой.

Такое решение оказалось очень удачным, т.к. во-первых отпадает проблема со снеговой нагрузкой, а во вторых не образуется объема воздуха, который пришлось бы вентилировать и дополнительно очищать.

По утверждениям Мосводоканала данная конструкция снизила выбросы пахнущих газов на 97%.

Данный отстойник был первым и экспериментальным, где была отработана данная технология. Эксперимент признан успешным и сейчас на Курьяновской станции уже накрывают подобным образом другие отстойники. Со временем все первичные отстойники будут накрыты подобным образом.

Однако, процесс реконструкции длительный - отключить всю станцию сразу невозможно, реконструировать отстойники можно только друг за другом, отключая по очереди. Да и деньги нужны немалые. Поэтому, пока не все отстойники накрыты применяют третий по счету способ борьбы с запахами - распыление нейтрализующих веществ.

Вокруг первичных отстойников были установлены специальные распылители, которые создают облако веществ нейтрализующих запахи. Сами вещества пахнут не сказать чтобы очень приятно или неприятно, но довольно специфично, впрочем их задача не замаскировать запах, а нейтрализовать его. К сожалению не запомнил конкретных веществ, которые применяются, но как сказали на станции - это отходы парфюмерной промышленности Франции.

Для распыления используются специальные форсунки, которые создают частицы диаметром 5-10 микрон. Давление в трубах если не ошибаюсь 6-8 атмосфер.

После первичных отстойников вода поступает в аэротэнки - длинные бетонные резервуары. В них подается огромное количество воздуха по трубам, а также содержится активный ил - основа всего метода биологической . Активный ил перерабатывает "отходы", при этом быстро размножается. Процесс аналогичен тому, что происходит в природе в водоемах, однако протекает во много раз быстрее из-за теплой воды, большого количества воздуха и ила.

Воздух подается из главного машинного зала, в котором установлены турбовоздуходувки. Три башенки над зданием - воздухозаборники. Процесс подачи воздуха требует огромного количества электричества, при этом прекращение подачи воздуха приводит к катастрофическим последствиям, т.к. активный ил очень быстро погибает, а его восстановление может занять месяцы(!).

Аэротэнки, как ни странно особо не источают сильных неприятных запахов, поэтому их накрывать не планируется.

На этой фотографии видно как грязная вода поступает в аэротэнк(темная) и смешивается с активным илом (коричневый).

Часть сооружений в настоящее время отключено и законсервировано, по причинам о которых я писал в начале поста - снижение потока воды в последние годы.

После аэротэнков вода попадает во вторичные отстойники. Конструктивно они полностью повторяют первичные. Их назначение - отделить активный ил от уже очищенной воды.

Законсервированные вторичные отстойники.

Вторичные отстойники не пахнут - по сути тут уже чистая вода.

Вода собираемая в кольцевой лоток отстойника утекает в трубу. Часть воды проходит дополнительное УФ обеззараживание и сливается в речку Пехорку, часть же воды по подземному каналу идет до Москва-реки.

Осевший же активный ил используется для получения метана, который потом хранится в полуподземных резервуарах - метантэнках и используется на собственной ТЭЦ.

Отработавший ил отправляется на иловые площадки в подмосковье, где его дополнительно обезвоживают и либо захоранивают, либо сжигают.

С помощью канализационных очистных сооружений осуществляется отвод хозяйственных, атмосферных и промышленных стоков. Ошибки в их проектировке и строительстве чреваты многими негативными последствиями.

Как работает канализация

Состоят локальные очистные сооружения канализации из ряда отдельных модулей.

Несмотря на то, что набор блоков может отличаться, алгоритм работы у всех систем одинаковый:

1. Вначале поступившие внутрь стоки проходят механическую очистку. Это позволяет извлечь крупные частицы минерального и органического происхождения. Приспособления применяются самые простые – решётки и сита. Чтобы отфильтровать менее крупные фракции (стеклянный бой, песок, шлак), используются песколовки. Благодаря мембранным приспособлениям достигается более тщательная чистка. Отстойник позволяет выявить взвешенные компоненты – в основном речь идет о минеральных примесях.
2. Далее в работу вступают очистные сооружения биологической очистки. Чтобы разложить органические соединения на отдельные компоненты, используют бактерии повышенной активности. Жидкие составляющие проходят через биофильтр, что позволяет получить ил и газообразные соединения.
3. Последним этапом работы локальных канализационных очистных сооружений является обеззараживание отходов химическим путем. Выходящая наружу жидкость с точки зрения санитарных норм вполне подходит для технического использования.

Разновидности канализационных систем

Разработка местных очистных сооружений осуществляется до того, как будут проводиться основные строительные мероприятия. Перед началом проектирования проводится подбор наиболее оптимальной системы, учитывая ее назначение, характер стоков и их объем.

Давайте рассмотрим, как устроена канализация в городе . В настоящее время существуют следующие виды очистных сооружений:

• Локальные.
• Индивидуальные (автономные).
• Блоки и модули.

Локальные очистные сооружения

Локальный тип очистных сооружений позволяет собирать и очищать стоки на отдельных объектах. В зависимости от типа обслуживаемых зданий, локальные системы делятся на хозяйственно-бытовое и промышленные. Традиционное устройство очистных сооружений предусматривает постепенное снижение скорости сточных вод по мере их удаления от точки сброса. При этом твердые фракции постепенно выпадают в осадок, образуя на дне трубы налет. Для удаления оставшихся примесей используются системы доочистки.

Принцип работы очистных сооружений канализации классического типа подразумевает наличие достаточно габаритных ёмкостей (или – отстойников). Они нужны для отстаивания отходов. Подобные системы очистных сооружений практически не применяются для оснащения небольших частных построек. Как показал опыт эксплуатации локальных очистных сооружений, что эти конструкции больше всего подходят для небольших населенных пунктов, в которых отсутствуют централизованные канализационные магистрали.

Септики

Данные приспособления широко применяются при устройстве очистных сооружений канализации автономного типа. Как правило, речь идет о загородных домах. Важно понимать принцип работы автономной канализации , если вы собираетесь ее самостоятельно делать или обслуживать.

Сами конструкции представляют собой пластиковые баки, и обладают целым рядом полезных качеств:

• Небольшой вес. Это облегчает транспортировку и монтаж септиков. При этом не требуются никакая подъемная спецтехника.
• Стойкость по отношению к агрессивным средам. Содержащиеся внутри стоки не повреждают емкости.
• Инертность к коррозии. Засыпанный землей септик не ржавеет.
• Хорошие прочностные характеристики.

Производители септиков предоставляют инструкцию, из чего состоят очистные сооружения. Внутри емкости может быть различное количество секций, каждая из которых выполняет отдельную функцию. Это могут быть отстойники, биологические или механические фильтры. Септиками обычно комплектуются приватные очистные сооружения. Они очень просты в обслуживании и эксплуатации, демонстрируя отличную долговечность. Схема канализации может быть полностью автономной. Для улучшения степени очищения отходов в состав конструкция очистных сооружений вводят дополнительные секции. Наиболее популярный вариант – фильтрационные и аэрационные поля.

Аэротенки

Эти приспособления входят в состав габаритных промышленных очистных сооружений канализации. Их функция состоит в переработке заводских и фабричных отходов. Аэротенки представляют собой емкости больших объемов, в которых вода перемешивается с активным илом.

Чтобы повысить скорость реакции, жижу обогащают кислородом. Бывают случаи, когда аэротенки включаются в состав автономных канализаций загородных построек. Для этих целей были разработаны портативные баки, которые для удобства устанавливают внутри септиков. Для повышения эффективности аэротенков их могут комплектовать специальными уловителями, позволяющими выводить из отходов жир и нефтепродукты.

Биологические фильтры

В составе канализационных конструкций часто присутствуют биологические фильтры. Как правило, речь идет о встроенных элементах. Биофильтрами обычно усиливают локальные очистные системы. Основным активным веществом для биологической фильтрации выступают специальные бактерии, благодаря которым существенно убыстряется процесс разложения отходов. В результате получается достаточно чистая вода, в составе которой отсутствуют вредные для окружающей среды компоненты. Ее разрешается сливать в грунт или ближайший водоем.

Ливневки

Целью очистных сооружений является выведение из стоков вредных примесей неорганического и органического характера. После этого отфильтрованную воду разрешается применять для полива городов и полей. Сбор, транспортировка и очищение талых и дождевых вод осуществляется посредством ливневой канализационной системы. Традиционные канализационные магистрали для этих целей не предназначены.

Благодаря ливневой системе очистных сооружений канализации достигается защита фундаментов, дорожных покрытий и газонов. Если все сделать правильно, приусадебная территория не будет подтапливаться весной и во время сильных дождей. Излишки воды посредством системы желобов и труб отводятся внутрь общего коллектора. Согласно нормативам, ливневку необходимо монтировать ниже уровня промерзания замели, чтобы она смогла бесперебойно функционировать в любое время года. В состав системы входят фильтры для устранения мелких фракций (песка, частиц стекла, каменной крошки и т.п.). Как результат, коллектор принимает очищенную воду.

В тех случаях, когда необходима более тонкая очистка стоков, водные очистные сооружения дополняются сорбционными модулями и фильтрами удаления нефтепродуктов. Это позволяет добиться такого уровня чистоты отходов, что готовую жидкость можно будет сливать в водоемы или использовать для орошения огородов и клумб. Обслуживание ливневых конструкций подразумевает периодическую замену фильтрационных картриджей.

Автономные системы

По своей конструкции автономные канализационные системы очень похожи на локальные очистные сооружения. Хотя определенные отличия, безусловно, имеются. К этому виду очистных сооружений сточных вод относят септики и емкости для аккумуляции отходов. Вначале сточные воды накапливаются внутри системы, а после проходят процедуру фильтрации.

Блоки и модули

Благодаря блочным и модульным разновидностям очистных сооружений достигается более глубокая очистка отходов. Как правило, конструкциями данного типа оснащаются заводы, фабрики и промышленные цеха.

Использование блоков и модулей позволяет достигать следующих целей:

• Высокое качество итогового результата очистки.
• Уменьшение процента иловых отложений в очищенной воде.
• Защита окружающей среды от вредного воздействия.
• Возможность повторного использования очищенной воды.

Блочные и модульные системы превосходят простейшие очистные сооружения в плане эффективности и производительности. Их потенциала вполне хватает, чтобы обслуживать все дома в районе. Блоки и модули хорошо справляются с температурными колебаниями, и могут применяться в местностях с суровым климатом.

Какой вариант лучше

Для того, чтобы определиться с разновидностью очистной системы, рекомендуется ориентироваться на следующие критерии:

1. Суммарный объем стоков, вырабатываемый данным объектом в течении суток.
2. Где находятся очистные сооружения – под землей или на ее поверхности. Местности с высоким уровнем подземных вод требуют использования поверхностных коммуникаций.
3. Из чего состоят очистные сооружения: перечень отдельных секций обычно содержится в сопроводительной инструкции.
4. Специфика монтажа очистных сооружений. Для самостоятельной установки более всего подходят пластиковые септики.

Отдельные разновидности работают в полностью автономном режиме. Другие модели очистных сооружений нуждаются в электрическом питании. По ходу сооружения необходимо учитывать существующие санитарные нормативы. Те конструкции, которые обслуживаются ассенизаторской машиной, нуждаются в обустройстве свободного подъезда.

Специфика проектирования

В процессе составления проекта очистных конструкций обязательно просчитываются все риски, способные повлиять на эффективность системы. Учета требует и существующая законодательная база, где прописаны все основные требования по защите природной среды. Очистные сооружения разрешается размещать исключительно в пределах санитарно-защищённых зон.

По ходу работы над проектом следует иметь в виду следующие моменты:

• Габариты и объём системы.
• Наиболее подходящая модель.
• Глубина прохождения грунтовых вод.
• Уровень промерзания земли на участке.
• Производительность модуля.
• Тип очищающих приспособлений.
• Специфика монтажных мероприятий.

Во избежание претензий со стороны санитарно-разрешительных инстанций, следует обзавестись рядом документов:

• Договором о приобретении или аренде земли.
• Чертежом установки коммуникаций и блоков системы.
• Результатами проверок и инспекций.
• Техническими условиями эксплуатации водных ресурсов.
• Информацией о количестве расхода воды.
• Подробным описанием очистных сооружений.

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.