Текст
::
I
• ** Ол I'V<y'> 2?Ж&' ^ЧгЛмЛч.' <Avwi'iPMW>‘{^wp’>k
C.B. Яковлев, Ю.М.Ласков
WK»
КАНАЛИЗАЦИЯ
С. В. Яковлев, чл.-корр. АН СССР
Ю. М. Ласков, д-р техн, наук, проф.
КАНАЛИЗАЦИЯ
(водоотведение и очистка
сточных вод)
ИЗДАНИЕ СЕДЬМОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено
Управлением руководящих кадров н учебных заведений Ми-
нистерства строительства предприятий тяжелой индустрии
СССР в качестве учебника для строительных техникумов по
специальности «Строительство водопроводных и канализа-
ционных сетей и сооружений»
МОСКВА
СТРОЙИЗДАТ
1987
ББК 38.761.2
Я 47
УДК 626.2(075.32)
Рецензент — кафедра водоснабжения и канализации
Горьковского инженерно-строительного института
им. В, П. Чкалова,
Яковлев С. В., Ласков Ю. М.
Я 47 Канализация: (Водоотведение и очистка сточ-
ных вод): Учеб, для техникумов. — 7-е изд., перо-
раб. и доп. — М.: Стройиздат, 1987. — 319 с.: ил.
Рассмотрены основные вопросы проектирования, устройства и экс-
плуатации систем канализации населенных пунктов и промышленных
предприятий. Дана классификация систем канализации, приведены
схемы канализационных сетей, их гидравлический расчет и конструк-
ции. Описаны современные методы очистки сточных вод. Отражены
достижения науки и техники в области канализации.
Для учащихся строительных техникумов, обучающихся по специ-
альности «Строительство водопроводных и канализационных сетей и
сооружений».
Я
3206000000—422
047(01) —87
ББК 38.761.2
173 — 87
© Стройиздат, 1978
© Стройиздат, 1987, с изменениями
Предисловие
,3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Интенсивное развитие промышленности, рост городов и других
населенных пунктов, повышение степени их благоустройства требу-
ют решения проблемы предотвращения отрицательного воздействия
деятельности человека на окружающую природную среду.
В Основных направлениях экономического и социального раз-
вития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года, утверж-
денных XXVII съездом КПСС, значительное внимание уделено воп-
росам охраны окружающей среды, рациональному использованию и
воспроизводству природных ресурсов. Предусматривается проведе-
ние мероприятий, обеспечивающих охрану водных источников от
загрязнения и истощения; увеличение мощностей систем оборотного
и повторного использования вод, разработка и внедрение на пред-
приятиях бессточных систем водопользования. Во многих отраслях
промышленности намечено максимально использовать оборотные
воды в технологических процессах. Несмотря на рост производст-
ва, необходимо обеспечить сокращение сброса производственных
сточных вод в водоемы за счет направленного изменения техноло-
гии и уменьшения расхода свежей воды на производственные нуж-
ды. Предусмотрен комплекс мероприятий по внедрению малоотход-
ных технологических процессов, бессточных систем канализации
промышленных предприятий, по разработке новых экономичных ме-
тодов очистки производственных и городских сточных вод, по изго-
товлению серийного оборудования для очистных сооружений.
Начаты работы по созданию на предприятиях ряда отраслей
промышленности (химической, целлюлозно-бумажной, нефтехимичес-
кой и др.) замкнутых систем водного хозяйства без сброса сточ-
ных вод. Намечается значительно расширить работы по замене
водных технологических процессов на безводные, что также будет
способствовать уменьшению количества сбрасываемых сточных вод.
На городских канализационных очистных сооружениях предусмат-
ривается осуществлять глубокую очистку сточных вод, что позво-
лит использовать эти воды для охлаждения оборудования на мно-
гих предприятиях отраслей промышленности и уменьшить тем са-
мым потребление свежей питьевой и технической воды.
Учебник «Канализация» написан в соответствии с утвержден-
ной программой. Материал в учебнике представлен в таком объеме,
чтобы учащийся в процессе изучения предмета мог освоить основы
канализации и использовать полученные знания в своей практичес-
кой работе.
Авторы приносят благодарность рецензенту книги проф.
В. В. Найденко за ряд замечаний, сделанных при просмотре руко-
писи.
4
Введение
ВВЕДЕНИЕ
Канализация — это комплекс инженерных сооружений и сани-
тарных мероприятий, обеспечивающих сбор и удаление за пределы
населенных пунктов и промышленных предприятий загрязненных
сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание. Основ-
ные загрязнения сточных вод — физиологические выделения чело-
века и животных, отходы и отбросы, получающиеся при мытье
продуктов питания, посуды, помещений, стирке белья, а также об-
разующиеся в технологических процессах на промышленных пред-
приятиях. Бытовые и многие производственные воды содержат зна-
чительное количество органических веществ, которые могут загни-
вать, что очень опасно для людей, животных и рыб.
Для поддержания санитарного благополучия необходимо уда-
лять сточные воды с территории населенных пунктов, чтобы не
загрязнять окружающую местность и водоемы. Наиболее совершен-
ной является система удаления загрязненных сточных вод за пре-
делы населенных мест по закрытым подземным трубопроводам. Та-
кая система удаления сточных вод была известна много веков на-
зад в Египте и Индии. В VI в. до н. э. в Риме был построен
канализационный коллектор, который частично сохранился и ис-
пользуется в наше время.
Каналы для отведения сточных вод строились и в Древней
Руси. В Новгороде на Ярославском дворище в XII в. был устроен
перекрытый толстыми обтесанными пластинами деревянный канал,
имеющий высоту в четыре бревна.
В Московском Кремле примерно в 1367 г. была проложена во-
досточная труба для отвода дождевых вод в Москву-реку. Позд-
нее в XVII в. загрязненные от бань, скотного двора и некоторых
кустарных производств воды Кремля по каменным каналам спуска-
лись в р. Неглинку.
В Петербурге в начале XVIII в. для отведения дождевых вод
устраивали большей частью каналы из дерева, а в 1770 г. было
начато строительство водостоков из кирпича в центральной части
города.
Интенсивное строительство канализаций в Европе началось лишь
в XIX в. К 1833 г. в Англии канализации были построены более
чем в 50 городах. В Германии такое же число канализаций постро-
или к 1870 г. В США к 1902 г. было канализовано около 1000 горо-
дов. Однако построенные в Европе и Америке канализации слу-
жили лишь для отвода сточных вод и сброса их в водоем без
Введение
5
очистки, что привело к резкому загрязнению водоемов. Особенно
серьезные затруднения в связи с загрязнением водоемов возникли
в Англии из-за маловодности рек, протекающих по территории стра-
ны, поэтому там еще в 1861 г. был принят закон об очистке сточных
вод перед спуском их в реки.
К 1917 г. в России канализацию имели только 18 городов с
протяженностью сетей около 1500 км и пропускной способностью
150 тыс. м3/сут. После Великой Октябрьской социалистической ре-
волюции началось интенсивное строительство канализаций в городах
и на промышленных предприятиях. К 1932 г. канализация была
построена в 55 городах с протяженностью сетей 3200 км и про-
пускной способностью 575 тыс. м3/сут.
В послевоенные годы развитие промышленности и городского
хозяйства, в том числе и строительство канализации, значительно
возросло. Так, в 1958 г. канализацию имели' 1022 города и рабочих
поселка; протяженность сети составляла 19 тыс. км, а пропускная
способность 12,6 млн. м3/сут. Получили широкое распространение
индустриальные методы строительства сетей и сооружений из сбор-
ных железобетонных элементов. Стало возможным комплексное ре-
шение проблем благоустройства промышленных районов. Все возра-
стающий объем сточных вод потребовал значительного увеличения
объема строительства новых канализационных сооружений и ре-
конструкции существующих.
В 1970 г. Верховным Советом СССР был принят Закон об ос-
новах водного законодательства Союза ССР и союзных республик.
Этот Закон призван способствовать эффективному, научно обосно-
ванному использованию вод для нужд населения и народного хо-
зяйства и охране их от загрязнения, засорения и истощения. Важ-
нейшими государственными актами, посвященными охране вод от
загрязнения, явились постановления Совета Министров СССР «Об
усилении государственного контроля за использованием подземных
вод и мероприятиях по их охране» (1959) и «О мерах по упорядо-
чению использования и усилению охраны водных ресурсов СССР»
(1960).
Принятый Верховным Советом СССР Закон об охране окружаю-
щей среды и постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР
«Об усилении охраны природы и улучшении использования природ-
ных ресурсов» (1972) конкретрго определяют обязанности мини-
стерств и ведомств по строительству необходимых сооружений и
осуществлению охранных мероприятий.
В 1978 г. ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли поста-
новление «О дополнительных мерах по усилению охраны природы
6
Введение
и улучшению использования природных ресурсов». В последние
годы принят ряд постановлений ЦК КПСС и Совета Министров
СССР, касающихся мер по предотвращению загрязнений бассейнов
оз. Байкал, рек Волги и Урала, Черного, Азовского, Балтийского и
Каспийского морей.
Коренным вопросом экономической политики нашей партии яв-
ляется ускорение научно-технического прогресса, чему было посвя-
щено совещание, проведенное в ЦК КПСС 11 июня 1985 г. Одн )
из основных направлений научно-технического прогресса — создание
малоотходных и безотходных технологических процессов. В обла-
сти очистки сточных вод таким направлением является разработка
канализационных систем с минимальным сбросом сточных вод в во-
доем или без сброса — бессточных.
В последние годы в нашей стране ведется интенсивное строи-
тельство канализационных очистных сооружений для городов и
промышленных предприятий. В среднем в год строится не менее
1000 очистных сооружений. Ускоренными темпами строятся малые
канализационные компактные очистные сооружения в сельской ме-
стности, в санаториях, домах отдыха, пансионатах и пр.
В Москве, как и в других городах, построен ряд очистных стан-
ций для очистки бытовых и производственных сточных вод. К чис-
лу крупнейших станций относятся объединение Курьяновских стан-
ций аэрации производительностью 3000 тыс. м3/сут. Эта станция
самая крупная в Европе. В 1963 г. пущена в эксплуатацию Любе-
рецкая станция аэрации производительностью 1500 тыс. м3/сут.
В конце 1984 г. пущена в эксплуатацию вторая очередь этой стан-
ции производительностью 500 тыс. м3/сут.
Важная роль в дальнейшем развитии канализационной техники
и ее научных основ принадлежит научно-исследовательским инсти-
тутам и вузам (ВНИИ ВОДГЕО, Академии коммунального хозяй-
ства им. К. Д. Памфилова, МИСИ им. В. В. Куйбышева, ЛИСИ и
др.), а также специализированным проектным институтам Союзво-
доканалпроекту, Гипрокоммунводоканалу, МосводоканалНИИпроек-
ту и др., ведущим научные и проектные разработки новых, эффек*
тивных методов транспортирования и очистки сточных вод.
РАЗДЕЛ I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КАНАЛИЗАЦИИ
ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ И СХЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ
§ 1. Назначение канализации и виды сточных вод
В населенных пунктах и на промышленных предприя-
тиях образуются загрязнения, связанные с повседневной
деятельностью человека. К загрязнениям относятся фи-
зиологические отбросы, получающиеся в результате об-
менных процессов в организме человека и животных, а
также загрязненные воды от бань, прачечных, душей,
мытья продуктов питания, посуды, помещений, улиц и пр.
Загрязнения по своему происхождению могут быть
органические и минеральные. Органические загрязнения
способны разрушаться до конечного продукта распада,
превращаясь в минеральные соли. Органические вещест-
ва — хорошая питательная среда для различных бакте-
рий, в том числе болезнетворных (патогенных), вызыва-
ющих инфекционные заболевания, поэтому нельзя допус-
кать, чтобы отбросы органического происхождения на-
капливались на поверхности или в глубине почвы и в
водоемах. Необходимо своевременно удалять эти отбро-
сы с территории населенного пункта или промышленного
предприятия и обезвреживать их. Сточные воды перед
спуском в водоем следует очищать и обезвреживать, ина-
че водоем загрязняется на значительном расстоянии от
места их сброса.
Канализационные сети и сооружения служат для при-
ема, транспортирования, очистки сточных вод до необхо-
димой степени и утилизации полезных веществ, содержа-
щихся в них и в осадке (получаемом при очистке сточ-
ных вод), и сброса очищенных вод в водоем.
Сточные воды подразделяются на бытовые (хозяйст-
венно-фекальные) , производственные (промышленные)
и дождевые (атмосферные).
К бытовым сточным водам относятся воды, поступа-
ющие от раковин, умывальников, ванн, трапов и пр. (хо-
зяйственные воды); из санитарных узлов, т. е. загрязнен-
ные в основном физиологическими отбросами (фекаль-
ные воды); из бань, прачечных, душевых помещений,
после мытья помещений и т. д.
8
Глава 1. Системы и схемы канализации
Бытовые воды содержат крупные нерастворенные ве-
щества — остатки пищи, овощей, тряпки, песок, фекалии,
загрязнения органического и минерального происхожде-
ния в нерастворенном, коллоидном и растворенном со-
стояниях, а также различные бактерии, в том числе
болезнетворные, поэтому они наиболее опасны с санитар-
ной точки зрения. Количество загрязнений, приходящееся
на единицу объема бытовой воды, зависит от степени их
разбавления водопроводной водой: чем больше воды
расходует один житель, пользующийся канализацией,
тем меньше концентрация загрязнений сточных вод.
К производственным сточным водам относятся воды,
использованные в процессах производства и загрязнен-
ные теми или иными примесями. По составу они могут
быть весьма разнообразными. В зависимости от вида
обрабатываемого сырья и технологического процесса
производства количество загрязнений в этих водах резко
изменяется. Производственные сточные воды подразде-
ляются на загрязненные и незагрязненные. Загрязненные
производственные сточные воды могут содержать примеси
органического или минерального происхождения; неза-
грязненные содержат мало примесей, поэтому их можно
без очистки спускать в водоемы или дождевую сеть либо
использовать повторно, если позволяют условия техноло-
гии производства.
Дождевые воды образуются вследствие выпадения
атмосферных осадков в виде дождя или таяния снега,
которые смывают загрязнения на территории города или
промышленного предприятия. Воды после поливки улиц
и зеленых насаждений по составу загрязнений близки к
атмосферным и поэтому удаляются вместе с ними.
В настоящее время от населенных пунктов и промыш-
ленных предприятий приходится отводить смесь бытовых
и производственных, а иногда и дождевых вод. Такие во-
ды называются городскими сточными водами.
§ 2. Схемы канализационной сети населенных
пунктов и промышленных предприятий
Схема канализации зависит от принятой системы ка-
нализации и является конкретным технически и экономи-
чески обоснованным решением по выбору и размещению
$ 2. Схемы канализационной сети населенных пунктов
9
комплекса инженерных сооружений для приема» транс-
портирования, очистки сточных вод и выпуска их в водое-
мы или для последующего использования в каких-либо
целях, В необходимых случаях разрабатывается несколь-
ко вариантов схемы канализации.
Канализационная сеть состоит из следующих основ-
ных элементов: 1) внутренние домовые или внутренние
цеховые канализационные устройства; 2) наружная вну-
триквартальная или дворовая канализационная сеть;
3) наружная уличная канализационная сеть; 4) насосные
станции и напорные водоводы; 5) сооружения для очист-
ки сточной воды; 6) устройство для выпуска воды в во-
доем.
внутридомовая и внутрицеховая канализация прини-
мает и отводит загрязненные воды за пределы здания до
первого наружного внутриквартального или дворового
колодца. В жилых и общественных зданиях приемниками
(рис. 1,1) служат умывальники, раковины, унитазы /,
писсуары, мойки, трапы и т, д,, из которых сточная вода
по отводным линиям 2 самотеком поступает в стояки 3 и
далее через выпуск 5 отводится за пределы здания до
наружного внутриквартального или дворового смотрово-
го колодца 6. Прочистку трубопроводов производят че-
рез ревизию 4.
В канализационной сети могут скапливаться вредные
газы. Для того чтобы эти газы не поступали во внутрен-
ние помещения, в приемниках сточных вод устанавлива-
ют гидравлические затворы. Стояки в зданиях выводят
через чердачные помещения выше крыши. Они создают
в канализационной сети условия для обмена воздуха,
т. е. вентиляцию сети. Необходимые условия для тяги
обеспечиваются вследствие разности температур наруж-
ного воздуха и воздуха внутри помещений.
В производственных помещениях сточные воды посту-
пают в специальные приемники в виде лотков, трапов,
воронок, устанавливаемых возле производственных ап-
паратов и машин, от которых отводятся сточные воды.
Наружная канализационная сеть начинается от пер-
вого выпускного колодца. В зависимости от расположе-
ния на территории населенного пункта или промышлен-
ного предприятия канализационная сеть называется дво-
ровой, внутриквартальной, заводской или уличной.
10
Глава I. Системы и схемы канализации
Рис. 1.1. Схема внутренней
канализации
Дворовая канализаци-
онная сеть (рис. 1.2) за-
канчивается контрольным
колодцем, который устра-
ивают во дворе перед крас-
ной линией застройки
квартала. Из дворовой
или внутриквартальной
сети сточная вода через
соединительную ветку по-
ступает в уличную кана-
лизационную сеть. Внут-
риквартальной называется
сеть, укладываемая внут-
ри квартала. Она объе-
диняет выпуски от отдель-
ных зданий. Заводская
сеть принимает воды из
зданий и цехов промыш-
ленных предприятий.
Уличной сетью называ-
ют разветвленную систему канализационных трубопрово-
дов, принимающих сточные воды от дворовых и внутри-
квартальных сетей и предназначенных для транспорти-
рования сточных вод в пределах населенного пункта.
В соответствии с рельефом местности всю канализуе-
мую территорию делят на бассейны канализования. Бас-
сейном канализования называют часть канализуемой
территории, ограниченную водоразделами. Сточные воды
уличной канализационной сети одного бассейна собира-
ются в один или несколько коллекторов и отводятся за
пределы бассейна.
Канализование территории промышленных предприя-
тий принципиально мало отличается от канализования
населенного пункта. Однако в состав сточных вод про-
мышленных предприятий входят самые разнообразные
химические соединения, реакция между которыми может
оказаться не только нежелательной, но и небезопасной.
В связи с этим на территории промышленных предприя-
§ 2. Схемы, канализационной сети населенных пунктов
11
Рис. 1.2. Дворовая канализационная сеть
тий иногда приходится устраивать несколько канализа-
ционных сетей.
Схема канализации на плане включает основные сети
и сооружения городской или промышленной канализации
(сеть, насосные станции, очистные сооружения). Выбор
той или иной схемы канализации представляет собой
весьма трудную задачу, правильное решение которой
зависит от степени учета многих местных факторов:
рельефа местности, грунтовых условий, расположения
очистных сооружений, мощности водоема, куда спускают
12
Глава 1. Системы и схемы канализации
Рис. 1.3. Общая схема канализации населенного пункта
ГНС — главная насосная станция; РСП — районная станция перекачки; ОС—
очистные сооружения; / — границы города; 2 — границы бассейнов канализо-
вания; 3 — уличная сеть; 4 — коллекторы; 5 — главный коллектор; 6 — напор-
ный водовод; 7 — выпуск в водоем; 8 — аварийный выпуск
сточные воды, и др. На выбор схемы канализационной
сети промышленного предприятия, кроме того, влияет
расположение подземных коммуникаций (водопровод,
газопровод, водостоки, технологические трубопроводы).
На рис. 1.3 представлена общая схема канализации
населенного пункта. Сточные воды бассейнов канализо-
вания I и 7/, собираемые главным коллектором, можно
транспортировать к главной насосной станции самоте-
ком. С площади бассейна III сточные воды невозможно
спустить самотеком сразу в главный коллектор. В точке,
где коллектор имеет большую глубину, устраивают рай-
онную станцию, перекачивающую сточные воды по на-
порному водоводу в главный коллектор и далее на очи-
стные сооружения.
Коллектором называется канализационный трубопро-
вод, собирающий сточные воды от двух и более уличных
линий. Коллекторы могут идти от бассейна канализова-
ния, объединять несколько бассейнов (так называемые
главные коллекторы) или отводить воды за пределы на-
селенного пункта (загородные отводные коллекторы).
Сточные воды транспортируются по коллекторам в
основном самотеком. Однако при большом заглублении
коллектора в пониженных точках местности устраивают
$ 2. Схемы канализационной сети населенных пунктов
13
станции перекачки для подъема сточных вод на более
высокую отметку, откуда они транспортируются самоте-
ком. Для перекачки сточных вод сооружают канализа-
ционные насосные станции.
Очистные сооружения предназначены для очистки
сточных вод и обработки осадков. Необходимая степень
их очистки определяется расчетом. Канал или трубопро-
вод, по которому очищенные сточные воды отводятся от
очистных сооружений в водоем, называется выпуском.
Выпуски, необходимые для сброса сточных вод в водоем
без очистки в случае аварии на сети или на насосной
станции, называются аварийными.
Ввиду большого разнообразия местных условий труд-
но дать какие-либо типовые схемы канализационной се-
ти. Однако можно выделить простейшие, которые в том
или ином сочетании встречаются на практике.
1. Перпендикулярная схема (рис. 1.4, а), когда кол-
лекторы отдельных бассейнов или уличные сети прокла-
дывают перпендикулярно направлению движения воды в
водоеме. Такую схему применяют главным образом для
отвода атмосферных и незагрязненных производственных
вод, не требующих очистки.
2. Пересеченная схема (рис. 1.4,6), при которой кол-
лекторы бассейнов канализования, прокладываемые
перпендикулярно водоему, перехватываются главным
коллектором, прокладываемым параллельно реке. Эта
схема может применяться в местностях с резко выра-
женным уклоном к водоему в тех случаях, когда все
сточные воды необходимо подвергать очистке.
3. Веерная, или параллельная схема (рис. 1.4, в),
когда вследствие больших уклонов местности в направ-
лении к водоему коллекторы прокладывают параллельно
друг другу под некоторым углом к реке. Эти коллекторы
также перехватываются главным коллектором, отводя-
щим сточные воды за пределы населенного пункта на
очистные сооружения.
4. Зонная, или поясная схема (рис. 1.4, г), при кото-
рой канализационная городская сеть разбивается на не-
сколько зон. При двухзонной схеме, ввиду того что сточ-
ные воды нельзя транспортировать на очистные сооруже-
ния самотеком, на нижнем перехватывающем коллекто-
ре устраивают насосную станцию, перекачивающею
14
Глава I. Системы и схемы канализации
Границы
110
,118
i 114
106
Рис. 1.4. Схемы канали-
зационных сетей городов
/, 2, 3 — коллекторы № 1, 2.
3; 4 — напорный водовод;
5, 12 — выпуски; 6 — север-
ный коллектор; 7 и 9 — глав-
ные коллекторы верхней и
нижней зоны; 8 — парковый
коллектор; 10 — отводной ка-
нал; 11 — напорный водовод;
НС — насосная станция;
ОС — очистные сооружения
сточные воды из коллектора нижней зоны в коллектор
верхней зоны, по которому сточные воды спускаются на
очистные сооружения самотеком.
5. Радиальная, или децентрализованная схема (рис.
1.4,5), при которой сточные воды поступают на раздель-
ные очистные сооружения децентрализованным путем.
Такое решение может быть принято при сравнительно
плоском рельефе местности и при канализации больших
городов.
Схемы канализационной сети промышленных пред-
§ 3. Системы канализации
!5
приятий аналогичны схемам канализационной сети на-
селенных пунктов. Учитывая разнообразный состав про-
изводственных сточных вод и различную степень их за-
грязненности, зачастую целесообразно устраивать на
территории промышленного предприятия несколько са-
мостоятельных канализационных сетей.
§ 3» Системы канализации
В зависимости от условий поступления сточных вод в
сеть и транспортирования по ней вод различных катего-
рий применяют раздельную, неполную раздельную, об-
щесплавную, полураздельную и комбинированную систе-
мы канализации.
Если в одну канализационную сеть поступают сточные
воды всех трех категорий (бытовые, производственные и
атмосферные), то такая система называется общесплав-
ной. Если же все перечисленные воды отводят по само-
стоятельным сетям или устраивают две сети (бытовую
и производственно-дождевую либо производственно-бы-
товую и дождевую), то система носит название раздель-
ной. Раздельные системы, в свою очередь, подразделя-
ются на полные и неполные. Если одновременно строят
все указанные сети, то система называется полной раз-
дельной; если строят одну из них — сеть бытовых вод, а
атмосферные воды неорганизованно поступают в водоем,
то система называется неполной раздельной.
В первую очередь строят наиболее необходимые сети,
например сначала бытовую и производственную, а затем
уже дождевую. Возможны случаи, когда для промыш-
ленных предприятий важнее в первую очередь построить
сеть производственно-дождевую.
При полураздельной системе обязательно строят две
сети: одну — для отведения бытовых и производственных
вод, другую — для атмосферных. При дождях небольшой
силы атмосферные воды поступают через специальные
сооружения в бытовую сеть. В этом случае атмосферные
воды, смывающие грязь с поверхности улиц, направля-
ются совместно с бытовыми на очистные сооружения.
При больших дождях основная масса атмосферной воды
не попадает в бытовую сеть, а сбрасывается через спе-
циальные ливнеспуски в водоем без очистки.
16
Глава 1. Системы и схемы канализации
Комбинированная система канализации представляет
собой сочетание общесплавной и раздельной систем. Это
обусловлено тем, что с ростом города в общесплавную
систему сбрасывают бытовые и производственные воды
новых районов города, а ливневые воды по самостоя-
тельной водосточной сети направляют в ближайшие во-
доемы. При такой системе часть районов города имеет
общесплавную систему, а другая часть (новые районы)—
раздельную.
Выбор системы канализации производится с учетом
всех местных условий, определяющих выгодность ее при-
менения в санитарном и экономическом отношениях.
Система и схема канализации промышленного пред-
приятия зависят от расхода и состава сточных вод, спе-
цифики предприятия, а также от геологических, геогра-
фических и других условий. При этом учитываются воз-
можность спуска сточных вод в городскую канализацию,
мощность водоема и необходимая степень очистки. Чаще
всего на промышленных предприятиях устраивают пол-
ную раздельную систему канализации. Иногда при соот-
ветствующем технико-экономическом обосновании при-
меняют общесплавную систему.
Выбор рациональной системы водного хозяйства про-
мышленного предприятия является весьма важной и от-
гетственной задачей. Эта система должна предусматри-
вать повторное или последовательное использование
технической воды в технологических операциях с предва-
рительной очисткой или без нее, а также оборот охлаж-
дающей воды.
При выборе схемы и системы канализации промыш-
ленного предприятия необходимо рассматривать возмож-
ность создания безводных и безотходных технологичес-
ких процессов, применения воздушных методов охлаж-
дения, создания локальной очистки сточных вод цехов с
целью их повторного использования и извлечения цен-
ных компонентов, использования в производстве биоло-
гически очищенных городских сточных вод и дождевых
вод с целью создания систем водного хозяйства пред-
приятия без сброса или с минимальным сбросом сточных
в эд в водоем.
Производственные сточные воды некоторых предприя-
тий пищевой и других отраслей промышленности по со-
§ 3. Системы канализации
17
Рис. 1.5. Схема раздельной систе-
мы канализации с местными очи-
стными установками
А, Б, В — цехи (производственные во-
ды); 7 —сеть дождевых вод; 2—по-
ступлевие дождевых вод; 3 — поступ-
ление бытовых вод; 4 — выпуск неза-
грязненных производственных вод; 5 —
сеть бытовых и загрязненных произ-
водственных сточных вод; 6 — местные
очистные установки; 7 — очистная
станция
ставу близки к бытовым; в этом случае сети производст-
венных и бытовых вод объединяют, а атмосферные воды
отводят по сети ливневой канализации. Иногда производ-
ственные сточные воды ввиду их специфики нельзя объ-
единять с бытовыми, поэтому устраивают местные очист-
ные установки (шерстоуловители, нейтрализаторы, жи-
роловки и др.). После очистки на этих установках
производственные воды могут быть смешаны с бытовыми
(рис. 1.5).
Большинство промышленных предприятий имеет са-
мостоятельные сети производственных, бытовых и атмо-
сферных вод. В этом случае производственные и бытовые
воды направляются в водоем после специальной очист-
ки. Иногда на промышленных предприятиях устраивают
несколько самостоятельных сетей производственных
сточных вод для отвода кислых и щелочных стоков.
В санитарном отношении наиболее благоприятной
является общесплавная система канализации, при кото-
рой все сточные воды проходят очистку. Однако при по-
ступлении всей массы атмосферных вод на очистные
сооружения эта система оказывается дорогостоящей, так
как в этом случае неоправданно увеличиваются размеры
очистных сооружений и отводных каналов. В таком виде
общесплавная система не получила распространения.
Обычно при общесплавной системе по пути к очистным
сооружениям предусматривается сброс части дождевых
вод во время дождя через ливнеспуски в водоем. В свя-
зи с этим снижаются санитарные преимущества обще-
сплавной канализации, но зато значительно сокращают-
ся затраты на ее строительство.
Удовлетворительна в санитарном отношении полу-
раздельная система канализации. Однако вследствие
трудностей, возникающих при ее устройстве и эксплуата-
18 Глава t. Системы и схемы канализации
ции, а также высокой стоимости полураздельная система
канализации в отечественной практике не получила ши-
рокого распространения. Полураздельную систему при-
меняют при жестких требованиях в части сброса дожде-
вых вод в водоем в пределах города.
В СССР широко применяют раздельную систему ка-
нализации, но при этом неизбежен сброс части загрязне-
ний с атмосферными водами, поступающими в водоем
без очистки. Полную раздельную систему канализации
применяют в том случае, если можно сбрасывать ливне-
вые воды в черте города. Неполную раздельную систему
канализации целесообразно применять как первую оче-
редь строительства полной раздельной системы, а также
в городах с населением до 50 тыс. человек и поселках с
населением до 10 тыс. человек. Для городов с населением
свыше 100 тыс. человек, имеющих районы, отличающиеся
по степени благоустройства и рельефу местности, можно
применять комбинированную систему канализации. Сис-
тему канализации выбирают на основании технико-эко-
номических и санитарно-гигиенических сравнений вари-
антов.
Районные схемы канализации проектируются обычно
для крупных промышленных районов. Экономическая
целесообразность их обусловлена тем, что вместо не-
скольких очистных сооружений малой пропускной спо-
собности строится одна крупная очистная станция.
§ 4. Условия приема сточных вод в канализацию
При приеме сточных вод в канализацию необходимо
соблюдать ряд требований. Сточные воды должны посту-
пать в бытовую и производственную сеть через санитар-
ные приборы, имеющие гидравлические затворы, а в до-
ждевую канализационную сеть—через дождеприемники.
Не следует допускать сброса бытовых и загрязненных
производственных сточных вод в дождевую сеть.
Снег разрешается сплавлять по общесплавным, быто-
вым, производственно-бытовым сетям при условии обес-
печения незаиляющих скоростей движения сточных вод.
При этом температура сточных вод не должна сущест-
генно понижаться с тем, чтобы ход биологических про-
цессов очистки сточных вод не замедлялся.
§ 4. Условия приема сточных вод в канализацию
19
При выборе системы канализации промышленного
предприятия необходимо предусматривать возможность
совместного отведения и очистки сточных вод промыш-
ленного предприятия и населенного пункта. Такое реше-
ние часто оказывается и экономически целесообразным.
При расположении промышленного предприятия в черте
города производственные сточные воды можно спускать
в городскую канализацию, соблюдая ряд требований.
При спуске производственных сточных вод не должна
нарушаться работа городской канализационной сети и
очистных сооружений города. Производственные сточные
воды не должны вызывать коррозию материалов труб
сети и очистных сооружений, содержать загрязнения, ко-
торые засоряют трубы и образуют взрывоопасные смеси
в сетях, а также не должны иметь температуру выше
40 °C и оказывать угнетающего воздействия на процес-
сы очистки сточных вод.
Возможны случаи, когда производственные сточные
воды содержат загрязнения (взвешенные вещества, неф-
тепродукты, красители и др.), по концентрации превы-
шающие допустимые нормы для сброса в городские ка-
нализации. Такие сточные воды перед спуском в канали-
зацию предварительно обрабатывают на заводских
очистных сооружениях.
При выборе системы канализации промышленных
предприятий обязательно рассматривают возможности
совместной очистки промышленных и бытовых сточных
вод города, учитывают характер загрязнений, методы
очистки, наличие биогенных элементов, соотношение рас-
ходов бытовых и промышленных сточных вод и пр.
Категорически запрещается сброс в канализацион-
ную сеть промышленных предприятий продуктов произ-
водства при аварийной ситуации. Для этих случаев пре-
дусматриваются аварийные емкости. Разрешается ис-
пользовать канализационные сети бытовых и производ-
ственных сточных вод для сплава снега, жидких отходов
и измельченного мусора. Сплав свежевыпавшего снега
допускается по коллекторам диаметром более 300 мм.
Воду после снеготаялок, прошедшую песколовку, разре-
шается сбрасывать в любую канализационную сеть.
20
Глава 2. Нормы и режим водоотведения
ГЛАВА 2. НОРМЫ И РЕЖИМ ВОДООТВЕДЕНИЯ.
РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ
§ 5. Материалы для проектирования систем
канализации
Объектами канализования могут быть существующие,
реконструируемые или вновь строящиеся города, посел-
ки, промышленные предприятия. При проектировании
систем канализации следует руководствоваться СНиП
2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения.
Нормы проектирования».
При проектировании систем канализации необходимо
знать расчетные расходы сточных вод, которые опреде-
ляются заданным числом жителей на канализуемом объ-
екте и количеством производственных сточных вод. Эти
данные предусматриваются генеральным проектом пла-
нировки населенного пункта, города или промышленно-
го предприятия.
Границей канализуемого объекта обычно считается
предел застройки территории жилыми зданиями незави-
симо от их этажности. Очень важно, чтобы канализаци-
онные сооружения обеспечивали пропуск расчетного ко-
личества сточных вод (расхода, установленного на конец
расчетного периода).
Расчетным сроком развития канализации считается
срок полного развития населенного пункта по проекту
планировки, а промышленного предприятия — по проек-
ту его строительства или реконструкции. Для городов и
рабочих поселков расчетный срок действия канализации
обычно определяется расчетным сроком застройки, взя-
тым из проекта их планировки, в пределах 10—20 лет
или генеральной схемой развития «города. Для промыш-
ленных предприятий расчетный срок действия канализа-
ции определяется полным развитием мощности предпри-
ятия.
Строительство канализационных сооружений, харак-
теризующееся высокой стоимостью, следует вести по
очередям. В первую очередь надо строить канализаци-
онную сеть в районах капитальной многоэтажной за-
стройки, от которой поступает наибольшее количество
сточных вод. Первую очередь строительства разбивают
§ 6. Нормы водоотведения и коэффициенты неравномерности
21
на этапы в зависимости от значимости сооружений. На
первом этапе обычно строят и вводят в эксплуатацию
наиболее важные и ответственные сооружения, обеспе-
чивающие отвод сточных вод за пределы населенного
пункта от крупных зданий или района канализования.
Расчетное число жителей в различных районах горо-
да зависит от характера зданий, их этажности, степени
благоустройства жилищ и обычно определяется плотно-
стью населения данного района. Число жителей, прихо-
дящихся на 1 га площади кварталов (за вычетом улиц),
называется плотностью населения района.
Зная плотность населения р и площадь кварталов ш,
можно найти расчетное число жителей
N = рсо.
В городах и поселках плотность населения колеблет-
ся от 50 до 700 человек на 1 га, а в отдельных случаях
может достигать и 1000 человек на 1 га. При определе-
нии числа жителей в городах отдельно подсчитывают
число рабочих и служащих на предприятиях, так как они
потребляют дополнительное количество воды на быто-
вые нужды. Наружную канализационную сеть строят
при плотности населения более 50 человек на 1 га, при
меньшей плотности населения устраивают местные сис-
темы канализации.
§ 6. Нормы водоотведения и коэффициенты
неравномерности
Норма водоотведения — это среднесуточное количе-
ство сточной воды, которое приходится на одного жите-
ля, пользующегося канализацией. Она назначается в за-
висимости от степени благоустройства районов жилой
застройки, а также климатических, санитарно-гигиениче-
ских и других местных условий по СНиП 2.04.03-85.
Расчетное удельное среднесуточное (за год) отведе-
ние бытовых сточных вод жилых зданий допускается
принимать равным расчетному среднесуточному (за год)
водопотреблению без учета расхода воды на полив тер-
риторий и зеленых насаждений в соответствии с требо-
ваниями СНиП на проектирование систем наружного
водоснабжения.
22
Глава 2. Нормы и режим водоотведения
Расчетные среднесуточные расходы производствен-
ных сточных вод от промышленных и сельскохозяйствен-
ных предприятий определяют на основе технологических
данных, предусматривая обоснованное технико-экономи-
ческими расчетами рациональное использование воды за
счет применения маловодных технологических процес-
сов, оборота и повторного использования воды и т. п.
Удельное водоотведение в неканализованных районах
следует принимать 25 л/сут на одного жителя за счет
сброса в систему отведения сточных вод сливными стан-
циями и коммунально-бытовыми предприятиями. В табл.
2.1 приведены нормы отведения бытовых сточных вод в
канализованных районах населенных пунктов, которые
учитывают все расходы на хозяйственно-питьевые нуж-
ды в жилых и общественных зданиях, за исключением
санаториев, домов отдыха и пионерских лагерей. При
учете расходов и этих объектов нормы водоотведения
надо принимать по СНиП П-30-76 «Внутренний водопро-
вод и канализация зданий».
От промышленных предприятий в канализацию мо-
гут поступать бытовые и производственные сточные во-
ды. Нормы расхода бытовых вод для работающих на
промышленных предприятиях установлены также СНиП
2.04.03-85. Нормы отведения бытовых сточных вод от
промышленных предприятий (в расчете на одного рабо-
тающего) в цехах с тепловыделением 20 ккал (23,2 Вт)
на 1 м3/ч — 45 л/смену, а менее 20 ккал на 1 м3/ч —
25 л/смену.
Водопотребление и количество сточных вод промыш-
Таблица 2.1. Нормы отведения бытовых сточных вод населенных мест
Степень благоустройства районов жилой
застройки
Застройка зданиями, оборудованными внут-
ренним водопроводом и канализацией, без
ванн
То же, с ваннами и местными водонагрева-
телями
Застройка зданиями, оборудованными внут-
ренним водопроводом, канализацией и сис-
темой централизованного горячего водоснаб-
жения
Среднесуточная (за год)
норма водоотведения
на одного жителя, л/сут
125—160
160—230
230—350
§ 6. Нормы водоотведения и коэффициенты неравномерности
23
ленных предприятий следует определять по имеющимся
проектам, анализируя балансовые схемы крупных пред-
приятий в отношении увеличения водооборота, повтор-
ного использования воды и использования очищенных
сточных вод; по предприятиям-аналогам; по Укрупнен-
ным нормам расхода воды и количества сточных вод на
единицу продукции или сырья.
Нормы отведения производственных сточных вод ис-
числяются с единицы выпускаемой продукции или с
одного установленного агрегата (машины), требующего
подачи воды. Эти нормы, а также сведения о размеще-
нии агрегатов, от которых отводится вода, обычно берут
из соответствующих технологических проектов. На осно-
вании данных технологов о нормах сточных вод на еди-
ницу продукции или на один установленный агрегат и
сведений о количестве выпускаемой продукции или чис-
ле агрегатов определяют расход производственных сточ-
ных вод от цеха или предприятия в целом.
Для расчета канализационных сетей и очистных со-
оружений необходимо знать не только среднесуточный
расход поступающих на них сточных вод, но и колеба-
ния расходов по часам суток, т. е. режим водоотведения.
Особенно важно знать максимальные суточные и часо-
вые расходы, которые характеризуются соответственно
коэффициентом суточной неравномерности Ксут — отно-
шением максимального суточного расхода сточных вод
к среднесуточному расходу за год и коэффициентом ча-
совой неравномерности Кч — отношением максимального
часового расхода к среднесуточному расходу сточных
вод в сутки с максимальным водоотведением.
Изменение суточных расходов зависит от времени го-
да. Так, в жаркое время в сутки расходуется больше во-
ды, чем в холодное время года. Колебания расходов во-
ды по часам суток зависят от режима суточного водо-
потребления: ночью воды расходуется меньше, чем днем.
Отведение сточных вод может быть неравномерным и
в течение 1 ч, однако минутные и секундные колебания
при проектировании не учитываются.
Зная коэффициенты суточной и часовой неравномер-
ности, можно найти общий коэффициент неравномерно-
сти КсутКч=Кобщ, необходимый для определения макси-
мального расчетного расхода, на который рассчитывают
i't
Глава 2. Нормы и режим водоотведения
Таблица 2.2. Максимальные и минимальные коэффициенты
неравномерности водоотведения
Средний расход сточных вод, л/с Общий коэффициент неравномерности водоотведения
^общ.макс ^ОбЩ.МИН
5 2,5 0,38
10 2,1 0,45
20 1,9 0,5
50 1,7 0,55
100 1,6 0,59
300 1,55 0,62
500 1,5 0,66
1000 1,47 0,69
5000 и более 1,44 0,71
почти все канализационные сооружения. Общий коэффи-
циент неравномерности обычно определяют в зависимо-
сти от средних секундных расходов сточных вод, посту-
пающих в канализационную сеть.
Расчетные общие максимальные и минимальные рас-
ходы сточных вод определяют как произведения средне-
суточных (за год) расходов сточных вод на коэффици-
енты общей неравномерности (табл. 2.2).
В табл. 2.2 приведены общие максимальные коэффи-
циенты неравномерности для определения расчетного
расхода 97 %-ной обеспеченности. При средних расходах
не более 100 л/с допускается принимать уменьшенную до
95 % обеспеченность расчетного расхода в зависимости
от характера и значимости объекта канализации и на-
дежности работы сетей. При этом максимальные коэф-
фициенты неравномерности можно принимать по табл. 2.3.
Общие минимальные коэффициенты неравномерности
даны для определения расчетного расхода 15 %-нойобес-
печенности, характеризующего средние ночные расходы
сточных вод (с 1 до 5 ч).
Общие коэффициенты неравномерности водоотведе-
ния следует применять при расходе производственных
сточных вод промышленных предприятий, не превышаю-
щем 45 % общего объема. При количестве промышлен-
ных сточных вод более 45 % коэффициенты неравномер-
ности нужно определять с учетом неравномерности отве-
§ 7. Расчетные расходы бытовых и производственных сточных вод
25
Таблица 2.3. Максимальные коэффициенты неравномерности
водоотведения при различной обеспеченности расчетного расхода
Средний расход сточных вод, л/с Значения КО0Щ.Макс при обеспеченности, /0
96,5 96 95,5 | | 95
100 1,58 1,56 1,54 1,52
300 1,53 1,51 1,49 1,48
500 1,48 1,46 1,45 1,44
1000 1,45 1,43 1,42 1,41
5000 и более 1,42 1,40 1,39 1,38
дения бытовых и промышленных сточных вод по часам
суток по данным фактического водоотведения и эксплу-
атации аналогичных объектов.
При средних расходах сточных вод менее 5 л/с рас-
четные максимальные расходы следует определять в со-
ответствии с указаниями СНиП на проектирование вну-
тренних систем канализации. При промежуточных
значениях расхода сточных вод коэффициент неравно-
мерности определяют интерполяцией. Коэффициенты не-
равномерности водоотведения для производственных
сточных вод колеблются в очень значительных пределах
в зависимости от вида производства и технологического
процесса. При проектировании канализации эти коэффи-
циенты следует принимать по аналогии с коэффициен-
тами неравномерности на существующих предприятиях.
Расчетные расходы производственных сточных вод
промышленных предприятий следует принимать: для на-
ружных коллекторов, в которые поступают сточные воды
от цехов — по максимальным часовым расходам; для
общезаводских и внеплощадочного коллекторов пред-
приятия — по совместному почасовому графику; для
внеплощадочного коллектора группы предприятий — по
совмещенному почасовому графику с учетом времени
протекания сточных вод по коллектору.
§ 7. Расчетные расходы бытовых
и производственных сточных вод
Расчетным расходом сточных вод называется то ко-
личество сточных вод, на пропуск которых должны быть
запроектированы канализационные сооружения. При
26
Глава 2. Нормы и режим водоотведения
проектировании канализации обычно определяют сред-
ний и максимальный суточные расходы, а также макси-
мальные часовой и секундный расходы.
Расходы бытовых сточных вод (м3/сут или м3/ч) от го-
родов и поселков могут быть определены по формулам:
Qcp.cyT — ^ц/ЮОО; (2.1)
Смаке, сут = ^нКсут/ЮОО; (2.2)
Смаке.ч = Кобщ/24* 1000. (2.3)
Канализационную сеть рассчитывают на максималь-
ный секундный расход, л/с
Смак с. сек = М?и ^общ/86400, (2.4)
где qH — норма водоотведения на одного жителя, пользующегося
канализацией, л/сут; W — расчетное число жителей; 7(Сут — коэффи-
циент суточной неравномерности; КОбщ— общий коэффициент не-
равномерности.
Расчетные расходы производственных сточных вод
определяют по данным технологов, а в некоторых слу-
чаях — по удельным расходам, т. е. по количеству сточ-
ной жидкости (м3/сут или л/с), приходящейся на 1 т
продукции, на один агрегат, и по количеству выпускае-
мой продукции или числу установленных агрегатов. При
этом пользуются формулами:
<?cDpxvT=^/looo;
(2.5)
?Хссек = т/71^7’-3600-
(2.6)
где т — удельный расход сточных вод, л на 1 т продукции; П и
П|—количество выпускаемой продукции в сутки и в смену с мак-
симальной выработкой, т; Т — число часов работы оборудования.
Расчетные расходы бытовых сточных вод на предпри-
ятиях (м3/сут, м3/ч, л/с) определяют по смене с макси-
мальным числом рабочих по формулам:
25/^ + 45ЛГ2
QcyT ~ 1000
(2-7).
Смаке.ч
_ 25Л^Сч4^5Л^г
_ Т-1000
?макс.сек —
Т-3600
(2.8)
(29)
где Ni и Лг2 — число работающих в сутки с нормой водоотведения
25 и 45 л; N3 и — число работающих в смену с максимальным
§ 7. Расчетные расходы бытовых н производственных сточных вод
27
числом рабочих и нормой водоотведения 25 и 45 л; Кч — коэффи-
циент часовой неравномерности водоотведения; Т — число рабочих
часов в смене.
Существует два приема определения расходов быто-
вых сточных вод: 1) по количеству населения, приходя-
щегося на единицу площади застройки (1 га), т. е. по
плотности населения; 2) по модулю стока, т. е. расчет-
ному расходу, приходящемуся на 1 га площади (табл.
2.4).
Таблица 2.4. Расход бытовых вод, определенный по модулю стока
№ квар-
тала
Площадь
кварта-
ла, га
Модуль
стока,
л/с на
I га
Средний
секундный
расход, л/с
Общий коэф-
фициент не-
равномерно-
сти /<обш
Расчетный
расход, л /с
Более удобно определять расходы по модулю стока,
л/с
9о = ?п₽/864ОО, (2.10)
где р— плотность населения на 1 га; —норма водоотведения на
1 человека, л/сут.
Модуль стока определяют для каждого района, отли-
чающегося от другого плотностью населения и имеюще-
го другую норму водоотведения. Коэффициенты нерав-
номерности в этом случае следует назначать по табл. 2.2.
Весь расчет сводится в форму, приведенную в табл. 2.4.
Расход сточных вод, который поступает от зданий
общественного назначения, входит в норму водоотведе-
ния, приходящуюся на одного жителя. Однако в некото-
рых случаях отдельные участки сети необходимо прове-
рять на сосредоточенный расход сточных вод, поступа-
ющих от зданий общественного назначения (бани,
школы, институты, театры и др.).
При совместном канализовании предприятия и города
или поселка расходы сточных вод заносят в сводную
ведомость (табл. 2.5). В некоторых случаях для опреде-
ления суммарных расходов используют и другие формы
таблиц, вводя дополнительные графы сосредоточенных
Таблица 2.5. Сводная ведомость расхода сточных вод
Обтект канализова- ния Суточный расход сточных вод, Максимальный часовой расход сточных вод, м3 Расчетный расход сточных вод, л/с
бытовы производственных быто» вых производственных быто- вых производственных
средний макси- мальный спуска- емых в канали- зацию неза- грязнен- ных спуска- емых в канали- зацию незагряз- ненных спуска-- емых в канализа- цию незагряз- ненных
Предприятие 200 300 15 200 25 400 28,2 850 1500 7,8 236 417
Поселок или город 2500 3000 — — 187,5 — — 52 — —
Итого 2700 3300 15 200 25 400 215,7 850 1500 59,8 236 417
Глава 2. Нормы и режим водоотведения
§ 8. Движение сточных вод в канализационной сети
29
К общ ~
Q2U3 1012 141618 20 22 24 Ч 0 2 4 6 8 10 12 141618 2022244
Рис. 2.1. Ступенчатые графики притока бытовых сточных вед в про-
центах суточного расхода по часам суток при общ'-'-к коэффициенте
неравномерности 1,8 и 1,5
расходов сточных вод, поступающих в сеть от промыш-
ленных предприятий.
При наличии в городе или поселке промышленных
предприятий расчетный расход часто определяют прос-
тым суммированием максимальных расходов сточных
вод от всех объектов канализования. Чтобы установить
истинный суммарный максимальный расчетный расход,
необходимо иметь графики колебания расходов сточных
вод по часам суток как для города, так и для производ-
ственных предприятий. На рис. 2.1 приведены пример-
ные ступенчатые графики притока сточных вод в горо-
дах,
РАЗДЕЛ II. КАНАЛИЗАЦИОННАЯ СЕТЬ
ГЛАВА 3. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ГИДРАВЛИ-
ЧЕСКОГО РАСЧЕТА КАНАЛИЗАЦИОННОЙ СЕТИ
§ 8. Движение сточных вод в канализационной сети
Сточные воды загрязнены различными примесями,
находящимися в воде в растворенном, коллоидном и не-
растворенном состояниях. На гидравлический режим ра-
боты сети главным образом влияют загрязнения, нахо-
дящиеся в потоке в нерастворенном состоянии. Эти
загрязнения как органического, так и минерального про-
80
Глава 3. Основы гидравлического расчета канализационной сети
нахождения в зависимости от удельного веса или всплы-
вают на поверхность (жировые вещества, пробки и др.),
или находятся во взвешенном состоянии и распределя-
ются по всему сечению потока (остатки овощей, мелкий
песок, бумага и др.), или, опускаясь ко дну, двигаются
беспорядочно по днищу, образуя подвижные дюны (пе-
сок, частицы шлака, угля).
Задача гидравлического расчета канализационной
сети состоит в том, чтобы при известном расходе воды
подобрать диаметр труб и придать сети такие уклоны,
при которых скорость движения потока была бы доста-
точной для перемещения загрязнений, движущихся с по-
током.
Движение сточных вод по канализационным сетям
может быть безнапорным и напорным. Самотечные сети
бытовой канализации и канализации загрязненных про-
изводственных сточных вод рассчитывают на неполное
заполнение труб сточными водами. Общесплавную и
дождевую канализационную сеть рассчитывают на пол-
ное заполнение при максимальных расходах.
§ 9. Формы поперечных сечений труб и каналов
В зависимости от местных условий применяют раз-
личные формы сечений труб и каналов: круглую (высота
сечения равна ширине), вытянутую (высота больше ши-
рины), сжатую (высота меньше ширины).
Для транспортирования небольших и средних расхо-
дов наиболее удобны трубы круглого сечения (рис.
3.1, а), применяемые как при самотечном, так и напор-
ном режимах. При малой глубине заложения иногда ис-
пользуют трубы полукруглого сечения (рис. 3.1,6).
В этом случае лоток оставляют круглым, стенки канала
делают вертикальными и канал перекрывают плитами.
При транспортировании больших расходов могут ис-
пользоваться каналы сжатого сечения, что обеспечивает
значительную отводоспособность даже при их неболь-
шой высоте. В неблагоприятных гидрогеологических ус-
ловиях также целесообразно применение каналов таких
сечений. Наибольшее распространение получили лотко-
вые (рис. 3.1,6) и шатровые (рис. 3.1, е) каналы. Кана-
лы шатрового сечения (рис. 3.1, е) имеют такую форму
§ 9. Формы поперечных сечений труб и каналов
31
Рис. 3.1. Поперечные сечения канализационных коллекторов
очертания свода, яри которой усилия в стенках коллек-
тора, вызываемые давлением грунта и внешними на-
грузками, распределяются наиболее выгодно, что дает
возможность уменьшить толщину стенок канала. К ка-
налам с вытянутыми сечениями относятся яйцевидные
или овоидальные (рис. 3.1,г), эллиптические (рис.
3.1, д) и полукруглые со вставками.
Для открытых сетей и каналов используют главным
образом прямоугольные и трапецеидальные сечения
(рис. 3.1, ж, з). Каналы и лотки прямоугольного сече-
ния получили наибольшее распространение на очистных
станциях. Загородные каналы больших размеров устраи-
вают трапецеидальной формы.
В бытовой сети раздельной системы канализации с
небольшими колебаниями расходов распространены тру-
бы и каналы круглого, шатрового, полукруглого, прямо-
угольного и трапецеидального сечений.
При общесплавной канализации вследствие больших
колебаний расходов гидравлический режим для труб и
каналов резко изменяется. В этих условиях для откры-
тых каналов рекомендуется трапецеидальное сечение,
для закрытых каналов — любое сечение, применяемое
при больших расходах (овоидальное, шатровое).
32
Глава 3. Основы гидравлического расчета канализационной сети
§ 10. Формулы для гидравлического расчета
канализационной сети
Гидравлический расчет канализационной сети выпол-
няют по формулам равномерного движения:
q = <ot>; (3.1)
v = cVrI, (3.2)
где q — расход, м3/с; © — площадь живого сечения, м2; v — ско-
рость движения жидкости, м/с; R — гидравлический радиус, рав-
ный со/р, т. е. отношению площади живого сечения к смачиваемому
периметру; i — гидравлический уклон, условно равный уклону дна
трубы; С — коэффициент, учитывающий влияние шероховатости сте-
нок труб, размеры и форму живого сечения, а также физические
свойства и состав сточной воды (вязкость, наличие взвеси в воде
и другие факторы).
Формула (3.2) может быть представлена в виде
так как
X = 8g/C2.
Значение X можно получить по формуле Н. Ф. Федо-
рова:
—L_=_-2 lg( (3.4)
у^ *U3,68/?^ Re Г k }
где — эквивалентная шероховатость, см; аг — коэффициент, учи-
тывающий характер шероховатости.
Формула Н. Н. Павловского имеет вид
C = —Rv, (3.5)
п
где п — коэффициент шероховатости; у — переменный показатель
степени, зависящий от шероховатости труб п, формы и размеров
каналов или гидравлического радиуса R.
Показатель степени у определяется по формуле:
у = 2,бУ~п — 0,13 — 0,75Vr/?(V'T— 0.1)- (3.6)
По данным Н. Н. Павловского при 7?<1 м уж
«1,5 >4 при 1 м у~ 1,3 У п.
При расчете канализационной сети по формуле
Н. Н. Павловского коэффициент шероховатости п необ-
§ 1L Степень наполнения труб. Расчетные скорости и уклоны
33
ходимо назначать в зависимости от материала труб; для
керамических труб — от 0,013 до 0,0137, для железобе-
тонных труб и кирпичных каналов — от 0,0138 до 0,0142.
Для облегчения расчетов канализационной сети со-
ставлены таблицы, графики и номограммы. Как показало
сравнение, результаты, полученные при расчетах с по-
мощью таблиц и номограмм, составленных различными
авторами, отличаются не более чем на 3—10 %. Это
вызвано главным образом тем, что ими были приняты
разные коэффициенты шероховатости.
Приведенные выше формулы справедливы для рав-
номерного движения, в то время как режим движения
жидкости в трубах и каналах неравномерный и, кроме
того, неустановившийся. Неравномерность движения
обусловливается боковыми присоединениями труб, изме-
нением уклонов по длине, различной шероховатостью
материалов труб н колодцев, различного рода местными
сопротивлениями, дефектами конструктивного и строи-
тельного характера и пр. Режим движения можно счи-
тать неустановившимся еще и потому, что в канализа-
ционную сеть в разные часы поступает неодинаковое ко-
личество сточных вод.
§ 11. Степень наполнения труб.
Расчетные скорости и уклоны
Расчет канализационной сети производится на непол-
ное заполнение труб и каналов. Отношение высоты слоя
воды Л к диаметру трубы d называют ее наполнением.
При ft/d=l наполнение будет полным. Частичное напол-
нение, соответствующее пропуску расчетного расхода,
называется расчетным.
Для пропуска расчетного расхода сточных вод для
бытовой сети раздельной системы канализации расчет-
ное наполнение трубопроводов и каналов с поперечным
сечением любой формы следует принимать не более 0,7
высоты, а каналов с прямоугольным поперечным сечени-
ем — не более 0,75 высоты. Для трубопроводов дожде-
вой и общесплавной систем водоотведения необходимо
принимать полное расчетное наполнение.
34
Глава 3. Основы гидравлического расчета канализационной сети
Рис. 3.2. Зависимость скоростей
движения v и расходов сточных
вод Q от степени наполнения
труб h/d
По оси абсцисс отложены значения
скоростей и расходов, выраженные в
долях скорости и расхода при полном
наполнении
На рис. 3.2 приведены кривые изменения скоростей
движения потока и расходов сточных вод в трубах круг-
лого сечения в зависимости от степени их наполнения.
С повышением степени наполнения увеличиваются гид-
равлический радиус и соответственно скорость движения
потока. При половинном наполнении гидравлический ра-
диус равен RH/i=dli. Далее гидравлический радиус
возрастает и становится максимальным при наполнении
0,813 d; затем он уменьшается и при полном наполнении
RH—dl^, т. е. имеет то же значение, что и при половин-
ном наполнении. Соответственно и скорость имеет мак-
симальное значение при наполнении 0,813 d, а скорость
при половинном наполнении равна скорости при полном
наполнении. Расход достигает своего максимума при
наполнении 0,95 d, затем уменьшается и при полном на-
полнении он вдвое больше расхода при половинном на-
полнении.
Отсюда следует, что наполнение более 0,813 d необо-
снованно, так как скорость в этом случае будет не по-
вышаться, а снижаться. При поступлении сточной воды
в верховые участки сети происходят большие мгновен-
ные колебания расходов, которые не учитываются коэф-
фициентом неравномерности, поэтому для труб диамет-
ром до 500 мм предусматривают некоторый запас в объ-
еме и принимают расчетное наполнение меньше 0,75 d.
Для общесплавной и дождевой канализации при устрой-
стве дюкеров принимают полное наполнение.
Среднюю скорость потока иСр, м/с, получают как ча-
стное от деления расхода q на площадь живого сечения
потока и:
fcp = ?/«.
Под самоочищающей скоростью при максимальном
расчетном расходе понимают такую среднюю скорость
il. Степень наполнения труб. Расчетные скорости и уклоны
85
потока, при которой взвешенные частицы из потока не
выпадают. При расчетах канализационной сети назна-
чают такую скорость потока, которая при расчетном на-
полнении будет не меньше, чем минимальная самоочи-
щающая. Для бытовых и дождевых сточных вод наи-
меньшие скорости при наибольшем расчетном наполне-
нии труб следует принимать по табл. 3.2. При другом
Таблица 3.2. Наименьшие скорости движения v в трубах бытовых и
дождевых сточных вод
наполнении труб канализационной сети минимальные
скорости потока можно определять по формуле
Н. Ф. Федорова
v„=l,57V~R, (3.7)
где — незаиляющая скорость потока, м/с; R — гидравлический
радиус, м; п=3,5+0,5Я.
По формуле Н. А. Масленникова и С. В. Яковлева
i-H= Л2.5иок°'2, (3.8)
где «о — гидравлическая крупность частиц песка, который тран-
спортируется потоком, равная 100 мм/с.
Для достижения расчетной самоочищающей скорос-
ти (при заданном расходе) проще всего увеличить
уклон труб. Однако такое решение возможно только при
В6
Глава 3. Основы гидравлического расчета канализационной сети
резко выраженном уклоне местности. При пологой ме-
стности увеличение уклонов приведет к быстрому за-
глублению канализационной сети, а следовательно, и к
повышению стоимости строительства. В этом случае
канализационную сеть следует проектировать с мини-
мальными уклонами, при которых при заданном расчет-
ном наполнении и расходе получается скорость, равная
самоочищающей.
Чем больше диаметр трубы, тем больше ее гидрав-
лический радиус, поэтому при прочих равных условиях
для достижения самоочищающих скоростей для труб
больших диаметров необходимо принимать меньшее
значение уклона. Для трубопроводов всех систем канали-
зации при расчетном наполнении назначают следующие
минимальные уклоны: для труб диаметром 150 мм —
0,008; диаметром 200 мм — 0,007. В зависимости от ме-
стных условий допускается принимать уклоны 0,007 для
труб диаметром 150 мм и 0,005 для труб диаметром
200 мм.
Расход сточной воды, поступающей в верховые уча-
стки сети, обычно невелик, поэтому для его пропуска
можно было бы запроектировать трубы малого диамет-
ра. Ввиду того, что сточные воды содержат крупные за-
грязнения, способствующие быстрому засорению труб, а
также для удобства прочистки сети обычно принимают
минимальный диаметр труб раздельной системы кана-
лизации 200 мм для уличной сети и 150 мм для внутри-
квартальной и производственной сети.
В населенных пунктах с расходом сточных вод до
500 м3/сут для уличной сети допускается применять тру-
бы диаметром 150 мм, а для производственной канали-
зации при соответствующем обосновании — диаметром
менее 150 мм. Минимальный диаметр уличной сети дож-
девой и общесплавной канализации назначают 250 мм, а
внутриквартальной канализации — 200 мм. При боль-
ших уклонах местности скорость потока в трубопрово-
дах иногда может достигать больших значений, однако
она не должна превышать максимальной расчетной ско-
рости.
Максимальной расчетной скоростью называется наи-
большая допускаемая скорость движения воды в трубах,
при которой не происходит истирания материала труб и
§ 12. Таблицы и графики для расчета канализационной сети
37
каналов песком и другими твердыми примесями. Для
труб неметаллических максимальная допускаемая ско-
рость принята 4 м/с, для труб металлических — 8 м/с.
В дождевой и общесплавной сети, где большие расходы
бывают кратковременными, скорости для неметалличес-
ких труб могут быть увеличены до 7 м/с, а для металли-
ческих до 10 м/с. Скорость движения воды в дюкерах
должна быть не менее 1 м/с.
§ 12. Таблицы и графики для расчета
канализационной сети
В формулах q — v(d и v = Ri, по которым рассчи-
тывают канализационную сеть, неизвестны обычно три
величины: скорость потока и, уклон лотка i и диаметр
трубы d, который в скрытом виде входит в величину со,
так как площадь живого сечения зависит от диаметра
трубы d и степени ее наполнения h/d. Расход — величина
заданная. Итак, имеем два уравнения и три неизвест-
ных, т. е. задача является неопределенной.
Для ее решения обычно поступают следующим об-
разом. Уклон лотка трубы либо назначают равным ук-
лону поверхности земли, либо принимают минимальным,
при котором скорость движения сточной воды будет не
менее самоочищающей.
Зная величины q и г, определяют диаметр трубы,
приняв расчетное наполнение h/d, по формуле
q = cVHi со,
так как
со = /(/?; h/d),
т. е. представляет собой функцию гидравлического ради-
уса и степени наполнения трубы. Полученные данные
подставляют в формулу скорости. Если найденная ско-
рость меньше самоочищающей, то увеличивают уклон и
снова решают задачу подбором. Если при крутом релье-
фе скорость получается больше допустимой максималь-
ной, то уклон уменьшают, и т. д.
В практике расчетов могут встретиться и обратные
задачи: например, известными величинами будут расход
q, диаметр d и наполнение hfd, а неизвестными — уклон
38
Глава 3. Основы гидравлического расчета канализационной сети
i и скорость v. Такие задачи решают также подбором,
и они носят главным образом поверочный характер.
Рассчитывать канализационную сеть подобным образом
очень неудобно, так как для этого требуется много вре-
мени. Для облегчения расчета составлены таблицы и но-
мограммы.
§13. Разбивка территории на бассейны
канализования и трассировка сети
При проектировании канализационной сети опреде-
ляют бассейны канализования, производят трассировку
сети, назначают начальную глубину заложения труб,
определяют расчетные расходы для расчетных участков
сети, производят гидравлический расчет и конструиро-
вание сети, составляют продольные профили и проекти-
руют сооружения на канализационной сети. Принятие
того или иного решения (выбор оптимального вариан-
та) должно быть обосновано технико-экономическими
расчетами.
При определении бассейнов канализования выявляют
границы районов города, обслуживаемых одной систе-
мой самотечных коллекторов, намечают общую схему
расположения коллекторов, районы, для которых требу-
ется подкачка сточных вод, месторасположение очист-
ной станции и др. Выявленные границы бассейнов ка-
нализования наносят на план с горизонталями (рис. 3.3).
При резко выраженном рельефе бассейны канализования
определить нетрудно; при плоском рельефе, когда линии
водоразделов выявить нельзя, границу бассейна канали-
зования определяют исходя из условия наибольшего ох-
вата территории самотечной сетью.
На рис. 3.3 показана трассировка канализационной
сети города и промышленных предприятий (показаны
заштрихованными). Рельеф местности пересеченный, по-
этому в пониженных точках устраивают районные на-
сосные станции НС, с помощью которых сточные воды
перекачиваются в более высокие точки и сбрасываются
в самотечные сети. Перед очистными сооружениями ОС
устраивают главную насосную станцию ГНС, с помощью
которой сточные воды поднимаются на поверхность зем-
ли и обычно транспортируются самотеком из одного со-
§ 13. Разбивка территории на бассейны канализования
39
Рис. 3.3. Схема канализационной сети города и промышленных npejv
приятии
1 — самотечный коллектор; 2 — напорный трубопровод
оружения в другое, проходя соответствующие стадии
очистки. Очищенные сточные воды сбрасываются в во-
доем.
Определение местоположения уличных коллекторов
в плане называется трассировкой канализационной сети.
При трассировке канализационной сети нужно стремить-
ся к тому, чтобы возможно большее количество сточных
вод из города или промышленного предприятия отво-
дилось по трубам и каналам самотеком. Трассировка
сети зависит от следующих факторов: рельефа террито-
рии, местоположения очистных сооружений, места вы-
пуска сточных вод в водоем, принятой системы канали-
зации, грунтовых условий, характера застройки кварта-
лов, насыщенности местности подземными сооружениями,
очередности строительства и др.
Выбор местоположения очистных сооружений пред-
ставляет собой серьезную технико-экономическую и са-
нитарную задачу. Место площадки под очистные соору-
жения согласовывается с органами Государственной
санитарной инспекции. Общее направление коллекторов
<0
Глава 3. Основы гидравлического расчета канализационной сети
зависит прежде всего от местоположения очистных со-
оружений, на которые должны быть поданы отводимые
от города сточные воды.
Трассировку канализационной сети осуществляют в
определенной последовательности: сначала трассируют
главный коллектор, затем коллекторы бассейнов канали-
зования и, наконец, остальную уличную сеть. Уличные
коллекторы обычно прокладывают перпендикулярно го-
ризонталям местности в направлении к пониженным ме-
стам бассейнов. Сборные и главные коллекторы трас-
сируют по тальвегам или вдоль берегов рек, учитывая
при этом возможность присоединения к ним боковых
коллекторов. По главному коллектору сточные воды от-
водят за пределы канализуемого объекта. Часто рельеф
местности не позволяет отвести сточные воды из города
самотеком. В этих случаях устраивают одну или несколь-
ко насосных станций для подъема и перекачки сточных
вод. Необходимо стремиться к тому, чтобы число насос-
ных станций было наименьшим.
При решении схем капализования города может ока-
заться рациональным строительство нескольких очист-
ных станций. В этом случае трассировку сети следует
осуществлять с учетом места расположения отдельных
очистных станций.
При трассировке сети по возможности следует избе-
гать пересечений канализационных линий с оврагами,
реками, железными дорогами или подземными сооруже-
ниями. Устройство подобных пересечений представляет
значительные трудности, увеличиваются капитальные
вложения и возникают затруднения при эксплуатации
сети.
Проектирование сети ведут обычно по очередям. Так
как при проектировании первой очереди обычно преду-
сматривают только частичное присоединение объектов к
канализации, сеть в первое время бывает недогружена и
условия ее эксплуатации усложняются. В первую очередь
строительства необходимо присоединять такие объекты,
которые дают наибольшие расходы воды, например, про-
мышленные предприятия.
Существуют три схемы трассировки канализацион-
ной сети:
1) объемлющая схема, применяемая при плоском
§ 14. Глубина заложения и расположение труб в сечении
41
Рис. 3.4. Схемы трассировки канализационной сети
рельефе местности, отсутствии застройки внутри квар-
тала и больших его размерах (рис. 3.4,а), когда улич-
ные сети и второстепенные коллекторы прокладывают по
проездам, опоясывающим квартал со всех четырех сто-
рон;
2) схема по пониженным граням, используемая при
более или менее крутом рельефе, когда длинные дворо-
вые участки канализационной сети не требуют значи-
тельного заглубления уличных коллекторов (рис. 3.4,6).
При этой схеме уличные сети и второстепенные коллек-
торы прокладывают только с пониженной стороны об-
служиваемого ими квартала;
3) внутриквартальная схема (рис. 3.4,в), применяе-
мая в том случае, если имеется подробно разработанный
проект размещения внутриквартальных зданий. Эта схе-
ма может дать значительную экономию по сравнению с
объемлющей.
На территории промышленных предприятий канали-
зационную сеть прокладывают вблизи цехов, которые
сбрасывают большие расходы сточных вод, и в местах,
свободных от подземных коммуникаций.
§ 14. Глубина заложения и расположение труб
в поперечном сечении проездов
При проектировании канализационной сети очень
важно правильно назначить глубину заложения дворо-
вой или внутриквартальной сети на начальных участках.
Чем глубже заложен начальный участок дворовой сети,
тем больше глубина заложения всей городской канали-
зационной сети, тем она дороже.
42
Глава 3. Основы гидравлического расчета канализационной сети
Наименьшую глубину заложения труб следует при-
нимать на основании опыта работы канализации, нахо-
дящейся в данном районе или в аналогичных условиях.
Наименьшая глубина заложения труб при отсутствии
опыта эксплуатации канализации в данном районе мо-
жет быть принята при диаметре труб до 500 мм на 0,3 м
выше глубины положения нулевых температур почвы и
для труб диаметром 600 мм и более на 0,5 м выше этой
глубины, но не менее чем на 0,7 м от поверхности земли
до верха трубы, считая от отметок планировки.
Наименьшие глубины заложения коллекторов с ма-
лоизменяющимся расходом сточных вод, а также напор-
ных трубопроводов необходимо определять теплотехни-
ческим и статическим расчетами. Минимальную глубину
заложения коллекторов, прокладываемых щитовой про-
ходкой, необходимо принимать не менее 3 м от отметок
планировки до верха щита.
При расположении приемников в подвальном поме-
щении приходится сильно заглублять дворовую сеть, что
приводит к заглублению канализационной сети города.
Для отвода сточных вод из подвальных помещений иног-
да необходимо проектировать небольшие станции под-
качки, что значительно усложняет и удорожает эксплуа-
тацию домовой канализации, поэтому такое решение
следует принимать в исключительных случаях.
Начальную глубину заложения уличной сети опре-
деляют в зависимости от глубины заложения дворовой
и внутриквартальной сети (рис. 3.5) по формуле
Н = h, 4~ i (L -|- /) + zi — ^2 + А, (3.9)
где h — наибольшая глубина заложения дворовой трубы в наибо-
лее удаленном колодце, м; i — уклон дворовой или внутрикварталь-
ной сети; L — длина дворовой или внутриквартальной сети на участ-
ке от контрольного колодца до наиболее отдаленного выпуска сточ-
ных вод. м; I — длина трубы на участке от контрольного колодца
до смотрового колодца уличной сети, м; z\ и Zz— отметки поверх-
ности земли соответственно у колодца на улице и у наиболее уда-
ленного колодца дворовой или внутриквартальной сети, м; А—пе-
репад между лотками соединительной ветки и уличной трубы, м.
Максимальную глубину заложения труб, а также
коллекторов, прокладываемых щитовой проходкой или
горным способом, надлежит определять расчетом в за-
висимости от материала труб, грунтовых условий, ме-
тода производства работ и технико-экономических по-
§14. Глубина заложения и расположение труб в сечении
43
Рис. 3.5. Схема для определения начальной глубины заложения
уличной сети
ГК — городской коллектор; КК — контрольный колодец
казателей. Наибольшую глубину заложения труб при
прокладке открытым способом в сухих грунтах обычно
принимают равной 7—8 м, в сильно водонасыщенных
грунтах (плывунах) —до 5,5 м. Применяемые в настоя-
щее время способы подземной проходки позволяют при
необходимости прокладывать канализационную сеть и
на больших глубинах.
Подземная часть уличных проездов в современном
благоустроенном городе имеет много различных трубо-
проводов (водопроводы, газопроводы, водостоки, теп-
лопроводы, электрические и телефонные кабели и др.).
Все это чрезвычайно усложняет проектирование кана-
лизационной сети, местоположение которой должно быть
увязано с общим подземным хозяйством города. До по-
следнего времени канализационные сети укладывали,
как правило, под проезжими частями улиц. В настоящее
время допускается прокладка канализационных сетей
под уширенными тротуарами или газонами. Если шири-
на улицы менее 30 м, то сеть обычно укладывают с од-
ной стороны, если более 30 м, то с двух сторон. Пример
размещения подземных сетей приведен на рис. 3.6.
При реконструкции подземных трубопроводов в рай-
онах старой застройки города применяют совмещенную
прокладку трубопроводов, что позволяет снизить стои-
мость строительства сетей (рис. 3.7). Особенно трудно
проектировать канализацию на территории промышлен-
ных площадок, насыщенных различными сетями.
44
Глава 3. Основы гидравлического расчета канализационной сети
Рис. 3.6. Укладка подземных сетей в выемках с двух сторон проез-
жен части улицы
/ — газопровод; 2 и 3 — водопровод большого и малого сечения; 4 —канализа-
ция; 5 — водосток; 6 — теплосеть
Рис. 3.7. Совмещенная прокладка трубопроводов в тоннелях
/ — канализационный трубопровод; 2 — водопровод; 3 — теплосеть
§ 15. Методика определения расчетных расходов
сточных вод и построение продольных профилей
После трассировки сети и назначения начальной глу-
бины заложения труб определяют расходы сточных вод'
на расчетных участках канализационной сети. Расчет-
ным участком сети называют канализационную линию
между двумя точками, в которой расчетный расход мо-
жет быть условно принят постоянным.
Для определения расчетного расхода первоначально
надо установить расходы, поступающие в расчетный уча-
сток сети:
а) попутный — от примыкающего жилого квартала;
§ 15. Методика определения расчетных расходов сточных вод
45
б) транзитный — от расположенных выше кварталов;
в) боковой — от боковых ответвлений;
г) сосредоточенный — от промышленных предприятий
и других крупных водопотребителей.
Попутный расход q — переменный и возрастает от
нуля до некоторого конечного значения, но для простоты
подсчетов его принимают постоянным по всей длине уча-
стка. Попутный расход принимают равным произведению
модуля стока qQ на площадь квартала со, тяготеющую к
рассматриваемому участку сети (q=Qo<o). Боковой,
транзитный и сосредоточенный расходы для данного уча-
стка не изменяются.
Тяготеющую к рассматриваемому участку площадь
определяют в зависимости от принятой схемы трасси-
ровки сети. Если принята объемлющая схема трасси-
ровки сети, то площади, тяготеющие к рассматриваемым
участкам, можно определить (как показано на рис. 3.8)
путем деления площади кварталов биссектрисами углов,
проведенными из вершин кварталов.
После трассирования сети, установления начальных
глубин заложения сети и расчетных расходов присту-
пают к гидравлическому расчету и проектированию ка-
нализационной сети. При гидравлическом расчете и про-
ектировании сети определяют диаметры труб и назна-
чают рациональные уклоны сети. Исходные данные для
проектирования — значения расходов воды на расчетных
участках и профиль местности.
В соответствии с профилем местности, составленным
по трассе канализационного коллектора, и расчетными
расходами воды на участках проектируемой линии,
пользуясь для облегчения всех расчетов таблицами или
номограммами, подбирают требуемые диаметры труб,
определяют уклон, скорость потока и наполнение, а так-
же заглубление канализационного трубопровода. При
этом учитывают, что скорость потока и наполнение дол-
жны быть в пределах допустимых значений, а заглуб-
ление сети по возможности наименьшим. Для этого ук-
лон канализационного трубопровода стараются назна-
чать равным уклону местности. При более плоском или
более крутом рельефе местности это сделать невозмож-
но, так как получаемые скорости движения сточных вод
в первом случае будут меньше, а во втором больше до-
46
Глава 3. Основы гидравлического расчета канализационной сети
Рис. 3.9. Соединение труб в
колодце
пустимых значений. Поэтому при плоском рельефе ме-
стности скорости назначают самоочищающие, а при кру-
том— допустимые максимальные; в соответствии с эти-
ми скоростями потока и получается уклон канализаци-
онных трубопроводов.
К основным коллекторам подключают боковые кана-
лизационные ветки. Коллекторы необходимо проекти-
ровать так, чтобы присоединяемые к ним боковые ветки
не оказались заглубленными больше, чем основной кол-
лектор (в противном случае их нельзя будет присоеди-
нить к коллектору). Для этого надо выявить на плане
точки, соответствующие наибольшей глубине заложения
уличной сети. Эти точки обычно находятся в самых уда-
ленных или пониженных местах бассейна: их часто на-
зывают диктующими.
На практике трубы соединяют двумя способами: «по
воде», или по расчетному уровню (рис. 3.9, а), и по вер-
ху (по шелыге) трубы («шелыга в шелыгу») (рис.
3.9,6). В первом случае поверхность зеркала воды в со-
единяемых трубах при расчетном наполнении должна
быть на одном уровне; во втором случае верх лежащей
выше трубы меньшего диаметра должен совпадать с вер-
хом лежащей ниже трубы. Трубопроводы разных диа-
метров должны соединяться в колодцах по шелыгамтруб.
При соответствующем обосновании допускается соеди-
нение труб по расчетному уровню воды.
§ 16. Правила конструирования сети
47
§ 16. Правила конструирования сети
Нормальные гидравлические условия в сети обеспе-
чиваются не только правильным гидравлическим расче-
том, но и правильным конструированием ее элементов.
При конструировании сети необходимо соблюдать сле-
дующие правила:
1) канализационные линии между колодцами следу-
ет прокладывать прямолинейно; в местах поворотов се-
ти, изменения уклона линии, изменения диаметра труб,
соединения одной или нескольких линий труб должны
быть устроены колодцы;
2) трубы и каналы в колодцах необходимо соединять
по верху труб или по уровню воды, чтобы по возможно-
сти уменьшить образование подпора в лежащих выше
участках сети;
3) расчетная скорость движения жидкости должна
быть возрастающей по течению. Уменьшение расчетной
скорости (но не менее минимальной) допускается толь-
ко после перепадных колодцев;
4) расчетная скорость потока в боковых присоедине-
ниях должна быть меньше, чем в основном коллекторе.
В местах слияния потоков не следует допускать подпо-
ров. При присоединении малых труб (в частности, дво-
ровой сети) к коллекторам больших размеров лоток ма-
лой трубы должен находиться на одном уровне с по-
верхностью воды при расчетном наполнении в большой
трубе;
5) угол между присоединяемой и отводящей трубой
должен быть не менее 90°, так как крутые повороты по-
токов в смотровых колодцах создают добавочные ме-
стные сопротивления и вызывают подпор в сети. Пово-
роты трубопроводов устраивают в колодцах, причем
радиус кривой поворота лотка необходимо принимать не
менее диаметра трубы;
6) повороты трассы коллекторов диаметром или вы-
сотой 1,2 м и более допускается устраивать вне смот-
ровых колодцев по кривым с радиусом поворота, рав-
ным не менее пяти диаметрам коллектора, причем в на-
чале и в конце должны быть поставлены колодцы;
7) в колодцах трубы соединяют с помощью откры-
тых лотков, выполненных по плавным кривым;
4$
Глава 4. Канализационные трубы
8) при резком увеличении уклона трубопровода диа-
метром 250 мм и более допускается переход с большего
диаметра на меньший. Разница в размерах для труб
диаметром до 300 мм для бытовой канализации (или до
500 мм для дождевой или общесплавной канализации)
не должна превышать одного размера по сортаменту, а
для труб диаметром 300 мм и выше для бытовой кана-
лизации и 500 мм и выше для дождевых и общесплав-
ных сетей — двух размеров по сортаменту;
9) при резком изменении уклона трубопровода уст-
раивают быстроток с перепадным колодцем (с водобо-
ем) для гашения скорости течения.
ГЛАВА 4. КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ ТРУБЫ
§ 17. Трубы, применяемые для устройства
канализации
Трубы и каналы, применяемые для отведения сточ-
ных вод, должны быть прочными (т. е. должны выдер-
живать внешнюю и внутреннюю нагрузки, не подверга-
ясь быстрому истиранию), водонепроницаемыми, доста-
точно гладкими (для уменьшения сопротивлений,
возникающих при движении сточной жидкости), устой-
чивыми против коррозии (т. е. не должны разрушаться
под действием кислот и щелочей, содержащихся в
сточных водах), устойчивыми против высоких темпера-
тур и достаточно дешевыми. В большей степени этим
требованиям удовлетворяют трубы керамические, желе-
зобетонные, бетонные и асбестоцементные (рис. 4.1).
Каналы больших размеров делают из железобетонных
и керамических блоков. Для напорных трубопроводов в
канализации применяют асбестоцементные, чугунные,
стальные и железобетонные трубы.
Керамические трубы. Наибольшее распространение
в канализации получили керамические трубы круглого
сечения с раструбами (рис. 4.1,а). Длина труб 800—
1200 мм; внутренний диаметр (по ГОСТ 286—82) 150—
500 мм. На внутренней поверхности раструба и наруж-
ной поверхности конца трубы имеются неглазурованные
борозды, которые способствуют лучшему сцеплению труб
§17. Трубы, применяемые для устройства канализации
Рис. 4.1. Канализацион-
ные трубы
а — керамическая; б — бе-
тонная безнапорная раструб-
ная; в — железобетонная
гладкими концами
с материалом, применяемым для заделки стыков. Стыки
должны быть водонепроницаемыми, стойкими против
химического воздействия сточной воды, прочными, но в
то же время достаточно эластичными и гибкими. В зави-
симости от материала, который использован для задел-
ки стыков (асфальт, цемент, асбест), они называются
асфальтовыми, цементными и асбестоцементными.
Керамические трубы довольно хорошо противостоят
химическим воздействиям сточных вод. Для отвода не-
которых сточных вод с повышенной кислотностью при-
меняют кислотоупорные керамические трубы, изготов-
ляемые из кислотоупорной глины с примесью отощаю-
щих кислотоупорных шамотов. Такие трубы бывают
раструбные диаметром 50—300 м. Их используют также
для внутрицеховой производственной канализации. Не-
достаток керамических труб — их небольшая длина и
хрупкость.
Бетонные и железобетонные трубы бывают напорные
и безнапорные. Железобетонные трубы рассчитаны на
высокое внутреннее давление. Их применяют в канали-
зации для напорных водоводов и дюкеров. Для самотеч-
ных коллекторов используют бетонные трубы (по ГОСТ
6482—79). Бетонные трубы изготовляют диаметром
200—600 мм, а железобетонные нормальной и повышен-
ной прочности — диаметром 200—2500 мм. Бетонные и
Глава 4. Канализационные трубы
Рис. 4.2. Стыки труб
а — асбестоцементной безнапорной; б — керамической; 1 — труба; 2 — муфта;
3 — смоляные канаты; 4 — асфальт; 5 — мыловка; 6 — смоляная прядь; 7 — об-
мазка из мятой глины; 8 — асфальтовая мастика
железобетонные трубы изготовляют с раструбами (рис.
4.1,6) негладкими концами (рис. 4.1, в).
Наиболее широко применяют центробежный способ
изготовления железобетонных труб, обеспечивающий их
высокую плотность и водонепроницаемость. Эти трубы
лучше противостоят химическим воздействиям, чем тру-
бы, изготовленные набивным или вибрационным спосо-
бом. Бетонные трубы дешевле, чем керамические, но они
значительно больше подвержены действию агрессивных
грунтовых и сточных вод.
Асбестоцементные трубы применяют в канализации
при напорных и самотечных режимах движения воды
(рис. 4.2, а). Асбестоцементные трубы (безнапорные)
канализационные муфтовые изготовляют без раструбов
диаметром 100—400 мм, длиной 2,95—3,95 м по ГОСТ
1839—80, напорные — по ГОСТ 539—80. Асбестоцемент-
ные трубы обладают рядом положительных свойств,
благодаря чему они получают все большее распростра-
нение.
Стальные и чугунные трубы допускается применять
при устройстве напорных канализационных линий.
Иногда эти трубы используют и при строительстве са-
мотечных канализационных линий при переходах под
железными и автомобильными дорогами, в зонах сани-
тарной охраны водоснабжения и вблизи фундаментов
зданий, т. е. в тех случаях, когда предъявляются повы-
шенные требования к герметичности труб и возможны
большие внешние нагрузки.
Чугунные трубы (по ГОСТ 5525—61**) выпускают ди-
§ 18. Соединение труб. Основания под трубы
G1
аметром 65—1200 мм и длиной 2—5 м. Стальные трубы
изготовляют диаметром до 1400 мм. Длина труб дости-
гает 24 м. Эти трубы применяют для укладки дюкеров
и напорных и самотечных сетей при соответствующем
обосновании.
Деревянные трубы для устройства канализационных
сетей применяют редко. Фанерные трубы изготовляют
диаметром 50—300 мм и длиной 5—7 м. Трубы соединя-
ют на деревянных муфтах, используя клей или рези-
новые прокладки со стягивающими фланцами. Фанерные
трубы применяют для укладки напорных и самотечных
трубопроводов.
Применяются также трубы из синтетических мате-
риалов— пластмасс и стеклопластика. Они обладают
химической стойкостью, прочностью, легкостью и имеют
гладкую внутреннюю поверхность. Полиэтиленовые тру-
бы, соединяемые на сварке, выпускают диаметром до
150 мм и длиной до 25 м; винипластовые трубы, соеди-
няемые враструб на клеях, — диаметром до 150 мм и
длиной до 1,5—3 м.
§ 18. Соединение труб. Основания под трубы
Водонепроницаемость и долговечность канализаци-
онной сети обеспечивается тщательной заделкой соеди-
нений при укладке труб. При соединении керамических
труб гладкий конец трубы вставляют в раструб. До за-
делки стыка гладкий конец трубы обертывают на по-
ловину длины борозд просмоленной пеньковой прядью,
выверяют правильность положения трубы, подконопа-
чивают смоляную прядь стальной конопаткой и лишь
после этого приступают к заделке стыка.
При заделке стыков асфальтовой мастикой (рис.
4.2,6) свободную половину раструба заливают расплав-
ленной мастикой, изготовленной из трех частей асфаль-
та и одной части гудрона или битума. Перед заливкой
мастикой поверхность раструба и труб должна быть хо-
рошо высушена, так как мастика не прилипает к влаж-
ной поверхности. Такой стык достаточно эластичен и
хорошо противостоит химическим воздействиям сточных
вод. Недостатком асфальтового стыка является то, что
мастика может растворяться под влиянием бензолов и
52
Глава 4. Канализационные трубы
бензинов, содержащихся в составе некоторых сточных
вод, а также размягчаться под влиянием высоких тем-
ператур (выше 40°C).
При заделке цементом и асбестоцементом стыки
получаются жесткими, кроме того, со временем цемент-
ные стыки разрушаются под действием агрессивных
грунтовых вод. Для лучшего сцепления цементной массы
с прядью последний слой набивки делают из непросмо-
ленной пряди. Состав цементного раствора 1 : 1 или 1:2.
Асбестоцементные стыки более гибки, чем цементные,
поэтому получили большее распространение. Асбестоце-
ментная смесь состоит из 30 % (по массе) асбестового
волокна и 70 % цемента марки не менее 300. Перед за-
делкой стыка массу увлажняют, добавляя 10 % воды.
Стыки раструбных бетонных труб, так же как и ке-
рамических, заделывают асфальтовой мастикой. Для
лучшего сцепления поверхности бетона с мастикой сты-
куемую часть поверхности предварительно прогрунто-
вывают жидким горячим раствором битума с раствори-
телем.
Трубы с гладкими концами соединяют с помощью
муфт (рис. 4.3). Стыки заделывают либо целиком це-
ментным раствором, либо часть зазора между трубой
и муфтой заполняют пеньковой прядью. Стыки заделы-
вают с помощью резиновых уплотнительных колец.
Асбестоцементные (безнапорные) трубы соединяют
асбестоцементными муфтами. В качестве уплотняющего
материала применяют резиновые кольца. В зависимости
от материала и диаметра труб и характера грунта кана-
лизационные трубы укладывают или непосредственно на
грунт, или на искусственное основание. Выбор типа ос-
нования зависит от характера грунта и действующих на
трубу нагрузок.
Во всех грунтах, кроме скальных, плывунных, боло-
тистых и просадочных II типа, трубы укладывают непо-
средственно на выровненное и утрамбованное дно тран-
шеи. В песчаных сухих грунтах с допускаемым давлени-
ем более 0,15 МПа бетонные и железобетонные трубы
укладывают непосредственно на грунт (рис. 4.4, а), при-
чем на Уз диаметра труба должна быть засыпана песком.
При укладке труб в супесчаных, суглинистых и гли-
нистых сухих грунтах (рис. 4.4,6) под трубами устраи-
§ 18. Соединение труб. Основания под трубы
63
Рис. 4.3. Соединение железобетонных труб
1 — поясок; 2 — цементный раствор; 3— муфта; 4 — смоляной канат или це-
ментный раствор
I Рис. 4.4. Основании под трубо-
, проводы в сухих грунтах при
высоте засыпки до 6 м
а — песчаных (Р>0,1о) МПа); б —
супесчаных, суглинистых и глини-
стых (Р^0,15 МПа); в — то же,
свеженасыпанкых
вают песчаную подушку. В мягкопластичных свежена-
сыпанных глинистых и суглинистых сухих грунтах при
допускаемом давлении на грунт менее 0,15 МПа устраи-
вают бетонное, основание (рис. 4.4,в). В водонасыщен-
ных грунтах трубы укладывают на слой щебня, гравия
Б4
Глава Б. Устройство канализационной сети
или крупного песка толщиной 0,2 м. Для отвода воды
устраивают дренажные лотки.
В скальных грунтах необходимо предусматривать ук-
ладку труб на подушку толщиной не менее 0,1 м из ме-
стного песчаного или гравелистого грунта; в илистых,
торфянистых и других слабых грунтах — на искусствен-
ное основание.
ГЛАВА 5. УСТРОЙСТВО КАНАЛИЗАЦИОННОЙ СЕТИ
§ 19. Коллекторы и каналы
Каналы больших размеров устраивают из бетона,
железобетона и реже из кирпича. Канал имеет основа-
ние (фундамент), стул, лоток и свод. Основание состоит
из щебеночной подготовки и железобетонной или бетон-
ной плиты.
Кирпичные каналы устраивали круглой, овоидальной
или полуэллиптической формы. Стул кирпичного канала
выкладывали из кирпича или бетона, лоток и свод — из
кирпича в виде отдельных колец-перекатов вполкирпича.
Наружная сторона шва обычно получалась больше внут-
ренней стороны, при этом чем меньше диаметр канала,
тем больше разница в толщине шва. Чтобы уменьшить
эту разницу, применяли специальный клинчатый кирпич,
чередуя в кладке с прямым кирпичом. Своды делали в
один, два или даже три переката. В больших каналах
уширяют стул и основание. Каналы диаметром более
1800 мм, принимая во внимание статические условия,
следует устраивать полуэллиптического (рис. 5.1) или
яйцевидного сечения. Такие каналы построены в Москве,
Горьком и других городах. Кирпичные каналы хорошо
противостоят химическим воздействиям. Устройство
кирпичных каналов отличается значительной трудоем-
костью.
Более быстрыми темпами можно строить каналы из
бетона и железе бетона. Железобетонные каналы боль-
шого сечения (размером 1500 мм и более) строят двумя
способами: сооружают каналы из монолитного бетона на
месте или собирают из железобетонных блоков, изго-
товленных заводским способом с помощью различных
$ 19. Коллекторы и каналы
55
Рис. 5.1. Кирпичный канал полу-
эллиптического сечения
1 — прямой кирпич; 2 — клинчатый
кирпич; 3 — штукатурка; 4, 7 — бетон;
5 —стол; 6 — железобетон; 8 — щебень';
9 —оклеечная гидроизоляция; 10— дре-
наж
Рис. 5.2. Коллектор из длинномер-
ных железобетонных труб
механизмов. При блочном способе значительно ускоря-
ется производство работ, сокращаются расходы на ма-
териалы и повышается качество работ.
Применяют канализационные коллекторы из железо-
бетонных блоков. При открытом способе производства
Гб
Глава 5. Устройство канализационной сети
Рис. 5.3. Канализационный прямоугольный канал из сборных эле-
ментов
J— подготовка из щебня; 2 — подготовка из бетона; 3 — стеновой блок; 4 —
блок перекрытия; 5 —блок днища; 6— места стыкования и замоноличивания
работ часто устраивают круглые коллекторы большого
диаметра из стандартных длинномерных железобетон-
ных труб (рис. 5.2). Трубу 1 укладывают на бетонное
основание 2 из сборных элементов, которые покоятся на
плите 3. Стыки между трубами заделывают в виде бе-
тонного пояса 4. В Москве и других городах при строи-
тельстве сетей бытовой и дождевой канализации широко
используют прямоугольные каналы из сборных железо-
бетонных элементов (рис. 5.3).
При прокладке коллекторов под городскими застрой-
ками, а также при неблагоприятных геологических уело-
$ 19. Коллекторы и каналы
57
Рис. 5.4. Щит для бестраншейной прокладки трубопроводов
/ — стальной цилиндр; 2 — гидравлический домкрат; 3 — передний конус; # —
съемные резцы; 5 — электродвигатель; 6 — транспортер; 7 — отделка туннеля
из бетонных или керамических блоков; 8 — вагонетка
Рис. 5.5. Установка для прокладки трубы методом прокола
/ — шомпол; 2 — съемные катки; 3 — стержень; 4 — фланец;; 5 — прокалываю-
щая труба; б—направляющие брусья; 7 — булыжная мостовая; в — асфальт;
9 — шпала; 10— рельсы трамвая
виях и значительных глубинах заложения вместо от-
крытого траншейного способа применяют способы про-
ходки без вскрытия вышележащего грунта. Наибольшее
распространение получил щитовой способ проходки.
Щит представляет собой металлический цилиндр, кото-
рый воспринимает на себя давление окружающих пород
при проходке и защищает рабочих, выполняющих выем-
Глава 5. Устройство канализационной сети
ку грунта в забое и укладку блоков. По мере продвиже-
ния щита с использованием гидравлических домкратов
выработанное пространство заключают в блочную футе-
ровку круглого сечения, а в пространство между футе-
ровкой и грунтом нагнетают цементный раствор (рис.
5.4).
Существуют и другие способы бестраншейной про-
кладки трубопроводов, например продвижение «методом
прокола» без выемки грунта, горизонтальное бурение с
выемкой грунта из труб и др. При. прокладке трубопро-
вода методом прокола на конец трубы надевают острый
наконечник конической формы, который раздвигает
грунт при движении трубы (рис. 5.5).
§ 20. Смотровые колодцы и соединительные
камеры
Смотровой колодец состоит из бетонного основания с
лотком, рабочей камеры, переходного конуса, горловины
и чугунного люка с крышкой. Сточная жидкость в пре-
делах колодца движется по открытому лотку. Лоток
выполняют из бетона в виде полуокружности (для круг-
лых труб); боковые прямые стенки его доводят до верха
трубы. Площадку между лотком и стенками колодца,
называемую бермой, делают с незначительным уклоном
,(0,02—0,03) в сторону лотка. Круглые колодцы устраи-
вают диаметром 1000, 1250, 1500 и 2000 мм. Размеры ра-
бочей камеры должны быть такими, чтобы в ней мог сво-
бодно разместиться рабочий, производящий прочистку
или осмотр сети. Исходя из этого высоту камеры при-
нимают равной 1,8 м (если позволяет общая высота ко-
лодца). Диаметр горловины, через которую рабочий
спускается в камеру, принимают 0,7 м, а высоту — в за-
висимости от глубины колодца.
В зависимости от назначения и места расположения
смотровые колодцы подразделяются на линейные, пово-
ротные, узловые и контрольные. Кроме того, на сети уст-
раивают перепадные и промывные колодцы и соедини-
тельные камеры.
Линейные колодцы, устраиваемые на прямых участ-
ках канализационной сети, предназначены для периоди-
ческого осмотра и прочистки канализационной сети.
20. Смотровые колодцы и соединительные камеры
59
В соответствии с существующими правилами расстояние
между линейными колодцами принимают в зависимости
от диаметра труб:
Диаметр труб» мм 150 200— 450 500— 600 700— 900 1000— 1400 1500— 2000 2000
Расстояние между колодцами, м 35 | 50 75 100 150 200 250— 300
Линейные колодцы предусматривают также во всех ме-
стах изменения уклона линии, диаметра трубопровода
или направления трассы сети.
Поворотные колодцы устанавливают в местах пово-
ротов сети. Поворотный колодец отличается от линей-
ного только лотком, который имеет криволинейные очер-
тания по плавной кривой. Угол поворота лотков прини-
мают не менее 90°, острые углы не допускаются.
Узловые колодцы предусматривают во всех точках
соединения коллекторов (рис. 5.6). В узловых колодцах
боковые участки сети присоединяют к основному кол-
лектору плавным закруглением лотков.
Перепадные колодцы, размещаемые в местах вынуж-
денных перепадов канализационной сети, устраивают с
целью уменьшения глубины заложения трубопроводов,
при пересечении с подземными сооружениями в случаях
присоединения к глубоко заложенному коллектору па
участках с резко меняющимся рельефом местности, а
также для резкого снижения скорости движения воды
при затопленных выпусках на последнем перед водое-
мом колодце.
Перепады на канализационных сетях высотой до 3 м
при любых расходах сточных вод устраивают в колод-
цах или камерах круглого либо прямоугольного сечения
в виде вертикальных стенок-растекателей или стояков
круглого поперечного сечения с водобойными колодцами.
Перепады высотой более 3 м с вертикальными стенками-
растекателями или стояками круглого поперечного сече-
ния устраивают при удельных расходах не более 0,3 м3/с
на 1 м ширины стенки или длины окружности сечения
стояка. При удельных расходах более 0,3 м3/с перепады
высотой более 3 м устраивают в виде колодцев с много-
•о
Глава 5. Устройство канализационной сети
Рис. 5.6. Смотровой колодец
из колеи для уличной сети
диаметром не более 600 мм
1 — чугунный люк с крышкой: 2,
3 — кольца соответственно регули-
ровочное и опорное; 4. 6 — железо-
бетонные кольца диаметром соот-
ветственно 700 и 1000 мм; 5 — пли-
та; 7 — регулировочные блоки или
кирпичные камни; Я — основание;
9 — подготовка; 10 — скобы
Рис. 5.7. Перепадный колодец
с водосливом практического
профиля
/ — люки с крышками; 2—горлови-
ны; 3 — стены из сборных железо-
бетонных блоков; 4 — водобойный
приямок; 5 — водослив
ступенчатыми перепадами при расстоянии между сту-
пенями 1,5—2 м, спиральных водосливов и пр.
Перепады высотой более 3 м на трубопроводах диа-
метром 600 мм и более рекомендуется также проектиро-
$ 22. Дюкеры, эстакады, переходы и пересечения
61
вать в виде водосливов практического профиля (рис.
5.7).
Контрольными являются колодцы, устанавливаемые в
местах присоединения дворовой, внутриквартальной и
внутризаводской сетей к уличной городской сети.
Соединительные камеры обычно устраивают в местах
соединения трубопроводов больших диаметров.
§ 21. Вентиляция сети
В надводной части коллекторов скапливаются вред-
ные газы — сероводород, аммиак, диоксид углерода, ме-
тан, пары бензина и др. Газы попадают в сеть через не-
плотности соединений труб, через колодцы, а также об-
разуются в результате разложения органических
составляющих осадков сточных вод. Для удаления этих
газов устраивают приточно-вытяжную вентиляцию сети.
Смена воздуха и удаление газов происходят за счет раз-
ности давлений теплого (внутри дома) и холодного (на-
ружного) воздуха. Теплый воздух уходит через вывод-
ные вентиляционные стояки зданий, а свежий воздух
поступает через неплотности соединений крышек колод-
цев либо через специально устраиваемые приточные тру-
бы или шахты.
Специальные вытяжные устройства предусматривают
во входных камерах дюкеров, в смотровых колодцах на
трубах диаметром более 400 мм при резком снижении
скорости движения воды и в перепадных колодцах при
высоте перепада более 1 м и расходе сточной воды бо-
лее 50 л/с.
Вентиляцию канализационных коллекторов, прокла-
дываемых щитовым или горным способом, следует пре-
дусматривать через вентиляционные киоски, устанавли-
ваемые, как правило, над шахтными стволами. Высоту
расположения воздухозаборных и вытяжных решеток
вентиляционных киосков следует принимать не менее
2,2 м от поверхности земли.
§ 22. Дюкеры, эстакады, переходы и пересечения
с трубопроводами
При прокладке канализационных линий встречаются
естественные и искусственные препятствия — реки, овра-
«2
Глава 5. Устройство канализационной сети
УВЗ
Рис. 5.8. Схема дюкера
/ н 2 — верхняя (а — мокрая часть, б — сухая часть) и нижняя камеры; 3 —
аварийный выпуск; 4 — присоединения к камерам дюкера
ги, судоходные каналы, железные дороги и различные
подземные инженерные сооружения. Прокладка этих
линий через реки и овраги, а также судоходные каналы
осуществляется с помощью специальных устройств —
дюкеров, переходов и эстакад.
Дюкер (рис. 5.8) представляет собой изогнутую в
вертикальной плоскости трубу, состоящую из трех час-
тей: средней, которую укладывают почти горизонтально
на дно оврага или реки, и двух других — нисходящей и
восходящей. Движение жидкости в дюкере будет про-
исходить только тогда, когда напор, создаваемый вслед-
ствие разности отметок горизонтов воды перед входом
в дюкер и после выхода из него, будет больше, чем сум-
ма сопротивлений (потери на трение по длине дюкера и
местные сопротивления), возникающих в дюкере при
движении по нему жидкости. Так как режим движения
воды в дюкере напорный, необходимо устраивать специ-
альные входные и выходные камеры, которые обеспечат
нормальные условия эксплуатации дюкера. Чтобы трубы
дюкера не засорялись, их диаметр должен быть не менее
150 мм. Необходимо также предусматривать аварийные
выпуски из входной камеры дюкера или из ближайшего
перед дюкером колодца, а также промывать дюкеры.
Дюкеры выполняют из стальных труб. С наружной
стороны стальные трубы обязательно надо покрывать
усиленной антикоррозийной изоляцией, защищенной от
$ 22. Дюкеры, эстакады, переходы и пересечения
63
механических повреждений. Дюкеры укладывают не ме-
нее чем в две линии. Каждую линию дюкера нужно про-
верять на пропуск расчетного расхода. При переходах
через овраги и суходолы допускается прокладка одной
линии дюкера из напорных железобетонных или пласт-
массовых труб. Расчетная скорость движения сточных
вод в дюкерах должна быть не менее 1 м/с; в местах
подхода сточных вод к дюкеру скорости потока не дол-
жны превышать скоростей движения воды в дюкере.
При расходах сточных вод, не обеспечивающих мини-
мальной расчетной скорости, одну из двух линий можно
принимать нерабочей (резервной).
Глубина заложения дюкера от отметки дна реки до
верха трубы принимается не менее 0,5 м, а в пределах
фарватера на судоходных реках не менее 1 м. Расстоя-
ние между нитками дюкера в свету принимается в за-
висимости от давления не менее 0,7—1,5 м. Во входной
и выходной камерах дюкера и на аварийном выпуске
устраивают затворы, причем затвор на аварийном вы-
пуске должен быть опломбирован органами санитарной
охраны. Камеры дюкера (рис. 5.9) оборудованы лест-
ницами и скобами для спуска, а при необходимости
съемными перекрытиями для удобства монтажа аппа-
ратуры и спуска устройств для прочистки труб.
Работы по укладке дюкеров выполняют специализи-
рованные организации. Проекты прокладки дюкеров че-
рез реки должны быть согласованы с органами сани-
тарно-эпидемиологической службы и охраны рыбных
запасов, а при прокладке через судоходные реки — и с
органами охраны речного флота.
При прокладке канализационных линий через не-
большие овраги иногда целесообразно применять эста-
кады. Эстакада представляет собой опорную конструк-
цию в виде моста, предназначенную для укладки на ней
самотечных канализационных линий с заданным укло-
ном. Трубы укладывают обычно в железобетонных или
деревянных коробах, которые для предотвращения за-
мерзания сточной воды утепляют каким-нибудь тепло-
изоляционным материалом (чаще всего шлаком).
Переходы трубопроводов через железные и автомо-
бильные дороги проектируются под дорогами по путе-
проводам или эстакадам. Под магистральными желез-
61
Глава 5. Устройство канализационной сети
Рис. 5.9. Верхняя (а)
и нижняя (б) камеры
/ — съемная металличе-
ская плита; 2 —люк
прямоугольный 1000Х
ХЮОО мм; 3 —дюкер
0 300; 4 — аварийный
выпуск; 5 — кирпичная
кладка; б — бетон; 7 —
шибер; 8 — коллектор
ными дорогами и автомобильными дорогами I и II ка-
тегорий трубы укладывают в футлярах. Допускается
прокладка трубопроводов в проходных и непроходных
туннелях. На трубопроводах, укладываемых под доро-
§ 23. Инфильтрация и эксфильтрация
65
гами в футлярах и непроходных туннелях, в начале и в
конце перехода устраивают смотровые колодцы.
Переходы бывают напорные и самотечные. Для пере-
ходов через железнодорожное полотно нельзя применять
такие же канализационные трубы, какие приняты для
всей трассы (разрешается только в крайних случаях для
железнодорожных путей местного значения). К перехо-
дам предъявляют особо повышенные требования: их
следует устраивать в местах с наименьшим числом же-
лезнодорожных путей, трубы должны быть защищены от
воздействия дополнительных нагрузок.
Стальные трубопроводы, укладываемые в траншею,
футляр или туннель, необходимо покрыть усиленной ан-
тикоррозийной изоляцией. При пересечении электрифи-
цированных железных дорог металлические трубопрово-
ды требуется защищать от электрокоррозии.
Расстояние по вертикали от подошвы рельса желез-
нодорожных путей или от верха покрытия автомобильной
дороги до верха трубы футляра или тоннеля при откры-
том способе производства работ принимается не менее
1 м, при закрытом способе производства работ путем
продавливания, горизонтального бурения или щитовой
проходки — не менее 1,5 м.
Пересечение канализационных трубопроводов с дру-
гими трубопроводами в плане должно быть по возмож-
ности перпендикулярным. Расстояние между трубопро-
водами должно обеспечивать их сохранность при произ-
водстве строительных работ и при ремонте.
§ 23. Инфильтрация и эксфильтрация
Проникание грунтовых вод в трубы канализационной
сети через неплотности соединений стыков, через стенки
труб и колодцев называется инфильтрацией. Обратное
явление, т. е. просачивание сточных вод в грунт, назы-
вается эксфильтрацией.
При укладке канализационных труб ниже уровня
грунтовых вод необходимо ограничивать степень их про-
никания. Если в процессе производства работ не удает-
ся изолировать трубы от обильного проникания в них
грунтовых вод, то канализационная сеть может превра-
титься в дренажную, т. е. отводящую в основном грунто-
60
Глава 5. Устройство канализационной сети
вне воды, что,- конечно, недопустимо. Сеть удовлетворя-
ет предъявляемым к ней требованиям, если при ее испы-
тании на инфильтрацию на 1 км сети в сутки
прибавляется 10 м3 воды для дворовой сети диаметром
125—150 мм; для уличной сети всех диаметров: из кера-
мических труб — 30 м3, бетонных и железобетонных
труб — 40 м3; из кирпичных каналов— 10 м3. Указанные
нормы действительны при среднем напоре грунтовых вод
до 4 м.
Эксфильтрация не допускается, так как она являет-
ся показателем плохого качества заделки стыков.
§ 24, Особенности устройства канализационных
сетей на территории промышленных предприятий
При проектировании канализационных сетей про-
мышленных предприятий следует учитывать коррозион-
ность стоков, возможность зарастания труб, вероятность
образования взрывоопасных газов и пр.
Определяя количество сетей производственной кана-
лизации, учитывают состав отдельных категорий сточ-
ных вод, их количество и температуру, возможность по-
вторного использования воды и необходимость локаль-
ной очистки. Следует предусматривать специальные сети
для отвода сточных вод, содержащих агрессивные, ле-
тучие, токсичные, взрывоопасные и легковоспламеняю-
щиеся вещества. Иногда для устранения засоров в на-
ружной сети на цеховых выпусках (например, на неко-
торых текстильных предприятиях) ставят решетки для
задержания грубых нерастворимых примесей (шерсть,
волокно и др.).
Канализационную сеть промышленных предприятий
устраивают из кислотоупорных керамических, керами-
ческих о глазурованной поверхностью, фаолитовых, тек-
стофаолитовых, фторопластовых, стеклопластиковых,
полиэтиленовых, из нержавеющей стали, стальных, фу-
терованных резиной или пластиками и чугунных асфаль-
тированных труб. Чугунные асфальтированные, поли-
этиленовые, а также трубы, футерованные резиной, при-
меняют при температуре сточных вод не выше 60 °C,
винипластовые — не выше 40 °C. Стыки раструбных труб,
служащих для отвода кислых сточных вод, заделывают
§24. Особенности устройства канализационных сетей
асбестовым шнуром с битумным, андезитовым или арза-
митовым замком.
На промышленных площадках в зависимости от со-
става сточных вод допускается прокладка канализацион-
ных трубопроводов в открытых и закрытых каналах,
лотках, тоннелях, выполненных из антикоррозийных ма-
териалов. Расстояние от трубопроводов, отводящих сточ-
ные воды, в которых содержатся агрессивные, летучие,
токсичные и взрывоопасные вещества, до наружной стен-
ки проходных тоннелей должно быть не менее 3 м, а до
подвальных помещений и фундаментов зданий — не ме-
нее 6 м.
При наружной прокладке напорных трубопроводов
для транспортирования агрессивных сточных вод их сле-
дует укладывать в вентилируемых проходных или полу-
проходных каналах. При прокладке в непроходных ка-
налах необходимо устраивать смотровые камеры.
Напорную канализационную сеть устраивают из чу-
гунных, железобетонных, асбестоцементных и стальных
труб. На сетях, отводящих кислые стоки, канализацион-
ные колодцы возводят из клинкерного, битуминизирован-
ного или кислотоупорного кирпича на кислотоупорном
растворе.
Особое внимание следует уделять вентиляции сети
производственной канализации. Для отвода из сети
вредных газов устанавливают стояки через каждые
200 м. Стояк выводят на 2 м выше крыши наиболее вы-
сокого здания. По возможности канализационную сеть
укладывают вместе с другими коммуникациями в про-
ходных туннелях. Если производственные воды содер-
жат вредные газы, то в месте присоединения внутренней
цеховой канализации к наружной необходимо ставить
гидравлические затворы.
Минимальная скорость движения сточных вод в тру-
бах зависит от характера и концентрации взвешенных
веществ.
Сложность прокладки канализационных сетей на
территории промышленных предприятий обусловлена
тем, что необходимо учитывать уложенные ранее мно-
гочисленные технологические трубопроводы, сети водо-
провода, теплопроводы, кабели и пр. Кроме того, кана-
лизационные трубы нужно прокладывать с опре-
08
Глава б. Устройство канализационной сети
деленным заданным уклоном. Все инженерные сети
прокладывают на соответствующем расстоянии друг от
друга и от зданий. Взаимная увязка трубопроводов вы-
полняется при совместном проектировании плана сетей.
§ 25. Особенности устройства канализационной сети
в районах вечной мерзлоты, сейсмических
и оползневых районах, в лессовидных грунтах
В районах вечномерзлых грунтов прокладка канали-
зационных сетей представляет собой сложную инженер-
ную задачу. При передаче теплоты от стенок трубопро-
вода в грунт вокруг трубопровода образуется зона тало-
го грунта, нарушающая его устойчивость. В связи с этим
чаще применяют наземную и надземную прокладки, при
которых в наименьшей степени нарушается естествен-
ный термический режим вечномерзлых грунтов.
На эстакадах, свайных опорах, по стенам зданий, при
переходах через дороги и овраги, на заводских терри-
ториях применяют надземную прокладку трубопроводов
в кольцевой теплоизоляции или в утепленных коробах.
При наземной прокладке трубопроводы располагают на
подсыпке из грунта с обвалованием, предусматривая их
тепло- и гидроизоляцию (рис. 5.10).
С целью благоустройства в населенных пунктах про-
кладывают подземные канализационные сети. Подзем-
ная прокладка сетей бывает двух типов: одиночная и
совмещенная, а при малоэтажной застройке — одиноч-
ная непосредственно в грунте. Для сокращения потерь
теплоты при подземной прокладке канализационных
сетей теплоизоляцию выполняют из пенобетона, мине-
ральной ваты и войлока, пропитанного смолой.
Допускается совместная прокладка сетей водопрово-
да и канализации в подземных проходных каналах, при
этом трубы водопровода и канализации должны распо-
лагаться по противоположным сторонам канала.
Для напорных сетей канализации следует применять
такие же трубы, как и для водопроводных сетей. Для
самотечных сетей канализации применяют трубы поли-
этиленовые и чугунные с резиновой уплотнительной ман-
жетой.
В колодцах на сетях канализации не допускается
§ 25. Особенности устройства сетей в районах вечной мерзлоты
69
Рис. 5.10. Прокладка трубопроводов
в районах вечной мерзлоты на свай-
ной опоре (а), городковой опоре (б),
скользящей опоре (в) и подземная
прокладка (г)
/ — свайная неподвижная опора; 2 — тру-
бопровод; 3 —Опоры через 3 м; 4 — насып-
ное основание; 5 — металлическая под-
ставка; 6 — железобетонная опора; 7 —
местный грунт; в — глина или глинобетон;
9 — замененный грунт
устраивать открытые лотки. Для прочистки труб следу-
ет предусматривать закрытые ревизии.
В сейсмических районах сейсмичностью выше 7 бал-
лов для обеспечения бесперебойной работы сети при
землетрясениях необходимо применять децентрализован-
ные системы канализации, трассировку сети производить
посередине уличных проездов, коллекторы оборудовать
аварийными выпусками и пр. Для безнапорных и напор-
ных сетей канализации тип труб выбирается в зависимо-
сти от их назначения, требуемой прочности, компенса-
ционной способности стыков. Прочность труб определя-
ется статическим расчетом с учетом дополнительной
сейсмической нагрузки.
В оползневых районах строительство канализацион-
ных сетей сопряжено со значительными трудностями.
В таких случаях применяют раздельную систему кана-
лизования, трассируют сети параллельно горизонталям,
используют только металлические трубы, предусматри-
вают кольцевание сетей, перепуски и аварийные вы-
пуски.
При строительстве канализационной сети в просадоч-
ных лессовых грунтах необходимо соблюдать ряд усло-
вий: отводить поверхностные воды во избежание зама-
чивания грунтов, не допускать эксфильтрации сточных
вод, трассировать сети по тальвегам и по нижней сто-
70
Глава 6. Дождевая канализация (водостоки)
роне склона на значительном расстоянии от фундамен-
тов зданий, укладывать трубы на дно, утрамбованное
щебнем; заделывать стыки раструбных труб асфальто-
вой мастикой или асбестоцементным раствором, а сты-
ки на муфтах асбестоцементных труб асбестоцементом;
вокруг стыков обязательно устраивать замок из мягкой
глины.
ГЛАВА в. ДОЖДЕВАЯ КАНАЛИЗАЦИЯ (ВОДОСТОКИ)
§ 26. Системы дождевой канализации
Наружная дождевая канализация предназначена для
организованного и достаточно быстрого отвода выпав-
ших на территории города или промышленного пред-
приятия атмосферных осадков или талых вод. Если ули-
цы и проезды покрыты усовершенствованной водонепро-
ницаемой мостовой, необходим быстрый отвод этих вод,
так как во время сильных ливней возможно затопление
улиц и подвалов зданий, расположенных в низких мес-
тах. Наружную дождевую (водосточную) сеть устраи-
вают трех типов:
а) открытого типа — дождевые воды отводятся по
открытым канавам или лоткам;
б) закрытого типа — дождевая вода поступает с по-
верхности земли в водоотводные лотки и через дожде-
приемники в сеть подземных трубопроводов, по которой
они и сбрасываются по наикратчайшим расстояниям в
ближайшие тальвеги или непосредственно в естествен-
ные водоемы;
в) смешанного типа — сочетание открытой и закры-
той сети: отвод поверхностных вод по открытым лоткам
до ближайшего дождеприемника, далее вода попадает в
уложенный в земле закрытый трубопровод и по нему от-
водится самотеком к месту выпуска в водоем.
Дождевые стоки перекачиваются насосными установ-
ками лишь в очень редких случаях. Для отвода атмо-
сферных вод с плоских кровель зданий, а также цехов
промышленных предприятий устраивают внутренние
водостоки, размещенные в пределах зданий. Из внутрен»
$ 27, Продолжительность, интенсивность и повторяемость дождей
71
ней сети атмосферные осадки от-
водят в наружную дождевую ка-
нализацию.
Количество выпавших атмос-
ферных осадков определяют дож-
демерами. Наибольшее распрост-
ранение получил самописец, по-
казанный на рис. 6.1. Выпадаю-
щие осадки собирает приемный
сосуд 1, откуда по трубе 2 осад-
ки поступают в измерительный
цилиндр 5 с поплавком. Попла-
вок связан с пером, которое, ка-
саясь бумажной ленты, надетой
на барабан 3, чертит на ней ли-
нию. Внутри барабана помещен
часовой механизм с суточным за-
водом, поворачивающий барабан
на один оборот за сутки. Непре-
рывную работу механизма обес-
печивает сифон 4, который при
Рис. 6.1. Дождемер
достижении поплавком определенного уровня автомати-
чески сбрасывает воду из цилиндра 3 в сосуд 6. На го-
ризонтальной оси ленты самописца нанесено время в ча-
сах, на вертикальной — количество осадков в миллимет-
рах. С помощью этого прибора продолжительность дож-
дя может быть замерена с точностью до 2 мин.
§ 27. Продолжительность, интенсивность
и повторяемость дождей
Для полной характеристики дождя надо знать его
интенсивность, продолжительность и повторяемость.
Под интенсивностью дождя понимают количество
осадков, выпавших в единицу времени. Различают интен-
сивность выпадения дождей по слою i и объему q. Ин-
тенсивность по слою I, мм/мин, измеряется отношением
слоя выпавших осадков высотой h, мм, к продолжитель-
ности выпадения осадков /, мин:
i = h/t. (6.1)
Интенсивность по объему q, л/с, измеряется отноше-
нием количества выпавших осадков, л/с, на 1 га терри-
72
Глава 6. Дождевая канализация (водостоки)
тории. Приняв интенсивность дождя по слою равной I,
мм/мин, получим интенсивность дождя по объему
$=166,7». (6.2)
Продолжительность дождя обычно определяется в
минутах и фиксируется лентами самопишущих приборов.
Дожди различной интенсивности (или силы) имеют
различную повторяемость. Дожди большой интенсивно-
сти повторяются реже, дожди малой интенсивности, но
большей продолжительности, повторяются чаще. Термин
«повторяемость дождя» выражает собой период времени
в годах, в течение которого дождь определенной продол-
жительности и интенсивности выпадает один раз.
Если рассчитать водосточную сеть на очень большие
расходы, образовавшиеся в результате кратковременных,
но сильных ливней, то для отвода большого количества
воды потребуются водостоки весьма значительных раз-
меров. В связи с тем что такие дожди повторяются ред-
ко, водосток продолжительное время будет незагружен-
ным (почти сухим). Однако водосток можно рассчитать
на отвод дождя определенной интенсивности (силы) и
продолжительности и с определенной повторяемостью,
но с учетом возможности переполнения водостоков при
очень сильных дождях.
Период (в годах), в течение которого может выпасть
один такой дождь, т. е. один раз произойдет переполне-
ние сети, называется периодом однократного перепол-
нения сети Р или периодом однократного превышения
расчетной интенсивности дождя. Правильный выбор пе-
риода Р при проектировании водостоков имеет сущест-
венное значение: чем больше назначается величина Р,
тем больше и вместительнее получаются водостоки, тем
реже возможны случаи затопления территории.
Для экономического обоснования величины Р требу-
ется четкое представление о последствиях, которые мо-
гут быть вызваны переполнением сети, и о связанных с
этим убытках. Для населенных пунктов и промышлен-
ных площадок, где частое переполнение сети не вызы-
вает серьезных последствий, период однократного пере-
полнения Р назначается 0,3—1 год (при плоском релье-
фе). Для населенных пунктов с большими уклонами
местности и промышленных площадок, где имеются под-
§ 27. Продолжительность, интенсивность и повторяемость дождей
78
вальные помещения с ценным оборудованием, затопле-
ние которых может принести большие убытки, период
однократного переполнения надо назначать 5—10 лет
и более.
Различают также предельный период однократного
превышения расчетной интенсивности, когда коллектор
дождевой канализации должен пропускать лишь часть
расхода дождевого стока, остальная часть которого вре-
менно затопляет проезжую часть улиц и стекает по ее
лоткам. Высота затопления улиц при этом должна быть
меньше высоты, которая вызывает затопление подваль-
ных и полуподвальных помещений. Предельный период
однократного превышения расчетной интенсивности при-
нимается равным 10—100 годам и зависит от характера
бассейна, обслуживаемого коллектором, и условий рас-
положения коллектора.
Различают благоприятные, средние, неблагоприятные
и особо неблагоприятные условия расположения кол-
лектора. Под благоприятными условиями понимают бас-
сейн с плоским рельефом (средний уклон поверхности
менее 0,005) и площадь не более 150 га. Средние усло-
вия: бассейн с плоским рельефом и площадью более
150 га или коллектор, проходящий по тальвегу с укло-
ном менее 0,02 и площадью бассейна менее 150 га. Не-
благоприятными считаются условия, когда коллектор
проходит в нижней части склона и площадь его бассейна
превышает 150 га или коллектор проходит по тальвегу с
Таблица 6.1. Периоды однократного превышения расчетной
интенсивности дождя Р для населенных пунктов
Условия расположения коллекторов Период Р (в годах) при $20, л/(с-га)
60 60-80 80—120 | 120-200
На проездах местного назна- чения: благоприятные и средние 0,33—0,5 0,33—1 0,5-1 1.2
неблагоприятные 0,5—1 1-1,5 1—2 2—3
особо неблагоприятные 2-3 2—3 3—5 5—10
На магистральных улицах: благоприятные 0,33—0,5 0,33—1 0,5—1 1-2
средние 0,5—1 1—1,5 1—2 2—3
неблагоприятные 2—3 2—3 3—5 5—10
особо неблагоприятные 3-5 3—5 5—10 10—20
7*
Глава 6. Дождевая канализация (водостоки)
Таблица 6.2. Периоды однократного превышения расчетной
интенсивности дождя Р для территории промышленных предприятий
при площади стока до 200 га
Режим технологических Период Р (в годах) при л/(с-га)
процессов предприятий 70 70—100 более 100
Не нарушается Нарушается | 0,33-0,5 0,5—1 0,5—1 1-2 2 3—5
крутыми склонами. Особо неблагоприятные условия,
когда коллектор отводит воду из замкнутого понижен-
ного места (котловины).
Период однократного переполнения сети для насе-
ленных мест принимают в зависимости от характера
канализуемого объекта (магистральные улицы, цент-
ральные площади), топографических особенностей мест-
ности, площади бассейна и интенсивности стока по табл.
6.1, а для промышленных предприятий — по табл. 6.2.
(6.3)
§ 28. Формулы расчетных интенсивностей
Чтобы рассчитать дождевую сеть, прежде всего не-
обходимо определить расчетный расход дождевых вод.
Для этого надо установить зависимость между расчет-
ной интенсивностью и расчетной продолжительностью
дождя. Формулу выбирают в зависимости от района, для
которого проектируют водостоки.
Расход дождевых вод, л/с, следует определять по
методу предельных интенсивностей по формуле
гсрЛ‘-2Р
где Zcp — среднее значение коэффициента, характеризующего по-
верхность бассейна стока; А — параметр, определяемый по форму-
ле (6.5); F — расчетная площадь стока, га, равная всей площади
стока или части ее, дающей максимальный расход стока; t — расчет-
ная продолжительность дождя, мин, равная продолжительности
протекания дождевых вод по поверхности и трубам до расчетного
участка; п — показатель степени, зависящий от климатических усло-
вий и определяемый по соответствующей таблице.
Расчетный расход дождевых вод для гидравлическо-
го расчета дождевых сетей, л/с, определяется по фор-
муле
Урасч — PQ>
(6.4)
29. Коэффициенты стока
75
где Р — коэффициент, учитывающий заполнение свободного объема
сети при возникновении напорного режима; р зависит от показате-
ля степени л и определяется по соответствующей таблице.
Параметры А и п следует определять по результатам
обработки многолетних записей самопишущих дождеме-
ров. При отсутствии обработанных данных параметр А
можно определять по формуле
Л = <720 20"
/lgfflrP\V
\ lgmr /
(6.5)
где <7so — интенсивность дождя, л/с, на 1 га, для данной местности
продолжительностью 20 мин; определяется по соответствующей
карте изолиний; тг—среднее количество дождей в год, зависящее
от места расположения объекта и определяемое по соответствую-
щей таблице; у — показатель степени, определяемый по той же таб-
лице; Р — период однократного превышения расчетной интенсивно-
сти дождя в годах (табл. 6.1 и 6.2),
§ 29. Коэффициенты стока
Большая часть выпавших на поверхность земли дож-
девых капель стекает по склону местности в водосточ-
ную сеть, однако часть их просачивается в грунт, а часть
испаряется. Коэффициент стока зависит не только от
характера покрытия местности (растительный слой, бу-
лыжная или асфальтовая мостовая), грунтовых условий,
уклона местности, но и от продолжительности выпаде-
ния дождя и его интенсивности.
Для разных поверхностей коэффициент стока z при-
нимается равным:
Брусчатые мостовые и черные щебеночные покрытия 0,224
Булыжные мостовые . • 0,145
Щебеночные покрытия, не обработанные вяжущими
материалами • 0,125
Гравийные садово-парковые дорожки 0,09
Грунтовые поверхности (спланированные) 0,064
Газоны 0,038
76
Глава 6. Дождевая канализация (водостоки)
Коэффициент покрова для водонепроницаемых по-
верхностей изменяется в зависимости от А:
А 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1500
г 0,32 0,3 0,29 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,23
При составлении проекта водостоков приходите!»
сталкиваться с различными видами поверхностей, с ко-
торых дождевая вода поступает в водосток. Для упро-
щения расчетов обычно находят средний коэффициент
стока канализуемого объекта путем умножения площа-
ди каждого вида покрытия на соответствующий коэффи-
циент покрова; сумма полученных произведений даст
средний коэффициент стока (табл. 6.3).
Таблица 6.3. Средние значения коэффициента стока
Покрытие Площадь покрытия в Долях общей площади Коэффи- циент стока Частное зна- чение коэф- фициента г
Под застройкой 0,24 0,302 0,0732
Дворы (асфальтированные) 0,14 0,302 0,0427
Тротуары 0,12 0,302 0,0366
Проезды:
булыжные 0,1 0,145 0,0145
асфальтовые 0,05 0,302 0,0152
Зеленые насаждения 0,35 0,038 0,0133
Итого 1,00 гср = = 0,1955
§ 30. Определение расчетных расходов
дождевых вод
Для определения размеров труб и водосточных ка-
налов необходимо знать максимальный расчетный рас-
ход дождевой воды, поступающей в сеть. Этот расход
зависит от принятой расчетной интенсивности дождя,
его продолжительности, коэффициента стока и площади
водосбора. Интенсивность выпадения дождя — величина
переменная. Зависимость ее от продолжительности дож-
дя определяется уравнением (6.3),
§ 31. Расчет сети дождевой канализации
7?
Расчетная продолжительность протекания дождевых
вод, мин, по поверхности и трубам определяется по фор-
муле
f = ^конц -Нл "Мтр. (® • ®)
где /ковц — продолжительность протекания воды до уличного лотка,
а при наличии дождеприемников в пределах квартала до уличного
коллектора, мин; tn — продолжительность протеканий по уличным
лоткам до дождеприемника (при отсутствии их в пределах кварта-
ла), мин; /Тр — продолжительность протекания по трубам до расчет-
ного сечения, мин.
Время поверхностной концентрации дождевого стока
/конц следует определять расчетом, а для населенных
пунктов при отсутствии внутриквартальных закрытых
дождевых сетей принимать равным 5—10 мин, при на-
личии их 3—5 мин.
Продолжительность протекания дождевых вод по
уличным лоткам tn определяется по формуле
где /л — длина участков лотков, м; 0Л — расчетная скорость тече-
ния на участке, м/с.
Продолжительность протекания дождевых вод по тру-
бам до расчетного сечения /тР определяется по формуле
<«•»
где /тр — длина расчетных участков коллектора, м; vlp — расчетная
скорость течения на участке, м/с.
§ 31. Расчет сети дождевой канализации
Расчет сети можно производить после выполнения
подготовительных работ: Трассировки сети, установле-
ния расчетных участков, нахождения их площадей водо-
сбора, определения коэффициента стОка ж, выбора рас-
четной формулы и др. Для населенных пунктов граница
расчетных участков определяется осями улиц или рас-
положением дождеприемников.
В зависимости от местных условий и экономических
соображений назначают период однократного перепол-
нения Р, находят параметры А и п, вычисляют средний
коэффициент стока жср и в зависимости от площади во-
78 Глава 6, Дождевая .канализация (водостоки)
досбора F, а также продолжительности дождя.t для каж-
дого расчетного сечения определяют соответствующие
расходы воды. По расчетным расходам подбирают диа-
метр трубопровода по методике, применяемой при рас-
чете бытовой сети. Однако следует иметь в виду, что
для водосточной сети наполнение трубопровода при
расчетном расходе по: возможности должно приближать-
ся к полному.
§ 32. Трассировка и устройство водосточной сети
Трассировку дождевой сети в основном следует вы-
полнять так же, как и бытовой канализации, учитывая,
однако, специфические особенности ее работы. Начер-
тание дождевой сети в плане обусловлено рельефом ме-
стности, размером территории, схемой планировки, насы-
щенностью территории подземными путями и др. Трассу
для водостоков следует выбирать по наикратчайшим
расстояниям. С целью уменьшения размеров каналов
подземная водосточная сеть должна иметь выпуски в
ближайшие водоемы, тальвеги и овраги.
Как правило, главные коллекторы бассейна нужно
трассировать по городским проездам, за исключением тех
случаев, когда направление городских проездов не сов-
падает с тальвегом. Трасса водостока на проезде должна
быть расположена прямолинейно, параллельно красным
линиям, с минимальным числом пересечений с другими
подземными сооружениями. При ширине проезда до
30 м водосток рекомендуется трассировать по середине
проезда. При ширине проезда более 30 м в зависимос-
ти от технической и экономической целесообразности
коллекторы проектируют по середине проезда или по
обеим сторонам проезда (дублирование). Место распо-
ложения начальных точек закрытой дождевой сети сле-
дует определять расчетом с учетом местных условий.
При строительстве водостоков в настоящее время при-
меняют сборный железобетон.
§ 33. Дождеприемники
Дождевые воды поступают в закрытую водосточную
сеть через дождеприемники (рис. 6.2). Дождеприемник
§ 84. Особенности расчета сети общесплавной канализации
имеет лоток со съемной
решеткой, перепадную
часть, выложенную из бе-
тонных колец, и днище.
Из дождеприемника дож-
девая вода поступает в
закрытый водосток по со-
единительной ветке диа-
метром не менее 200 мм,
закладываемой в низовой
части дождеприемника.
Приемные решетки обыч-
но делают прямоугольны-
ми или круглыми и уста-
навливают в проезжей ча-
сти на 2—3 см ниже по-
верхности лотка, длинной
стороной вдоль лотка.
Глубина заложения
основания дождеприем-
ника должна быть, как
правило, не менее 0,8 м.
Расстояние между дожде-
приемниками зависит от
А-А
1200
Рис. 6.2. Дождеприемник из сбор-
ных железобетонных элементов
уклонов улицы, высоты
бордюрного камня, пло-
щади стока кварталов и
характера застройки. Ес-
/ — дождепрнемная решетка; 2 — бе-
тонный борт; 3 — колодец; 4 —задел-
ка отверстий бетоном; 5 —основание;
6 — бетонный набивной лоток; 7 — пес-
чаная подушка
ли в уличные лотки поступает вода с внутренней части
квартала, расстояние между дождеприемниками опреде-
ляют расчетом. Сброс дождевых вод в водоем осущест-
вляют через выпуски.
§ 34. Особенности расчета сети общесплавной
канализации
Следует различать участки сети общесплавной ка-
нализации до ливнеспусков и после них. Метод расчета
еети! общесплавной канализации с ливнеспусками раз-
работан ЛНИИ АКХ.
80
Глава 7. Канализационные насосные станции
Расчетный расход QO6m, л/с, на участке сети до пер-
вого ливнеспуска равен сумме бытового <2бЫТ, производ-
ственного Qnp и дождевого <?дожд расходов:
Qo6m — Сбыт 4" Qnp + Фдожд- (6-9)
Сеть проверяют также на расход в сухую погоду
Qcyx = Сбыт + Сар- (6.10)
В сухую погоду скорости потока в сети не должны
быть меньше допустимых для бытовой сети.
Количество дождевой воды, сбрасываемой через лив-
неспуски, равно произведению расчетного расхода в су-
хую погоду на коэффициент разбавления. Если расход
превышает эту величину, то избыток сбрасывается по
ливнеспуску в водоем.
Расчетный расход, л/с, на участке коллектора после
любого ливнеспуска определяется по формуле
Оцожд = «о (Схоз + Опр) + Q1 > (6.11)
где Qi — расход дождевых вод с площади, расположенной ниже
ливнеспуска.
Полный расход на участке ниже ливнеспуска опре-
деляется по формуле
Ообш = по (Охоз + Опр) + 01 + (Охоз + Опр) • (6.12)
Следует иметь в виду, что весь расход сброса услов-
но относится к дождевым водам, поэтому расходы бы-
товых вод суммируются без учета сброса на ливне-
спуске.
ГЛАВА 7. КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
§ 35. Схема насосной станции
Канализационные насосные станции предназначены
для перекачки сточных вод. Если канализационная на-
сосная станция перекачивает основное количество сточ-
ных вод, то она называется главной. Насосная станция,
которая перекачивает сточные воды какого-либо райо-
на населенного пункта, называется районной. Станция,
перекачивающая сточные воды в вышележащий коллек-
тор, называется станцией перекачки. Если насосная
§ 35. Схема насосной станции
S1
станция только поднимает сточные воды из располо-
женного рядом с ней нижележащего трубопровода и пе-
редает их в вышележащий, то она называется станцией
подкачки.
Чаще всего на насосных станциях устанавливают
центробежные насосы с электродвигателями переменно-
го тока. Насосные станции размещают на расстоянии не
менее 20—30 м от жилых и общественных зданий. Мес-
то расположения станции выбирают в зависимости от
санитарных, гидрометеорологических и топографических
условий местности. На случай аварии перед насосной
станцией устраивают аварийные выпуски для сброса
сточных вод в водоем или в дождевую сеть.
Обычно очистные станции размещают на достаточном
расстоянии от населенного пункта. Насосная станция
может располагаться вблизи очистных сооружений или
на территории населенного пункта. В последнем случае
сточные воды перекачиваются на очистные сооружения
по напорным водоводам, так как в начале очистных со-
оружений сточные воды должны подаваться на поверх-
ность земли. Выбор места расположения насосной стан-
ции по отношению к очистным сооружениям определяет-
ся технико-экономическими сравнениями вариантов.
Канализационная насосная станция имеет приемный
резервуар с решетками, машинное здание и вспомога-
тельные помещения. Схему насосной станции выбирают
в зависимости от расхода и состава сточных вод, а так-
же от глубины подводящего коллектора и гидрогеологи-
ческих условий.
Насосные станции по надежности действия подраз-
деляются на три категории:
Первая Насосные станции, в работе которых
не допускается перерыв ...
Вторая Насосные станции, в работе которых
допускается перерыв не более 6 ч
Третья Насосные станции, в работе которых
допускается перерыв не более 1 сут
При низком уровне грунтовых вод и малой глубине
заложения подводящего коллектора насосные станции
устраивают прямоугольной формы, совмещенными с
приемным резервуаром (рис. 7.1, а). В этом случае го-
ризонтальные насосы устанавливают под заливом. При
«2
Глава 7, Каналнаацнонные яасвсвые станции
Рис. 7.1. Схемы насосных станций с совмещенными приемными ре-
зервуарами (а, б) и с незаливными насосами (в, г)
слабых грунтах, высоком уровне грунтовых вод и глубо-
ком расположении подводящего коллектора устраивают
круглые насосные станции с вертикальными насосами
(рис. 7.1,6). В приемных резервуарах насосных стан-
ций устанавливают решетки для задержания круп-
ных отбросов и дробилки для измельчения этих от-
бросов.
Насосные станции, перекачивающие большие расхо-
ды, обычно имеют насосы, расположенные выше уровня
воды в приемном резервуаре. Насосы можно устанавли-
вать в здании, совмещенном с приемным резервуаром
(рис. 7.1,в) или отдельно стоящем (рис. 7.1,г). Машин-
ный зал насосной станции с насосами и электродвига-
телями необходимо отделять от приемного резер-
вуара водо- и газонепроницаемой стенкой. Насосные
станции должны иметь приточно-вытяжную вентиля-
цию. На насосных станциях устанавливают резерв-
ные насосы, число которых следует принимать по
табл. 7.1.
При соответствующем обосновании перед насосными
станциями устраивают аварийные выпуски в водоем или
в дождевую канализацию. Возможность устройства и
выбор мест расположения аварийных выпусков согла-
совывают с органами санитарно-эпидемиологической
службы и рыбохозяйственного надзора, а также с
органами по регулированию использования и охране
вод.
На подводящем к насосной станции коллекторе (в
колодце) устанавливают затвор с управляемым с по-
$ 36. Приемные резервуары, решетки, дробилки
Таблица 7.1. Число резервных насосов, устанавливаемых на насосных
станциях
Вид сточных вод Число насосов
рабочих резервных
Бытовые и близкие к ним по 1 1
составу производственные 2 3 и более 1 2
Агрессивные 1 2 3 4 5 и более 1 (дополнительно 1 на складе) 2 2 3 не менее 50%
верхности земли приводом, что позволяет при аварии на
насосной станции временно подтоплять коллектор или
сбрасывать сточную воду через аварийный выпуск.
Питание насосных станций электроэнергией осуще-
ствляется от двух самостоятельных фидеров.
Для подкачки сточных вод на небольшую высоту
применяют шнековые подъемники, которые просты по
устройству и для установки их не требуются дорогостоя-
щие здания.
§ 36. Приемные резервуары, решетки, дробилки
В приемные резервуары насосных станций сточные
воды по часам суток поступают неравномерно. Прием-
ные резервуары, играющие роль регулирующей емкос-
ти, сглаживают неравномерность притока сточных вод.
Объем приемных резервуаров зависит от коэффициента
неравномерности притока сточных вод. Объем прием-
ных резервуаров насосных станций большой пропускной
способности определяется по графику притока и откач-
ки сточных вод. В этом случае работа насосов автомати-
зируется, причем принимается не более шести включе-
ний в 1 ч. Рабочая глубина приемного резервуара обыч-
но равна 1,5—2 м.
Число решеток для задержания крупных отбросов
зависит от пропускной способности станции: на малых
64
Глава 7. Канализационные насосные станции
станциях устанавливают одну решетку, а на больших—
две и более. Размер прозоров в решетках зависит
от марки и подачи насосов и изменяется от 16 до
125 мм.
Задержанные отбросы после дробилки сбрасывают-
ся в канал перед решетками. Различают ножевые и мо-
лотковые дробилки. Наибольшее распространение по-
лучили молотковые дробилки. Для транспортирования
дробленых отбросов в дробилки подается вода из расче-
та 6—10 л на 1 кг отбросов.
Напорные водоводы, идущие от насосной станции, вы-
полняются из железобетонных и асбестоцементных труб.
Число напорных трубопроводов от’насосных станций пер-
вой категории надежности действия необходимо прини-
мать не менее двух, устраивая (в случае необходимости)
переключения, расстояния между которыми следует оп-
ределять из условия обеспечения при аварии на одном
из них пропуска 100 %-ной расчетной подачи. Для стан-
ций второй и третьей категории надежности действия
допускается прокладка одного напорного трубопро-
вода.
§ 37. Типы насосных станций
Для выбора конструкции и типа насосной станции
предварительно необходимо определить ее пропускную
способность, выяснить санитарные, гидрогеологические и
другие условия ее эксплуатации. Рядом проектных орга-
низаций разработаны типовые проекты насосных стан-
ций, применяемые при разных зимних температурах, на-
личии или отсутствии грунтовых вод, разных глубинах
заложения подводящего коллектора. Проекты малых и
средних насосных станций выполнены на подачу сточных
вод до 80 тыс. м3/сут. На этих станциях обычно уста-
навливают горизонтальные насосы. Проекты крупных
станций разработаны на подачу 100—320 тыс. м3/сут
сточных вод. На этих станциях устанавливают пять на-
сосов. Насосы и решетки во всех случаях имеют авто-
матическое управление.
На рис. 7.2 показана насосная станция с тремя гори-
зонтальными насосами марки ФГ-81/31 (насос фекаль-
ный горизонтальный с подачей 43—107 м3/ч и напором
§ 37. Типы насосных станций
85
28—34 м), а на рис. 7.3—насосная станция большой про-
пускной способности с вертикальными насосами, каждый
из которых имеет подачу 2700 м3/ч и развивает напор
26,5 м.
В отечественной и зарубежной практике для подъ-
ема сточных вод на небольшую высоту применяют шне-
ковые подъемники, которые отличаются надежностью в
работе и просты по устройству. Их можно располагать
в подземной камере. Шнековые насосы (подъемники)
служат для подкачки сточных вод на высоту 2^-7 м. Они
работают по принципу архимедовой спирали, не требуют
предварительного задержания отбросов на решетках и
их измельчения на дробилках. Вместо задвижек уста-
навливают простые щитовые затворы, напорный трубо-
провод не требуется.
На рис. 7.4 показана насосная станция со шнековы-
ми подъемниками, разработанная Казводоканалпроек-
том. Диаметр шнека 800 мм, подача шнека 360, 390 и
460 м3/ч при частоте вращения шнека соответственно
59, 64 и 75 мин-1 и высоте подъема 2,5 м.
Производственные сточные воды отличаются разнооб-
разным составом, поэтому насосные станции, предназна-
ченные для их перекачки, имеют свою специфику. На-
пример, в связи с наличием абразивных примесей в сточной
воде необходимо применять насосы и арматуру, из-
готовленные из металлов, стойких к истиранию. При по-
вышенной температуре сточной воды снижается высота
всасывания насосов. Для перекачки агрессивных кисло-
тосодержащих сточных вод следует использовать кисло-
тоупорные насосы, трубопроводы и оборудование, приме-
нять антикоррозийную защиту приемного резервуара.
При содержании в воде веществ, выделяющих взрыво-
опасные и горючие газы и пары, требуется устанавли-
вать взрывозащищенные электродвигатели и другое элек-
трооборудование.
Насосные станции можно располагать как в отдель-
ных зданиях, так и в помещениях, блокируемых с произ-
водственными корпусами, а также непосредственно в це-
хах предприятий. В последнем случае сточные воды не
должны выделять вредных или взрывоопасных в смеси
с воздухом газов и паров.
Кроме насосных станций, предназначенных для пе-
66
Глава 7. Канализационные насосные станции
А-А
Рис. 7.2. Насосная станция с тремя горизонтальными насосами
J — подводящий коллектор; 2 — лоток загрузочный; 3 — решетка вертикальная
механизированная; 4 — труба для взмучивания осадка; 5 — всасывающий тру-
бопровод; 6 —- напорный трубопровод; 7 — тали ручные; 8 — решетка с ручной
очисткой и дырчатым корытом; 9 — дробилка; 10 — насос для подачи воды
для уплотнения сальников; // — насосы ФГ-81/31; 12 — дренажный насос
Рис. 7.3. Насосная станция с пятью вертикальными насосами
/ — подводящие каналы; 2 — транспортер; 3 — решетки; 4 — щитовые затворы;
5 — кран-балка; $ — мостовой кран; 7 — электродвигатель; 8 — насосы
ФВ—2700/26,5; Р —бак отработавшего масла; 10 — напорные трубопроводы;
// — выпуск; 12 — дренажный насос; 13—трубы для взмучивания осадка; 14 —
насосы производственного водопровода; /5 — баки разрыва струи; 16 — труба
для сброса пульпы от дробилок
рекачки городских и производственных сточных вод, уст-
раивают станции для перекачки дождевых вод, а также
иловые насосные станции. Станции для перекачки дож-
девых вод работают при высоком уровне воды в реке
или в том случае, когда устье дождевой сети располо-
жено ниже уровня воды в реке и сброс дождевой воды
самотеком невозможен. Такие станции работают ограни-
ченное число часов в год. Высота подъема дождевых вод
обычно составляет 5—10 м. На территории очистных со-
оружений для передачи осадка и активного ила из од-
ной группы сооружений в другую устраивают иловые
насосные станции.
§ 37. Типы насосных станций
7W
88
Глава S. Общие сведения об очистке сточных вод
2,20
Рис. 7.4. Насосная станция с двумя шнековыми подъемниками
/ — входной коллектор; £ — шандоры; нижняя опора шнека; 4 — огражда-
ющая решетка; 5— шнековый подъемник; 6 — нижняя опора шнека; 7 — под-
шипниковый узел; 8 —рама редуктора; 5—мотор редуктора; 10 — выходной
коллектор
РАЗДЕЛ III. сооружения для очистки
И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД
ГЛАВА 8. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОЧИСТКЕ
СТОЧНЫХ ВОД
В настоящее время весьма серьезное внимание уде-
ляется проблеме предотвращения загрязнения водоемов
сбрасываемыми в них бытовыми и производственными
сточными водами. В последние годы принят ряд поста-
новлений партии и правительства, направленных на улуч-
шение санитарного состояния водоемов. Предусмотрено
разработать и осуществить мероприятия как в целом по
стране, так и по отдельным ее регионам (бассейны Кас-
пийского, Черного, Азовского и Балтийского морей, оз.
Байкал).
К качеству очищенных сточных вод, сбрасываемых в
водоемы, предъявляются все более высокие требования.
Намечено осуществить следующие основные мероприя-
тия, способствующие улучшению санитарного состояния
водоемов:
1) интенсивное строительство канализационных очи-
стных сооружений, где они еще не построены;
$ 38. Состав и свойства сточных вод и осадков
89
2) глубокая очистка сточных вод, обеспечивающая
высокое их качество;
3) максимальное повторное или многократное исполь-
зование очищенных производственных сточных вод в тех-
нологических процессах производств;
4) создание полностью замкнутых систем водного хо-
зяйства промышленных предприятий без сброса сточных
вод в водоем;
5) использование глубоко очищенных сточных вод
для целей орошения и обводнения при условии соблюде-
ния санитарной безопасности;
6) перевод водных технологических процессов на
предприятиях на безводные.
§ 38. Состав и свойства сточных вод и осадков
В канализационную сеть поступают загрязнения ми-
нерального, органического и бактериального происхож-
дения. К минеральным загрязнениям относятся: песок,
глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворенные
в воде соли, кислоты, щелочи и другие вещества.
Органические загрязнения бывают растительного и
животного происхождения. К растительным относятся
остатки растений, плодов, овощей и злаков, бумага, рас-
тительные масла, гуминовые вещества и др. Основной
химический элемент, входящий в состав этих загрязне-
ний,— углерод. К загрязнениям животного происхожде-
ния относятся физиологические выделения людей и
животных, остатки тканей животных, органические кисло-
ты и др. Основной химический элемент этих загрязне-
ний — азот. В бытовых водах содержится примерно 60 %
загрязнений органического происхождения н 40 % мине-
рального. В производственных сточных водах это соотно-
шение может быть иным и изменяется в зависимости от
вида обрабатываемого сырья и технологического про-
цесса производства.
К бактериальным загрязнениям относятся живые
микроорганизмы — дрожжевые и плесневые грибки и
различные бактерии. В бытовых сточных водах содер-
жатся также болезнетворные бактерии (патогенные) —
возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, ди-
зентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов
90
Главе >8. Общие сведения об очистке сточных-вод
(глистов), попадающие в сточные воды с выделени-
ями людей и животных. Возбудители заболеваний содер-
жатся и в некоторых производственных сточных водах,
например, в сточных водах кожевенных заводов, фабрик
первичной обработки шерсти и др.
Загрязнения в сточных водах по своему физическому
состоянию могут быть в нерастворенном, коллоидном и
растворенном виде. Нерастворенные вещества находятся
в сточных водах в виде грубой суспензии с размером ча-
стиц более 100 мк и в виде тонкой суспензии (эмульсии)
с размером частиц 100—0,1 мк. Исследованиями уста-
новлено, что в бытовых сточных водах количество нера-
створенных взвешенных веществ более или менее посто-
янно и равно 65 г/сут на одного человека, пользующего-
ся канализацией.
Зная норму водоотведения q, л/сут, на одного чело-
века и количество загрязнений а, г, приходящихся на
одного человека в сутки, можно определить содержание
их в единице объема сточных вод, т. е. их концентрацию,
мг/л:
р = в-1000/?. (8.1)
Состав и количество производственных сточных вод
различны. Даже предприятия одного типа, например ко-
жевенные заводы, в зависимости от характера техноло-
гического процесса могут сбрасывать сточные воды раз-
личного состава и в разных количествах. Некоторые
производственные сточные воды содержат загрязнений
не больше, чем бытовые, а другие значительно больше.
Так, вода от рудообогатительных фабрик содержит до
25000 мг/л взвешенных частиц, от шерстомоек — до
20000 мг/л.
Производственные сточные воды делятся на малоза-
грязненные и загрязненные. Малозагрязненные чаще все-
го те, которые использовались для охлаждения; они поч-
ти не загрязняются, а только нагреваются. Загрязненные
производственные воды условно делятся на группы, со-
держащие определенные загрязнения: а) преимущест-
венно минеральные; б) преимущественно органические;
в) органические и минеральные.
Производственные сточные воды в зависимости от
концентрации загрязнений могут быть высококонцентри-
4 38. Состав н свойства сточных вод в осадков
91
рованными и слабоконцентрированными. В зависимости
от активной реакции среды производственные воды по
степени агрессивности делится на малоагрессивные .(сла-
бокислые с pH=64-6,6 и слабощелочные с рН=8-ь9) и
сильноагрессивныв (сильнокислые с pH-<6 и сильноще-
«лочные с рН>9).
Атмосферные воды могут быть Сильно загрязнены
веществами, смываемыми с территории предприятия.
В этом случае они должны очищаться, как и производ-
ственные сточные воды.
В современных городах сточные воды промышленных
предприятий поступают в городскою бытовую канализа-
ционную сеть, поэтому в городах обычно имеются сме-
шанные воды, т. е. городские воды, количество загрязне-
ний в которых сильно колеблется. Концентрацию смеси
Рем в бытовых и производственных Сточных водах, по-
ступающих в городскую канализацию, определяют по
уравнению
= />хозСхо3+Дрпр<?Д₽ (8.2)
где рхоэ и рпР — концентрация загрязнения в бытовых н производ-
ственных сточных водах, г/м3; Qto, и расход бытовых и
производственных сточных вод отдельных предприятий, м®.
Структура и консистенция осадка различных сточных
вод также различны. Осадок, выпадающий из сточных
вод при их отстаивании, может быть двух видов:
а) зернистый, частицы которого имеют более или ме-
нее гладкую поверхность и выпадают на дно независимо
друг от друга с постоянной скоростью. Зернистый осадок
представляет собой главным образом примеси минераль-
ного происхождения: песок, угольная пыль и рудничный
шлам;
б) хлопьевидный, частицы которого имеют слизистую
поверхность и по мере выпадения соединяются друг с
другом. Хлопьевидный осадок содержит большое коли-
чество воды. К нему относятся органические вещества
животного и растительного происхождения.
По существующим нормам при отстаивании бытовых
сточных вод в течение 2 ч осадок с влажностью 95 %
составляет 0,8 л/сут на одного человека, при пересчете
на сухое вещество—40 г.
92
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод
Коллоидные вещества в воде имеют размеры частиц
0,1—0,001 мкм. Состав коллоидной фазы бытовых сточ-
ных вод обусловливают ее органические составляющие —
белки, жиры и углеводы, а также продукты их физиоло-
гической переработки.
Для бытовых сточных вод количество химических вег
ществ, вносимых с загрязнениями, на одного человека
остается более или менее постоянным. Так, на одного
человека в сутки приходится: азота аммонийных солей —
8 г, хлоридов—9 г, фосфатов—3,3 г. Концентрация этих
веществ, мг/л, в сточной воде изменяется в зависимости
от степени разбавления загрязнений водой: чем выше
норма водоотведения, тем ниже концентрация.
Количество ингредиентов, поступающих с загрязне-
ниями в производственные сточные воды, сильно колеб-
лется и зависит не только от содержания их в обрабаты-
ваемом продукте, но и от технологического процесса про-
изводства, режима поступления вод в производственную
сеть и других причин. Следовательно, для данного вида
производства можно установить лишь примерное коли-
чество загрязнений, содержащихся в сбрасываемых про-
изводственных сточных водах. При проектировании про-
изводственной канализации необходимо иметь данные
анализа производственных сточных вод, и только в том
случае, если такие данные получить нельзя, можно поль-
зоваться данными по аналогичным производствам.
В связи с широким применением в различных отрас-
лях радиоактивных веществ появились сточные воды, ко-
торые содержат радиоактивные примеси. Большая или
меньшая степень опасности этих вод зависит от приро-
ды находящихся в них радиоактивных элементов и их
концентрации, которая определяется анализом воды и
выражается в единицах радиоактивности.
§ 39. Условия растворения и потребления
кислорода
Всякое органическое вещество при наличии кислоро-
да воздуха и под воздействием микроорганизмов-мине-
рализаторов окисляется. Органическое вещество в сточ-
ной воде, попадающее в водоем, подвергается биохими-
ческому окислению. Скорость этого процесса зависит в
§ 39. Условия растворения и потребления кислорода
93
первую очередь от наличия свободного кислорода, со-
держащегося в сточной воде и в водоеме. Кислород по-
полняется вновь в основном с поверхности водного зер-
кала за счет диффузии из воздуха. Процесс биохимиче-
ского аэробного окисления, т. е. в присутствии кислорода,
имеет две фазы: в первой фазе окисляются углерод-
содержащие вещества, выделяя углекислоту и воду; во
второй — окисляются азотсодержащие вещества, снача-
ла до солей азотистой кислоты, а затем до солей азотной
кислоты — нитратов. Эта фаза носит название нитрифи-
кации. Если кислорода достаточно, то процесс окисле-
ния в первой углеродистой фазе подчиняется определен-
ному закону, а именно: скорость окисления (или скорость
потребления кислорода) при одинаковой температуре в
каждый момент времени пропорциональна количеству
остающихся в сточной воде органических веществ. Чем
меньше остается в воде органических веществ, тем мед-
леннее идет процесс окисления. Этот закон может быть
представлен уравнением
l.t = Lo.10~ft‘*, (8.3)
где Lt — количество кислорода, которое необходимо для окисления
органического вещества по прошествии времени /; La— количество
кислорода, которое необходимо для окисления органического ве-
щества, имеющегося в начале процесса; kt — коэффициент пропор-
циональности, или константа скорости биохимического потребления
кислорода.
Коэффициент пропорциональности изменяется в за-
висимости от температуры: чем выше температура, тем
больше константа. Так, при температуре 20 °C константа
скорости окисления ki для многих вод равна 0,1.
Скорость растворения кислорода в каждый данный
момент обратно пропорциональна степени насыщенности
воды кислородом или прямо пропорциональна его недо-
насыщенности (дефициту). Если обозначить через Da
начальный дефицит кислорода, т. е. недостачу его до пол-
ного насыщения, выраженную в долях от полного дефи-
цита, а через Dt — дефицит кислорода в воде по проше-
ствии времени t, то закон растворения может быть вы-
ражен уравнением
Dt — Da- (8.4)
где k2 — константа скорости растворения кислорода, зависящая от
природы газа, температуры среды, состояния поверхности водоема и
условий перемешивания воздуха с водой.
М
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод
Величина константы kt, как и величина ku сильно
колеблется, для предварительных подсчетов она может
быть принята равной 0,2 при температуре воды 20°C.
По содержанию в воде солей азотистой кислоты мож-
но судить о полноте происходящих процессов окисления.
Если в воде содержится большое количество нитратов,
это свидетельствует о том, что вода чистая и процесс
окисления органических веществ в воде в основном за-
кончен. При отсутствии кислорода в воде для последу-
ющего окисления веществ может частично использовать-
ся кислород, содержащийся в солях азотистой и азотной
кислот. Этот процесс отщепления кислорода от солей азо-
тистой и азотной кислот носит название денитрифика-
ции.
§ 40. Биохимическая и химическая потребность
в кислороде
Степень загрязнения сточной воды органическими ве-
ществами можно определить по количеству кислорода, не-
обходимому для окисления органических веществ под
воздействием аэробных микроорганизмов-минерализато-
ров, которые существуют в присутствии кислорода. Об-
щее количество кислорода, необходимое для окисления
органических веществ аэробными микроорганизмами-
минерализаторами, называется биохимической потребно-
стью в кислороде, обозначается БПК и выражается ко-
личеством кислорода в миллиграммах на 1 л (мг/л) или
в граммах на 1 м3 (г/м3).
Биохимическую потребность в кислороде сточной
жидкости определяют лабораторным путем. Биохимиче-
ская потребность в кислороде в 5-суточной пробе при
температуре 20 °C обозначается БПК$. В качестве основ-
ного показателя для расчета очистных сооружений слу-
жит величина БПКполп, т.е. количество кислорода, рас-
ходуемого для полного окисления биохимическим путем
органических веществ, содержащихся в сточных водах.
Для многих видов сточных вод для проведения полного
биохимического процесса необходимо 20 сут, т. е.
ВПКп^лн равна БПКдо-
По нормам проектирования систем канализации
БПКдолв отстоенной жидкости принимается равной 40 г/
40. Биохимическая и химическая потребность в кислороде
03
/сут на одного жителя, а БПКполв неотстоенной 75 г/
/сут.
Концентрация сточных вод по БПК20 в зависимости
от нормы водоотведения может быть определена по фор-
муле
£20 = а- ЮОО/д, (8.5)
где Lx — БПКао, мг/л; а — БПКго, г/сут на одного человека; q —
норма водоотведения, л/сут на одного человека.
В процессе биохимического окисления часть органи-
ческого вещества расходуется на прирост микроорганиз-
мов-минерализаторов, что БПКго не учитывается. При
определении БПКм не учитывают также стойкие орга-
нические вещества, не разрушаемые биохимически.
Чтобы полнее оценить содержание органического ве-
щества в сточной воде, определяют химическое потребле-
ние кислорода. Общее количество кислорода, необходи-
мое для перевода углерода органических соединений в
углекислоту, водорода в воду, азота в аммиак, серы в
серный ангидрид, называется химической потребностью
в кислороде и обозначается ХПК.
Разность ХПК—БПКго может служить показателем
прироста микробиальной среды (ила) и наличия стойких
органических веществ, не затрагиваемых биохимическим
процессом. Для городских сточных вод эта разность не
имеет существенного значения, так как БПК20 городских
сточных вод составляет 86 % ХПК; однако многие про-
изводственные сточные воды имеют ХПК, превышаю-
щую БПКго на 50 % и более.
Соотношение между БПКго и ХПК показывает на не-
обходимость применения биохимической очистки сточных
вод, что нужно знать как при решении вопроса приема
промышленных сточных вод в городские канализации,
так и при самостоятельной очистке промышленных сточ-
ных вод. При проектировании приходится иметь дело ча-
ще всего с городскими сточными водами, представляю-
щими собой смесь бытовых и производственных сточных
вод.
Для определения БПК смеси можно пользоваться
формулой
. Lq Об 4~ S£np Qnp
см== Q6 + 2Q„p
(8.6)
96
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод
где £.Пр и Де —БПКго производственных и бытовых сточных вод;
Qo и Qnp — суточный расход бытовых и производственных сточных
вод, м3.
ВПК сточных вод изменяется по сезонам и по часам
суток. ВПК5 сточных вод московской канализации ко-
леблется от 120 до 350 мг/л.
§ 41. Активная реакция, стабильность,
бактериальные загрязнения сточных вод
Показатель pH — активная реакция сточных вод —
играет значительную роль в очистке сточных вод на био-
логических сооружениях. Сильнокислые или щелочные
воды следует подвергать нейтрализации й только после
этого направлять на очистные сооружения. При спуске
сточных вод в водоем и смешении их с водой водоема
pH этой смеси не должна быть ниже 6,5 или выше 8,5.
Сточные воды, направляемые для биохимической очист-
ки, должны иметь pH в этих же пределах.
Определенное количество свободного растворенного
кислорода содержится в сточной воде, а также в составе
солей азотистой и азотной кислот — нитритов и нитра-
тов. Часть кислорода расходуется на окисление органи-
ческого вещества. Если в составе сточной воды органи-
ческого вещества много и на его окисление израсходуется
весь кисЛород, то начнутся процессы гниения с выде-
лением газообразных продуктов, в частности метана и
сероводорода. Процесс окисления идет с определенной
скоростью, поэтому соотношение между общим содержа-
нием кислорода, находящегося в растворенной форме
или в составе азотистых солей, и БПК, т. е. кислородом,
необходимым для окисления органического вещества,
можно определить, зная момент наступления загнивания.
Это соотношение, выраженное в процентах, называется
стойкостью или стабильностью воды и определяется по
формуле
5 = 100(1 — 10“**f),
где Ar । =0,1—константа скорости потребления кислорода при тем-
пературе 20 °C; t — срок загнивания, сут.
При стойкости воды 50 % загнивание начнется на
третий день, при стойкости 99 % — на двадцатый день.
$42. Водоем как приемник сточных вод
Флора и фауна сточных вод представлены бактерия-
ми, вирусами, бактериофагами, гельминтами и грибка-
ми. В сточной жидкости находится огромное количество
бактерий: в 1 мл жидкости их может быть до 1 млрд.
Большая часть этих бактерий относится к разряду без-
вредных для человека (сапрофитные бактерии), но име-
ются и такие, которые размножаются и живут на живой
материи (патогенные бактерии), разрушая в процессе
своей жизнедеятельности живой организм. Патогенные
микроорганизмы, встречающиеся в городских сточных
водах, представлены возбудителями брюшного тифа, па-
ратифа, дизентерии, водной лихорадки, туляремии и др.
О загрязненности воды болезнетворными бактериями
свидетельствует наличие в ней особого вида бактерий —
группы кишечной палочки. Эти бактерии не болезнетвор-
ные, но их присутствие указывает на то, что в воде мо-
гут находиться и болезнетворные бактерии. Чтобы оце-
нить степень загрязненности воды патогенными бакте-
риями, определяют коли-титр, т. е. наименьшее количе-
ство воды, мл, в котором содержится одна кишечная па-
лочка. Так, если титр кишечной палочки равен 100, то
это значит, что в 100 мл исследуемой воды содержится
одна кишечная палочка. При титре, равном 0,1, число
бактерий в 1 мл равно 10 и т.д. Для городских сточных
вод титр кишечной палочки обычно не превышает
0,000001. Иногда определяют коли-индекс, или число ки-
шечных палочек в 1 л воды.
§ 42. Водоем как приемник сточных вод
Приемниками сточных вод в основном служат водо-
емы. Сточные воды перед сбросом в водоем необходимо
частично или полностью очистить. Как известно, в воде
водоема содержится определенный запас кислорода, ко-
торый может быть частично использован для окисления
органического вещества, поступающего в водоем совме-
стно со сточной водой. Водоем, таким образом, облада-
ет некоторой самоочищающей способностью, т. е. в нем
под воздействием микроорганизмов-минерализаторов мо-
гут окисляться органические вещества, но при этом со-
держание растворенного кислорода в воде будет падать.
Следовательно, степень очистки сточных вод на очист-
•в
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод
ных сооружениях перед сбросом их в водоем можно сни-
зить.
Не следует, однако, преувеличивать возможностей во-
доемов, в частности рек, в отношении приема больших
масс сточных вод даже в том случае, если кислород-
ный баланс позволяет осуществить такой сброс без окон-
чательной их очистки. Любой, даже небольшой, водоем,
как правило, используется для массового купания и име-
ет архитектурно-декоративное и санитарное значение.
Условия спуска сточных вод в водоемы в СССР стро-
го регламентированы «Правилами охраны поверхностных
вод от загрязнения сточными водами» и «Правилами са-
нитарной охраны прибрежных районов морей». Все во-
доемы делятся на используемые для питьевого и куль-
турно-бытового назначения и используемые в рыбохозяй-
ственных целях.
Водоемы питьевого и культурно-бытового водополь-
зования в свою очередь делятся на два вида. К I виду
относятся участки водоемов, используемые для централи-
зованного или нецентрализованного питьевого водоснаб-
жения, а также для водоснабжения пищевых предприя-
тий; ко II виду — участки водоемов, используемые для
купания, спорта и отдыха населения, а также водоемы в
черте населенных мест. Вода в водоемах характеризует-
ся определенными свойствами и имеет определенный со-
став. В воде водоема после смешения с ней сточных вод
количество растворенного кислорода в любой период го-
да не должно быть ниже 4 мг/л в пробе, отобранной в
12 ч дня. Биохимическая потребность в кислороде БПКы
не должна превышать 3 мг/л для водоемов I вида в
6 мг/л для водоемов II вида.
Содержание взвешенных веществ в воде водоема по-
сле спуска сточных вод не должно увеличиваться боль-
ше, чем на 0,25 мг/л для водоемов I вида и 0,75 мг/л
для водоемов II вида.
Реакция воды pH после смешения ее со сточными во-
дами не должна быть ниже 6,5 и выше 8,5.
Для вод водоемов установлены также нормативные
показатели по окраске, наличию ядовитых веществ, пла-
вающих примесей, возбудителей заболеваний, запахам и
привкусам, минеральному составу и температуре. Ядо-
витые вещества не должны содержаться в концентраци-
$ 43. Расчет необходимой степени очистки сточных вод 99
ях, которые могут оказать прямо или косвенно вредное
воздействие на здоровье населения.
Водоемы рыбохозяйственного водопользования. Эти
водоемы делятся на два вида: I — водоемы, используе-
мые для воспроизводства и сохранения ценных сортов
рыб; II — водоемы, используемые для других рыбохо-
зяйственных целей. Показатели воды водоемов рыбохо-
зяйственного водопользования не должны превышать
нормативов, установленных для водоемов санитарно-бы-
тового водопользования.
Для рыбохозяйственных водоемов по ряду показа-
телей предъявляются более высокие требования. Зимой
количество растворенного кислорода не должно быть ни-
же 6 мг/л для водоемов I вида и 4 мг/л для водоемов
II вида. Биохимическая потребность в кислороде
БПКполн не должна превышать 3 мг/л. Ядовитые веще-
ства в сточных водах не должны быть в концентрациях,
которые оказывают прямо или косвенно вредное воздей-
ствие на рыб и организмы, служащие кормом для рыб.
«Санитарными правилами работы с радиоактивными
веществами и источниками ионизирующих излучений»
определены условия сброса в канализацию сточных вод,
содержащих радиоактивные вещества, предусмотрена
охрана водоемов от загрязнения радиоактивными веще-
ствами. Этим документом установлены допустимые кон-
центрации сброса радиоактивных веществ.
§ 43. Расчет необходимой степени очистки
сточных вод
Правильный учет самоочищающей способности водо-
ема позволяет экономично и обоснованно запроектиро-
вать очистные сооружения, на которых сточная вода
очищается до требуемой степени. Расчет необходимой
степени очистки сточных вод, спускаемых в водоем, про-
водится по следующим показателям: по количеству взве-
шенных веществ, потреблению растворенного кислорода,
допустимой величине БПК смеси речных и сточных вод,
изменению величины активной реакции воды водоема,
окраске, запаху, солевому составу и температуре воды,
а также по предельно допустимым концентрациям ток-
сичных примесей и других вредных веществ.
100
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод
Расчет необходимой степени очистки сточных вод по
взвешенным веществам. Если обозначить через т пре-
дельно допустимое содержание, г/м3, взвешенных ве-
ществ в спускаемых сточных водах, то
aQb + qm= (aQ -{- q) (b + p)
и, следовательно
/ aQ \
tn = p\--+ 1 I bt (8-®)
\ Я J
где a — коэффициент смешения; p — допустимое санитарными нор-
мами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после
спуска сточных вод, г/м3; Q — наименьший среднемесячный расход
воды в водоеме 95 %-ной обеспеченности, м3/с; q— расход сточных
вод, м3/с; b — содержание взвешенных веществ в водоеме до спус-
ка в него сточных вод, г/м3.
Если в составе очистной станции предусмотрена био-
логическая очистка, то вынос ила из вторичных отстой-
ников не должен превышать величины т, т.е. допусти-
мого содержания взвешенных веществ.
Степень необходимой очистки по взвешенным веще-
ствам, %, может быть определена по формуле
D=C~~m юо, (8.9)
где С — количество взвешенных веществ в сточной воде до очистки,
мг/л.
Расчет необходимой степени очистки сточных вод по
растворенному кислороду в воде водоема. В соответст-
вии с правилами спуска сточных вод в воде водоема
после смешения со сточной водой содержание раство-
ренного кислорода должно быть не ниже 4 мг/л, а для
рыбохозяйственных водоемов I вида—6 мг/л. Исходя
из этого, можно определить допустимую для данного во-
доема максимальную величину ВПК спускаемых сточ-
ных вод.
Эту задачу можно решить двумя способами: 1) при-
нимают во внимание только тот растворенный кислород,
который поступает с речной водой к месту спуска сточ-
ных вод и вновь не пополняется; 2) учитывают пополне-
ние кислорода за счет его поступления в водоем с
поверхности водного зеркала (за счет реаэрации). Урав-
нение баланса кислорода в воде водоема и в сточной во-
§ 43. Расчет необходимой степени очистки сточных вод
101
де по первому способу составляют, исходя из предполо-
жения, что количество содержащегося в речной воде рас-
творенного кислорода должно быть не меньше 4 или
6 г/м3 в течение первых 2 сут.
Допустимая величина БПК сточных вод , сбра-
сываемых в водоем, исходя из условий минимального
содержания растворенного кислорода, выражается урав-
нением
^полн = Q ^ор— о,4ЬРОЛН — О) — 0 4 > (8.10)
где Q — расход воды в реке в межень, м3/сут; Ор — содержание
растворенного кислорода в речной воде до места спуска сточных
вод, г/м3; q — количество спускаемых сточных вод, м3/сут; ДРОЛН>
^полн —полное биохимическое потребление кислорода соответст-
венно речной водой и сточными водами, г/м3; 0,4 — коэффициент
для пересчета БПКполн в двухсуточное; а — коэффициент смеше*
иия; О — минимальное содержание кислорода в воде, принимаемое
равным 4 или 6 г/м3.
При расчете по второму способу учитывают среднюю
скорость движения боды в водоеме, температуру воды,
константы скорости потребления кислорода и скорости
поверхностной реаэрации. Этот расчет более полный и
точный, но требует специальных натурных изысканий на
участке реки, для которого выполняется расчет.
Расчет необходимой степени очистки сточных вод по
БПКполн. В расчете учитывается самоочищение сточных
вод в водоеме за счет биохимических процессов, а так-
же разбавление сточных вод водами водоема. Величина
БПКполн сточной жидкости, прошедшей очистку, опреде-
ляется по формуле
£°т = <?• 10-*с? (£п д ~ L₽‘ ’° fcp/ + КгС? ’ (8’П)
где а — коэффициент смешения; Q — расход воды в водоеме, м3/с;
q — расход сточных вод, м3/с; kc? и /гр — константы скорости по-
требления кислорода сточной и речной водой; Дп.д — предельно до-
пустимая БПКполн смеси речной и сточной воды в расчетном ство-
ре; для водоемов питьевого и культурно-бытового водопользования
I и II видов эта величина принимается соответственно равной 8 и
6 мг/л; ДР —БПКполн речной воды до места выпуска сточных вод,
мг/л; t — продолжительность, сут, перемещения воды от места вы-
пуска сточных вод до расчетного пункта, равная отношению рас-
стояния по фарватеру от места выпуска сточных вод до расчетного
102
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод
пункта к средней скорости течения воды в реке на данном участке
Vcp-
Необходимая степень очистки Э, %, определяется по
формуле
3=-°~L- 100, (8.12)
где La—БПКполи сточных вод, поступающих на очистку.
§ 44. Методы очистки городских сточных вод
Городские сточные воды обрабатываются на соору-
жениях механической и биохимической (биологической)
очистки. Технология очистки сточных вод развивается в
направлении интенсификации процессов биохимической
очистки, проведения последовательно процессов биохи-
мической и физико-химической очистки, конечной целью
которых является повторное использование глубоко очи-
щенных сточных вод на промышленных предприятиях.
При механической очистке из сточной воды удаля-
ются загрязнения, находящиеся в ней главным образом
в нерастворенном и частично коллоидном состоянии.
Крупные отбросы, тряпки, бумага, остатки овощей и
фруктов и различные производственные отходы задер-
живаются решетками. Отбросы, задержанные на решет-
ках, направляются в дробилки. Применяют также решет-
ки-дробилки, в которых одновременно задерживаются и
дробятся крупные отбросы.
Основная масса загрязнений минерального происхож-
дения (песок), удельный вес частиц которых значитель-
но выше удельного веса воды, осаждается в песколов-
ках. Песок из песколовок направляется обычно в виде
песчаной пульпы на песковые площадки, где он обезво-
живается и периодически удаляется.
Основная масса загрязнений органического происхож-
дения, находящаяся во взвешенном состоянии, выделя-
ется из сточной жидкости в отстойниках. Вещества,
удельный вес которых больше удельного веса воды, па-
дают на дно. Вещества более легкие, чем вода (жиры,
масла, нефть, смолы), всплывают на поверхность и их
отделяют от сточной жидкости. На некоторых станциях
перед отстойниками устраивают специальные сооруже-
§ 44. Методы очистки городских сточных вод
103
ния — преаэраторы, в которых сточные воды кратковре-
менно аэрируют, чтобы повысить эффект осветления в
отстойниках. Отстойники можно заменять биокоагулято-
рами, в которых осуществляются кратковременная аэ-
рация и отстаивание. Применяются также осветлители
с естественной аэрацией.
К сооружениям механической очистки можно отнести
септики, двухъярусные отстойники и осветлители-пере-
гнивателн, в которых осветляется жидкость и обраба-
тывается выпавший осадок. Механическая очистка сточ-
ных вод является окончательной стадией в том случае,
если по местным условиям и в соответствии с санитар-
ными правилами сточные воды можно спустить после де-
зинфекции в водоем. Чаще же механическая очистка —
предварительная стадия перед биохимической очи-
сткой.
Биохимические методы очистки основаны на исполь-
зовании жизнедеятельности микроорганизмов, которые
окисляют органические вещества, находящиеся в сточ-
ных водах в коллоидном и растворенном состояниях.
Биохимическим методом удается почти полностью осво-
бодиться от органических загрязнений, остающихся в во-
де после механической очистки.
Допустимые концентрации основных загрязняющих
веществ в смеси бытовых и производственных сточных
вод при поступлении на сооружения биологической очи-
стки, а также степень их удаления в процессе полной
очистки следует принимать в соответствии с «Правила-
ми приема производственных сточных вод в системы ка-
нализации населенных пунктов», утвержденными Мин-
жил комхозом РСФСР и согласованными с Минздравом
СССР, Минрыбхозом СССР, Минводхозом СССР и Гос-
строем СССР.
Сооружения для биологической (биохимической)
очистки сточных вод могут быть разделены на два ос-
новных типа:
1) сооружения, в которых биологическая очистка осу-
ществляется в условиях, близких к естественным (поля
фильтрации и биологические пруды). Сточная жидкость
очищается на них довольно медленно за счет запаса
кислорода в почве и в воде биологических прудов, а так-
же вследствие жизнедеятельности микроорганизмов-ми-
104
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод'
нерализаторов, окисляющих попадающие в почву и во-
ду органические загрязнения;
2) сооружения, в которых очистка сточных вод осу-
ществляется в искусственно созданных условиях (био-
логические фильтры и аэротенки). В этих сооружениях
искусственно создаются условия, при которых процессы
очистки сточных вод идут значительно интенсивнее.
Очищенную сточную воду для обезвреживания и
уничтожения оставшихся болезнетворных микроорганиз-
мов перед спуском в водоем следует дезинфицировать.
Так как требования к степени очистки сточных вод повы-
шаются, их подвергают доочистке. Для этой цели при-
меняют двух- и многослойные песчаные фильтры, кон-
тактные осветлители, микрофильтры. Для доочистки ис-
пользуют также биологические пруды. Для снижения
ХПК биологически очищенных сточных вод можно при-
менять сорбцию на активированных углях или химичес-
кое окисление путем озонирования.
Иногда возникает задача удаления из сточных вод
биогенных элементов — азота и фосфора, которые, попа-
дая в водоем, способствуют усиленному развитию вод-
ной растительности. Азот удаляют физико-химическими
и биологическими методами. При физико-химическом ме-
тоде очистки в сточную жидкость вводят известь, после
чего производят отдувку аммиака воздухом в градирнях.
При биологическом методе проводится процесс длитель-
ной аэрации при отсутствии углеродсодержащих загряз-
нений, который сопровождается интенсивным процессом
нитрификации. Затем проводят денитрификацию в ана-
эробных условиях. Бактерии-денитрификаторы, используя
для своей жизнедеятельности химически связанный кис-
лород нитритов и нитратов, выделяют атомарный азот.
Фосфор удаляют химическим осаждением солями желе-
за, алюминия, известью.
В процессе очистки сточных вод в сооружениях меха-
нической и биологической очистки скапливаются боль-
шие массы осадка. Осадок из первичных отстойников
подвержен гниению, поэтому в комплексе очистных со-
оружений предусматривают специальные сооружения
для обработки осадков (септики, двухъярусные отстой-
ники и осветлители-перегниватели, а также метантенки,
в которых осадок только перегнивает). Так как обрабо-
§ 45. Методы очистки производственных сточных вод
105
тайный осадок имеет высокую влажность, его подсуши-
вают на иловых площадках. Осадки также обезвожи-
вают механическими способами на вакуум-фильтрах,
центрифугах или фильтр-прессах, затем применяют тер-
мическую сушку.
В настоящее время наряду со сбраживанием осадка
в метантенках все большее распространение находит
аэробная стабилизация осадков. Сброженные и обезво-
женные осадки применяют преимущественно в качестве
органоминерального удобрения в сельском хозяйстве.
Имеется опыт использования таких осадков как белко-
во-витаминных добавок к рациону питания сельскохо-
зяйственных животных.
Для обработки относительно малых количеств осад-
ков проводят их компостирование в смеси с твердыми
бытовыми отходами, торфом, опилками и пр.
В целях уменьшения затрат на строительство и экс-
плуатацию очистных сооружений внедряются новые со-
оружения, позволяющие интенсифицировать процессы
очистки: аэрируемые песколовки, отстойники с враща-
ющимся сборно-распределительным устройством, гидро-
циклоны, центрифуги, биофильтры с пластмассовой за-
грузкой, окситенки, сушилки со встречными струями,
флотационные илоуплотнители и пр. Одним из перспек-
тивных направлений является использование глубоко
очищенных городских сточных вод на промышленных
предприятиях для охлаждения оборудования и других
целей.
§ 45. Методы очистки производственных
сточных вод
Для очистки производственных сточных вод приме-
няют механическую, физико-химическую, химическую и
биохимическую очистку. Для извлечения из сточных вод
главным образом минеральных загрязнений, а также для
предварительной очистки используют механическую очи-
стку (процеживание, отстаивание, осветление в гидро-
циклонах и фильтрование). После механической очист-
ки применяют биохимическую очистку для извлечения
или разрушения главным образом органических загряз-
нений.
166
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод
Для некоторых видов производственных сточных вод
целесообразно применять химические или физико-хими-
ческие методы очистки, например, для извлечения из
сточных вод ионов тяжелых металлов и токсичных сое-
динений. При химической очистке загрязнения из сточ-
ных вод выделяются в результате реакций между загряз-
нителями и вводимыми в воду реагентами, например ре-
акции, сопровождающейся образованием соединений,
выпадающих в осадок, и реакции, сопровождающейся
газовыделением. Процессами химической очистки явля-
ются коагулирование, нейтрализация и химическое окис-
ление. Сюда же относится и озонирование, когда под
действием озона окисляются органические загрязнения.
Применяется также электрохимическая очистка, когда
на аноде происходит электрохимическое окисление за-
грязнений, содержащихся в сточных водах.
К физико-химическим методам очистки сточных вод
относятся сорбция, экстракция, эвапорация, коагуляция,
флотация, электролиз, ионный обмен, кристаллизация
и др.
Методы очистки, в результате применения которых
из сточных вод извлекаются ценные вещества, называ-
ются регенеративными. Если в результате очистки сточ-
ных вод загрязнения разрушаются и продукты распада
удаляются из воды или образуются безвредные для во-
доемов соединения, то такие методы называются де-
структивными.
Состав производственных сточных вод весьма раз-
нообразен и зависит от принятой технологии производ-
ства. Это определяет выбор методов очистки сточных
вод, позволяющих обеспечить наиболее экономичную
эксплуатацию очистных сооружений, извлечь из сточных
вод ценные вещества и использовать очищенные сточные
воды вновь в технологических процессах или направ-
лять их в системы технического водоснабжения.
При очистке производственных сточных вод также
накапливается большое количество осадков, которые не-
обходимо обрабатывать. Способ обработки осадков вы-
бирают в зависимости от их свойств, влажности, способ-
ности влагоотдачи и др. Минеральные осадки (шламы)
обычно не обрабатывают и перекачивают в шламоотва-
лы. Для обезвоживания осадков производственных сточ-
§46. Схемы станций'для очистки городских сточных вод
107
ных вод применяют вакуум-фильтры, фильтр-прессы и
центрифуги. После обезвоживания влажность осадка со-
ставляет 40—50 %.
Некоторые виды промышленных осадков, содержа-
щих вредные загрязнения, сжигают после предваритель-
ной подсушки. Одним из методов является сжигание в
псевдоожиженном слое, применяемое, например, для
ликвидации нефтесодержащих осадков.
Количество и состав сточных вод промышленных
предприятий изменяются во времени, что обусловлено
технологическими особенностями производств и неравно-
мерностью расходования воды в технологическом про-
цессе. Непостоянство расхода и состава сточных вод ос-
ложняет работу очистных сооружений, в связи с чем воз-
никает необходимость усреднения расхода и состава
сточных вод. Для усреднения концентрации загрязнений
сточных вод применяют усреднители. В качестве смеси-
телей используют ершовые смесители, смесители с дыр-
чатыми перегородками, механические мешалки и т. п.
§ 46. Схемы станций для очистки городских
сточных вод
Для очистки сточных вод предусматривается ком-
плекс отдельных сооружений, в которых по ходу дви-
жения сточная вода постепенно очищается сначала от
крупных, а затем от все более мелких загрязнений, нахо-
дящихся в нерастворенном состоянии.
Сооружения для механической очистки составляют
первую группу, в которую входят последовательно: ре-
шетки, песколовки, отстойники. Самостоятельную груп-
пу составляют сооружения по обработке осадка — ме-
тантенки или двухъярусные отстойники с иловыми
площадками. Осуществляют также механическое обез-
воживание осадка. Могут быть и другие сооружения по
обработке осадка: барабанные сушилки, многоподовые
печи и др.
Ко второй группе относятся сооружения для биоло-
гической очистки, в которых окисляются оставшиеся по-
сле механической очистки органические загрязнения.
Очистка сточной воды заканчивается процессом обезза-
раживания.
1W
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод
Рис. 8.1. Схема станции с механической очисткой сточных вод
Выбор метода очистки и подбор состава сооружений
представляют собой сложную технико-экономическую за-
дачу и зависят от ряда факторов: необходимой степени
очистки сточных вод, рельефа местности, энергетических
факторов, характера грунтов, размера площади для очи-
стных сооружений, расхода сточных вод, мощности водо-
ема и др.
Если сточные воды сбрасываются в мощный водоем
и по местным условиям можно ограничиться только их
механической очисткой, состав сооружений может быть
принят по схеме, приведенной на рис. 8.1. Первоначаль-
но сточная жидкость проходит через решетку, устанав-
ливаемую для задержания крупных веществ органическо-
го и минерального происхождения, затем через песколов-
ку, предназначенную для выделения тяжелых примесей,
главным образом, минерального происхождения, от-
стойники, в которых выделяются осаждающиеся и всплы-
s 46. Схемы станций для очистки городских сточных вод
10»
вающие органические вещества, через контактный резер-
вуар с хлораторной для обезвреживания воды и контак-
та хлора с водой. Для обработки осадка применяются
метантенки с иловыми площадками для подсушивания
перегнившего осадка.
Для очистки относительно небольших расходов сточ-
ных вод (до 50 000 м3/сут) проектируются очистные стан-
ции, где в качестве сооружений искусственной биологи-
ческой очистки используют биологические фильтры (био-
фильтры) .(рис. 8.2,а). После сооружений механической
очистки с преаэраторами вода поступает на биофильтры,
а затем во вторичные отстойники для задержания путем
осаждения биологической пленки, выносимой водой из
тела биофильтров. После дезинфекции вода сбрасыва-
ется в водоем.
Для обработки смеси осадка из первичных отстойни-
ков и биологической пленки из вторичных отстойников
чаще всего применяют метантенки. В них происходит рас-
пад (минерализация) органического вещества с выделе-
нием метана. Газ метан подается в газгольдер, а оттуда
в котельную, где он сжигается. Получаемый пар направ-
ляется в метантенки и служит для подогрева смеси осад-
ка и биологической пленки. Сброженный осадок из ме-
тантенков поступает на сооружения для обезвоживания.
Обезвоженный осадок чаще всего используется в каче-
стве органоминерального удобрения в сельском хозяй-
стве. В схеме станции с метантенками (как вариант) ме-
тан может направляться в машинное здание, где уста-
новлены газовые турбины для получения электроэнергии.
Для нормального хода процесса в биофильтрах иног-
да необходимо осуществлять рециркуляцию осветленной
во вторичных отстойниках воды, т. е. подавать перед био-
фильтрами и смешивать с водой из первичных отстойни-
ков. Необходимость рециркуляции определяется расче-
том,
В варианте станции без метантенков осадок из пер-
вичных отстойников направляется на сооружения для
обезвоживания, а затем сушится в сушилках со встреч-
ными струями и используется в качестве удобрения. Био-
логическая пленка из вторичных отстойников подается в
преаэратор и затем осаждается в первичном отстойнике.
• При больших расходах сточных вод наиболее широ-
Глава 8. Общие сведения <?б очистке сточных вод
Выпуск
Рис. 8.2. Схема станции с биологической очисткой сточных вод на
биофильтрах (а) и в аэротенках (б)
ко применяется схема, приведенная на рис. 8.2,6. Пол-
ная биологическая очистка по этой схеме осуществляет-
ся в аэротенках. Механическая очистка сточных вод про-
изводится на решетках, в песколовках и отстойниках.
Отбросы с решеток направляются на дробилку, а дроб-
леные отбросы в виде пульпы сбрасываются в канал пе-
ред отстойниками. Осадок из отстойника направляется
в метантенк, где под воздействием анаэробных микроор-
$ 46. Схемы станций для очистки городских сточных вод
Выпуск
ганизмов происходит распад или сбраживание органиче-
ского вещества осадка, т. е. его минерализация. После
отстойника сточные воды попадают в аэротенк, куда по-
дается активный ил. Активный ил—это колонии аэроб-
ных микроорганизмов, способных окислять органиче-
ское вещество. Содержимое: аэротенков постоянно пере-
112
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
мешивается воздухом, который подается воздуходувка-
ми, установленными в машинном здании. Смесь сточной
жидкости и активного ила из аэротенка направляется во
вторичный отстойник, где активный ил выделяется из
сточной жидкости и основная его масса возвращается в
аэротенк. В аэротенке масса активного ила увеличива-
ется, поэтому часть его (избыточный активный ил) по-
дается в илоуплотнитель, где объем его уменьшается в
4—6 раз за счет отделения воды от ила, а уплотненный
ил перекачивается в метантенк для сбраживания. Очи-
щенная сточная жидкость обеззараживается (обычно
хлорируется) в контактном резервуаре и сбрасывается
в водоем. Сброженный осадок из метантенков направ-
ляется на обезвоживание на вакуум-фильтр и затем на
термическую сушку, откуда он выходит в виде порошка
или небольших гранул.
Описанные схемы станций широко распространены
как в отечественной, так и зарубежной практике. В на-
стоящее время существуют и другие схемы станций (на-
дример, станции без первичных отстойников), когда во-
да направляется непосредственно в аэротенки и затем
продолжительное время отстаивается во вторичных от-
стойниках. Такая схема применима только при очистке
слабоконцентрированных сточных вод. В других схемах
станций вместо отстойников используют биокоагулято-
ры или осветлители, двухступенчатые аэротенки или био-
фильтры.
Смесь осадка и избыточного активного ила может
обрабатываться в аэротенках-минерализаторах (вместо
метантенков), где смесь длительно продувается возду-
хом и органическое вещество минерализуется.
ГЛАВА 9. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
§ 47. Решетки
Решетки, предназначенные для задержания крупных
загрязнений в сточной воде, устанавливают на пути дви-
жения жидкости. Решетка состоит из наклонно или вер-
тикально установленных параллельных металлических
*S 47. Решетки
ИЗ
стержней, укрепленных на металлической раме. Наклон
решетки чаще всего составляет 60—80° к горизонту.
Решетки по способу очистки их от задержанных ими
загрязнений подразделяются на простейшие, которые
очищают ручным способом, и механические, которые
очищают механическими приспособлениями. Схема ре-
шетки с механической очисткой представлена на рис. 9.1.
В прозорах решетки движутся зубцы граблей, укреп-
ляемых на подвижной шарнирно-пластинчатой цепи.
Цепь приводится в движение двигателем через привод
с шестеренчатой передачей. Отбросы, снятые со стерж-
ней решетки и поднятые граблями на подвижную ленту,
направляются в дробилку для их размельчения. По дей-
ствующим нормативам, механическую очистку решетки
и дробление отбросов требуется производить при коли-
честве отходов более 0,1 м3/сут.
В отечественной практике очистки сточных вод при-
меняются три типа неподвижных решеток с подвижными
граблями для снятия загрязнений:
а) московского типа, которая устанавливается под
углом 60—80° к горизонту и очищается граблями, дви-
жущимися сверху по течению воды;
б) ленинградского типа, которая устанавливается
также под углом 60—80° к горизонту и очищается граб-
лями, движущимися снизу по течению воды;
в) вертикальная решетка, которая также очищается
граблями, движущимися снизу по течению воды.
На станциях для очистки городских сточных вод ус-
танавливают решетки со стержнями, расположенными
на расстоянии 16 мм друг от друга. Стержни решетки
обычно выполняют из металлических полос круглой,
квадратной, прямоугольной или другой формы. Наи-
большее распространение получили стержни прямо-
угольного сечения из полосовой стали 60X10 мм, так
как отбросы на них не заклиниваются и легко снимают-
ся граблями.
Широко применяются решетки типа МГ Завод «Вод-
машоборудование» (Воронеж) начал выпуск вертикаль-
ных решеток РМУ новой марки. При расчете решеток
определяют ее размеры и потери напора, которые воз-
никают при прохождении сточной жидкости через ре-
шетку. Ширину решетки Вр, число Прозоров п, площадь
114
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
Рис. 9.1. Механические решет-
ки типа МГ
Рис. 9.2. Здание решеток с ме-
ханизированной очисткой про-
пускной способностью 70—280
тыс. м8/сут
/ — щитовой затвор типа шандора;
2 — щитовой затвор с электродви-
гателем; 5 —кран-балка; 4 — ре-
шетка с механизированной очист-
кой; б—горизонтальный ленточный
конвейер; 6 — санузел; 7 — вентиля-
ционная камера; 5—помещение
для щитов автоматики; Р—насос
для перекачки песка из песколовок;
10 — наклонный ленточный конвей-
ер; // — насос для подачи воды в
дробилку; 12 — дробилка
живого сечения со опреде-
ляют по расходу сточных
вод и заданной скорости
движения сточной жидко-
сти через решетку. Эта
скорость должна быть та-
кой, чтобы задержанные
на решетке отбросы под
влиянием кинетической
энергии струи не продав-
$ 47, Решетки
its
ливались через прозоры. Исходя из этого условия, ор
принимают равной 0,8—1 м/с. Зная расход воды q по
формуле
q = <0Ор = bnhVp (9.1)
и приняв скорость vp, величину прозора решетки Ь, глу-
бину потока й, находят число прозоров
« = — kit
bh±Vp
а также ширину решетки
5p = to + $(n — 1), (9.2)
где k3 — коэффициент, учитывающий стеснение потока граблями и
задержанными загрязнениями; S — толщина стержня, мм.
Потеря напора в решетке может быть определена по
формуле
vi
hp = £ — /(, (9.3)
где »| — скорость движения воды в канале перед решеткой, прини-
маемая равной 0,7—0,8 м/с; £ — коэффициент сопротивления; К —
коэффициент, учитывающий увеличение потери напора за счет засо-
рения решетки, принимаемый равным 3.
Коэффициент сопротивления определяется по фор-
муле
где Р — коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения
стержней решетки, принимается равным: 1,79 —для круглых стерж-
ней; 2,42 — для прямоугольных и 1,83 — для прямоугольных с за-
кругленными ребрами; <р— угол наклона решетки к горизонту.
Количество задерживаемых на решетках отбросов
зависит от вида сточных вод, ширины прозоров решетки
и способов ее очистки. Так, для бытовых сточных вод при
ширине прозоров решетки 16 мм количество задержива-
емых отбросов составляет 8 л на одного человека в год.
Влажность задержанных отбросов принимается равной
80%.
На рис. 9.2 показано здание решеток с механически-
ми граблями. Отбросы, снимаемые граблями, передают-
ся транспортером на молотковую дробилку, размещен-
116
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
Рис. 9.3. Схема установки решетки-дробилки РД-600
ную в одном помещении с решетками. Щитовые затво-
ры, установленные на каналах, служат для выключения
решеток из работы. Дробленые отбросы можно сбрасы-
вать в сточную воду перед решетками или перекачивать
в метантенки. Расход жидкости, подаваемой в дробил-
ку, составляет 40 м3 на 1 т отбросов.
Наибольшее распространение получила дробилка
Д-Зб, перерабатывающая 300—600 кг отбросов в 1 ч. По-
дача отбросов от решеток к дробилке механизирована.
Чаще всего решетки располагают в отапливаемом и вен-
тилируемом помещении. Кратность обмена воздуха
равна 5.
Находят применение решетки-дробилки, которые од-
новременно задерживают твердые частицы, находящиеся
в воде, и перемалывают их. Принцип действия установ-
ки состоит в следующем. Решетку-дробилку (рис. 9.3)
$ 4в. Песколовки
117
устанавливают в камере с круговым движением сточных
вод или на трубопроводе. Барабан, приводимый в дви-
жение электродвигателем через коробку передач, за-
держивает отбросы в прозорах шириной 8—10 мм. Затем
эти отбросы подаются вращающимся барабаном к ре-
жущим гребням, которые и перемалывают твердые ча-
стицы. Последние в измельченном виде поступают сно-
ва в сточную воду. В решетках-дробилках скорость дви-
жения воды в прозорах и потеря напора значительно
выше, чем в обычных решетках. При максимальном
расходе потеря напора может достигнуть 10 см. Чтобы
обеспечить нормальную работу решеток-дробилок и си-
стемы их каналов, необходимо регулировать наполне-
ние в них и скорость движения воды. Преимущество ре-
шеток-дробилок заключается в том, что для них не тре-
буется устраивать специальные помещения.
Луцкий экспериментальный завод Коммунмаша изго-
товляет круглые решетки-дробилки типа КРД.
§ 48. Песколовки
Песколовки предназначены для задержания мине-
ральных примесей, содержащихся в сточной воде. Необ-
ходимость предварительного выделения минеральных
примесей обусловливается тем, что при раздельном вы-
делении из сточной жидкости минеральных и органичес-
ких загрязнений облегчаются условия эксплуатации со-
оружений, предназначенных для дальнейшей обработки
воды и осадка — отстойников, метантенков и др.
Принцип действия песколовки основан на том, что
под влиянием сил тяжести частицы, удельный вес кото-
рых больше, чем удельный вес воды, по мере движения
их вместе с водой в резервуаре выпадают на дно. Пес-
коловки должны быть рассчитаны на такую скорость
движения воды, при которой выпадают только наиболее
тяжелые минеральные загрязнения, мелкие же органи-
ческие частицы не должны осесть. Песколовки обычно
рассчитываются на задержание песка крупностью
0.25 мм и более. Установлено, что при горизонтальном
движении воды в песколовке скорость должна быть не
более 0,3 и не менее 0,15 м/с. При скорости движения
более 0,3 м/с песок не будет успевать осаждаться в пес-
118
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
коловке, при скорости менее 0,15 м/с в песколовке будут
осаждаться органические примеси, что крайне нежела-
тельно.
Песколовки бывают горизонтальные, в которых вода
движется в горизонтальном направлении, с прямолиней-
ным или круговым движением воды, вертикальные, в
которых вода движется вертикально вверх, и песколов-
ки с винтовым (поступательно-вращательным) движе-
нием воды. Последние в зависимости от способа созда-
ния винтового движения могут подразделяться на тан-
генциальные и аэрируемые. Широко применяются
горизонтальные песколовки; вертикальные песколовки
используются редко.
Горизонтальная песколовка (рис. 9.4),состоит из ра-
бочей части, где движется поток, и осадочной, назначе-
ние которой — собирать и хранить выпавший песок до
его удаления. При расчете песколовки определяют раз-
мер (длину, ширину и высоту) как рабочей, так и оса-
дочной части.
Длину проточной части песколовки определяют по
формуле
L « К‘ lOOOt>'i/u0, (9.5)
где К — коэффициент, принимаемый равным 1,7 при ио«=18,7 мм/с
и 1,3 при «0=24,2 мм/с; h — расчетная глубина песколовок, равная
0,25—1 м; v — скорость движения сточных вод, принимаемая при
максимальном расходе равной 0,3 м/с, «о—гидравлическая круп-
ность задерживаемого песка, равная 18—24 мм/с, что соответствует
диаметру осаждаемых частиц 0,2—0,25 мм.
Ширину песколовки, м, вычисляют по формуле
В = q)vh-, (9.6)
где q— расход воды, м’/с; о — горизонтальная скорость движения
жидкости, м/с; h— глубина проточной части песколовки, м.
Если песколовка состоит из нескольких отделений, то
ширина одного отделения, м, равна:
Ь=В/п, (9.7)
где п—число отделений песколовки.
Как показал опыт, в хорошо работающих горизон-
тальных песколовках можно задержать 65—75 % всех
минеральных загрязнений, содержащихся в сточной воде.
Для того чтобы с уменьшением скорости движения
воды органические вещества не осаждались, необходимо
устанавливать специальные устройства с автоматичес-
$ 48. Песколовки
119
ким регулированием скорости. Чтобы обеспечить ско-
рость движения воды в песколовке, близкую к расчет-
ной, при изменяющемся расходе, нужно на выходе уста-
новить какое-либо устройство, создающее подпор (про-
порциональный водослив, водослив с широким порогом,
лоток Паршаля и др.).
Время пребывания жидкости в горизонтальной песко-
ловке принимают 30—50 с, ширину отделений — от 0,5
до 2 м. Для определения размеров осадочной части пес-
коловки необходимо знать количество песка, которое
может быть задержано песколовкой в единицу времени.
При поступлении в песколовку городских сточных
вод, в составе которых находятся преимущественно бы-
товые воды, количество задержанного в песколовке пес-
ка на одного человека составляет 0,02 л/сут при влаж-
ности осадка 60 % и объемной массе его 1,5 т/м3.
Зная число жителей N, обслуживаемых канализаци-
ей, и норму осаждения песка р, л/сут, на одного челове-
ка, нетрудно определить объем осадочной части
1Г0С = pTN/1000, (9.8)
где Т — число суток между двумя чистками.
Объем камеры не должен превышать двухсуточный
объем выпадающего песка.
Песколовки очищают различными способами. При
незначительных расходах сточных вод, поступающих на
станцию, песколовки можно очищать насосом, который
откачивает песок с водой из приямка, расположенного в
головной части песколовки. На очистных станциях пе-
сок из песколовки обычно удаляют с помощью гидроэле-
ваторов и специальных механизмов — шнеков, скребков
и др. Если количество осадков более 0,1 м3/сут, то их на-
до обязательно удалять механическим способом. На
рис. 9.5 показана конструкция скребкового механизма,
используемого для смещения песка в приямки, из кото-
рых он, как правило, удаляется гидроэлеваторами.
В ЧССР и ПНР для удаления песка из песколовок
применяют центробежные песковые насосы и гндроэле-
ваторы, смонтированные на тележке, движущейся по
рельсам вдоль песколовок. Песчаная пульпа забирается
со дна песколовки насосом и подается в гидроциклон,
120
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных- вод;
12000
§ 48:. Песколовки
121
Рис. 9.5. Скребковый унифицированный механизм МСПУ-3 с пово-
рачивающимся скребком
/ — привод; 2 —скребковая тележка; 3 — блок ведомый; 4—поворачивающий-
ся скребок
где песок отделяется и направляется в песковой бункер.
Там же одновременно осуществляется отмывка органи-
ческих веществ.
Песколовка с круговым движением воды показана на
рис. 9.6. Движение воды происходит по кольцевому лот-
ку. Выпавший песок через щели попадает в конусную
часть, откуда периодически откачивается гидроэлевато-
ром. Песчаная пульпа может направляться в песковые
бункера.
В ГДР на основании проведенных опытов по гидро-
механической очистке горизонтальных песколовок раз-
работана конструкция горизонтальных песколовок с пес-
ковой камерой и гидромеханической отмывкой песка
'(рис. 9.7). Песковая камера в верхней части имеет щель
для приема уловленного песка, которая может закры-
ваться клапаном при повышении давления воды в ка-
мере. Промывная система состоит из трубопровода, уло-
женного по середине днища песковой камеры. Смывные
насадки диаметром 7,3 мм расположены с двух сторон
Рис. 9.4. Горизонтальная лесколовка с прямолинейным движением
воды
1 — скребковый механизм для удаления песка; 2 — гидроэлеватор; 3 — щитовой
затвор с электроприводом; 4 — щитовой затвор с ручным приводом- 5, 6 — за-
движка с электроприводом; 7 — трубопровод рабочей воды с гидроэлеватором;
8 — пульпопровод
122
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
Рис. 9.6. Песколовка с круговым движением воды пропускной спо-
собностью 1400—64 000 м3/сут
/ — гидроэлеватор; 2 — трубопровод для отвода всплывающих примесей; 3 —
желоб: 4 — поверхностные затворы с ручным приводом; 5 — подводящий ло-
ток; 6 — пульпопровод; 7 — трубопровод для рабочей жидкости; В —камера
переключения; 9— устройства для сбора всплывающих примесей; 10— отво-
дящий лоток; 11 — полу погружные щиты
на нижней половине трубы через 25 см друг от друга
и направлены в сторону сборного бункера. Осадок из
песколовки можно выгружать не прекращая ее работы.
После включения гидромеханической системы и повыше-
ния давления воды в камере клапаны закрывают прием-
ное щелевое отверстие, т. е. исключается поступление
взмученного осадка в рабочую часть песколовки.
Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в.
§ 48. Песколовки
>ЗВ
Рис. 9.7. Горизонтальная песно*
ловка с гидромеханической ог-
мывкой песка
1 — промывные трубы; Я — промывам
камера; 3 — трубопровод от аасоса;
4 — промывные отверстия; 5 — клапан;
6 — трубы на песковые площадка
плане; подвод воды к ним осуществляется по касатёль-
ной (тангенциально). Подвод воды по касательной и
движение ее в сооружении по кругу вызывают враща-
тельное движение потока. При одновременном поступа-
тельном и вращательном движении создается винтовое
движение. Вращательное движение положительно ска-
зывается на работе песколовок, так как оно способст-
вует отмывке от песка органических веществ и исключа-
ет их выпадение в осадок. Благодаря этому осадок из
тангенциальных песколовок содержит меньше органиче-
ских загрязнений, чем в песколовках других типов. На
рис. 9.8 показана тангенциальная песколовка с вихре-
вой водяной воронкой. Выпавший песок удаляется с по-
мощью шнека. Нагрузку на песколовку принимают
110 м3/(м2-ч), а диаметр не более 6 м. Она задерживает
около 90 % песка, содержащегося в поступающей сточ-
ной воде. Разновидностью тангенциальных песколовок
являются аэрируемые песколовки, которые широко при-
меняются в США и в странах Европы.
В СССР аэрируемые песколовки были исследованы
АКХ им. К. Д. Памфилова и кафедрой канализации
МИСИ им. В. В. Куйбышева совместно с Мосочиство-
дом. Аэрируемые песколовки имеют удлиненную пря-
124
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
Рис. 9.8. Тангенциальная песколовка с вихревой водяной воронкой
/ — осадочная часть; 2—подвижный боковой водослив; 3 — телескопическая
труба; 4 — рабочая часть; 5 —заглушка; 6 — шнек; 7 — отверстие для сброса
отмытых органических веществ; 8 — электродвигатель с редуктором; 9 — шту-
цер для отвода песка; 10 и II — подающий и отводящий лотки
моугольную в плане форму и прямоугольное или трапе-
цеидальное сечение с шириной, равной высоте (рис. 9.9).
Поступательное движение в них создается за счет пода-
чи воды в песколовки с одной стороны и отвода с другой.
Вращательное движение воды обеспечивается аэрацией
потока, которую создает аэратор, установленный с од-
ной из длинных сторон песколовки на расстоянии 45—
60 см от дна, а под ним размещен лоток для сбора пес-
ка. В поперечном сечении днище имеет уклон i=0,2—0,4
к песковому лотку. Вследствие наложения поступатель-
ного и вращательного движений в аэрируемых песколов-
ках, как и в тангенциальных, возникает винтовое дви-
жение жидкости.
В качестве аэраторов можно применять дырчатые
трубы с отверстиями 3—5 мм или фильтросные пласти-
ны. Аэраторы устанавливают по всей длине каждой
секции песколовки вдоль одной из ее стенок. Выпавший
песок сгребается к приямку, устроенному в начале пес-
коловки, откуда удаляется гидроэлеватором. В аэрируе-
§ 48. Песколовки
125
Рис. 9.9. Аэрируемая песколовка с гидромеханическим удалением
песка
/ — отражательные щиты; 2 — воздуховод; 3 — трубопровод для гидросмыва;
4 — смывной трубопровод со спрысками; б — аэраторы; 6 — песковой лоток;
7 — песковой бункер; 8 — гндроэлеваторы; 9 — задвижки; 10 — отделение пес-
коловки; 11 — щитовые затворы
мых песколовках может быть создана такая скорость
вращательного движения, при которой исключается вы-
падение в осадок органических веществ. Поступатель-
ную скорость в аэрируемых песколовках рекомендуется
принимать равной 0,08—0,12 м/с, а вращательную —
0,25—0,3 м/с. Вследствие большой разницы между по-
ступательной и вращательной скоростями движения
126
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
План
Рис. 9.10. Песковая площадка
1 — пескопровод; 2—разводящий лоток; 3—трубопровод для отвода дренаж-
ной воды
суммарная скорость в песколовке оказывается практи-
чески постоянной и равной 0,3 м/с даже при значитель-
ном колебании расходов. Указанная вращательная ско-
§ 48. Песколовки
127
Рис. 9.11. Бункера для песка
] и 2 — трубопроводы, для подвода
и отвода воды из системы отопле-
ния; 3 — затвор с гидроприводом;
4 — теплоизоляция; . Л —бункера;
6 — гидроциклон; 7 — трубопровод
для отвода воды из гидроциклонов;
8 — трубопровод для подвода пуль-
пы к гидроциклонам; 9 —патрубок
для спуска воды в канализацию;
10 — выгрузочное отверстие с затво-
ром
рость достигается при
5 м9/(м2«ч). Время пребывания воды в аэрируемых
песколовках рекомендуется назначать 2—3 мин. Золь-
ность осадка в аэрируемых песколовках равна 90—95%
и выше.
Выпавший песок удаляется путем гидросмыва его в
песковой бункер по трубопроводу со спрысками. Опти-
мальный расход промывной воды 0,03—0,09 м3/с.
Для приема песка в верхней части пескового лотка
имеется щель, которая перекрывается клапанами снизу
при смыве песка за счет повышения давления в лотке.
Смывной трубопровод диаметром 159 мм уложен посе-
редине лотка. С двух сторон нижней половины трубы
через 0,4 м приварены спрыски диаметром 10 мм, на-
правленные в сторону выгрузки осадка. Из пескового
бункера гидроэлеваторами песок подается на отмывку в
гидроциклоны, расположенные над бункером. Вода из
гидроциклона сбрасывается перед песколовкой. Общая
глубина аэрируемой песколовки принимается равной
0,7—3,5 м.
Песковые площадки и бункера. Песок, задержанный
в песколовках, чаще всего удаляется с помощью гидро-
элеваторов и затем в виде песчаной пульпы перекачи-
вается на специально устраиваемые песковые площадки.
Песковые площадки — это земельные площадки, разби-
тые на карты с ограждающими валами высотой 1—2 м
(рис. 9.10). Размеры площадок определяются из усло-
вия напуска песка слоем 3 м3/м2 в год с периодической
вывозкой подсушенного песка. Профильтровавшаяся
вода собирается и перекачивается в канал перед пес-
коловками.
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
На станциях пропускной способностью до
75000 м3/сут для отмывки песка от органических за-
грязнений и его обезвоживания можно устраивать круг-
лые песковые бункера с впуском в них пульпы по ка-
сательной. Обезвоженный песок выгружается в
автомашины и вывозится. Песок можно отмывать в на-
порных гидроциклонах диаметром 300 мм. Бункера, рас-
положенные вне здания, зимой должны обогреваться
горячей водой.
На рис. 9.11 приведены конструкции бункеров для
песка. Бункера рассчитывают на 1,5—5-суточное хра-
нение песка. Для отмывки песка от органических загряз-
нений используют напорные гидроциклоны диаметром
300 мм и с напором пульпы перед ними 20 м. Круглые
в плане бункера с коническим днищем имеют диаметр
1,5—2 м. Дренажная вода из бункеров сбрасывается в
канал перед песколовками.
§ 49. Отстойники
Отстойники применяют для предварительной очистки
сточных вод, если по местным условиям требуется их
биологическая очистка, или как самостоятельные соору-
жения, если по санитарным условиям вполне достаточ-
но выделить из сточных вод только механические при-
меси.
В зависимости от назначения отстойники подразде-
ляются на первичные, которые устанавливают до соору-
жений биологической обработки сточных вод, и вторич-
ные, которые устанавливают после этих сооружений.
По конструктивным признакам отстойники подраз-
деляются на горизонтальные, вертикальные и радиаль-
ные. К отстойникам условно могут быть отнесены и ос-
ветлители, в которых одновременно с отстаиванием про-
исходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных
веществ.
Тип отстойника (вертикальный, радиальный, с вра-
щающимся сборно-распределительным устройством, го-
ризонтальный, двухъярусный и др.) необходимо выби-
рать с учетом принятой технологической схемы очистки
сточных вод и обработки их осадка, пропускной способ-
ности сооружений, очередности строительства, количе-
§49. Отстойники
129
Рис. 9.12. Горизонтальный отстойник из сборного железобетона
/ — трубопровод для отвода сырого осадка; 2 и 4 — лотки площадью сечения
соответственно 800X900 и 600X900 мм; 3 и /4 —дюкеры для подачи исходной
сточной воды; 5 — впускные отверстия; 6 — скребковая тележка; 7 — жиросбор-
ный лоток; 8 — ребро водослива; 9 — фронтальная тележка; 10, // — жиропро-
воды; 12 — аварийный дюкер; 13 — трубопровод опорожнения; /5 —шиберы
400X600 мм; 16 — дюкер для отвода осветленной воды
Рис. 9.13. Схема осаждения
частиц в горизонтальном от-
стойнике
ства эксплуатируемых единиц, конфигурации и рельефа
площадки, геологических условий, уровня грунтовых вод
и т.п.
180
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
Целесообразно принимать не менее двух первичных
и не менее трех вторичных отстойников при условии, что
все отстойники являются рабочими. При минимальном
числе отстойников расчетный объем их необходимо уве-
личивать в 1,2—1,3 раза.
В горизонтальных отстойниках жидкость движется
почти горизонтально — вдоль отстойника, в вертикаль-
ных она движется снизу вверх, а в радиальных — от
центра к периферии. Горизонтальный отстойник (рис.
9.12) представляет собой резервуар (обычно прямо-
угольный в плане), состоящий из нескольких отделений
(два и более); вода подводится в торцовую (переднюю)
часть, проходит вдоль отстойника до противоположного
конца и осветленная сливается в отводной канал.
При расчете горизонтальных отстойников определя-
ют размеры его проточной (рабочей) и осадочной частей.
Для небольших станций очистки бытовых сточных вод
расчет следует выполнять по времени отстаивания t при
максимальном расходе «/max. Это время принимается от
0,5 до 1,5 ч в зависимости от способа последующей био-
логической очистки. Наибольшая скорость движения во-
ды в отстойнике v принимается 10 мм/с.
Объем рабочей части отстойника, м3, вычисляют по
формуле
^ = <7тах/- (9.9)
Определив площадь сечения, м2,
® = 9тах/у>
находят длину отстойника, м,
L = W/a.
Задавшись глубиной рабочей части Н, которую обыч-
но принимают 1,5—4 м, и числом отделений п, опреде-
ляют ширину, м, одного отделения отстойника
Ь= V/nH,
причем соотношение между длиной и шириной одного
отделения отстойника должно быть в пределах 8—12.
Для средних и крупных очистных станций (пропуск-
ной способностью более 20000 м3/сут) расчет следует
производить по необходимому эффекту осветления.
Допуская, что скорость и0 осаждения взвешенных
частиц определенной крупности постоянна в продолже-
4 49. Отстойники
IM
цне всего времени их выпадения и что скорость движе-
|шя воды в отстойниках во всех точках его поперечного
Течения одинакова, из подобия треугольников, образо-
ванных скоростью горизонтального движения воды и в
отстойнике и скоростью «о выпадения частиц под дейст-
вием сил тяжести (рис. 9.13), находим
Скорость выпадения взвешенных веществ и0 в покое
находят опытным путем по графику кинетики осажде-
ния взвешенных веществ. Если известно допустимое по
условиям водоема содержание взвешенных веществ в
спускаемых сточных водах tn, мг/л, а также содержание
взвешенных веществ в сточных водах, поступающих на
очистную станцию а, мг/л, то можно определить необ-
ходимый эффект Э, %, по формуле
Э = -g-~mi00 (9.10)
а
и по графику установить наименьшее значение скорости
осаждения взвешенных веществ Uq, соответствующее
требуемому проценту задержания их в зависимости от
начальной концентрации. В действительности в отстой-
нике движение потока турбулентное. Вследствие этого
приведенный выше расчет отстойника следует считать
только ориентировочным, так как он недостаточно пол-
но отражает истинную картину происходящих явлений.
При турбулентном режиме движения жидкости ухуд-
шаются условия осаждения взвешенных веществ, так
как падение частиц на дно тормозится образующейся при
этом вертикальной составляющей пульсации потока.
Действительная скорость осаждения взвешенных ве-
ществ в отстойнике будет меньше определенной в лабо-
раторных условиях величины и0 и равна и0 — w. Вели-
чина вертикальной составляющей турбулентного потока
w зависит от многих факторов и в первую очередь от
глубины отстойника и скорости движения жидкости.
Таким образом, расчетную длину отстойника опре-
деляют, исходя из тех же условий, что и при расчете по
времени отстаивания
V
L =-----Н. (9.11)
aQ~w
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
Иногда отстойники рассчитывают по нагрузке, т.е. по
количеству сточной жидкости, м3, приходящейся на 1 м2
поверхности водного зеркала отстойника в 1 ч. Эту ве-
личину назначают по данным эксплуатации аналогичных
отстойников, обеспечивающих более или менее удовле-
творительный эффект осветления. Обычно нагрузку при-
нимают 1—3 м3/ч на 1 м2 поверхности отстойника.
Кроме размеров проточной части отстойников (Я, L,
В), в пределах которой осаждаются взвешенные веще-
ства, необходимо также определить объем осадочной ча-
сти отстойника. Количество выпавшего осадка в первич-
ных отстойниках для бытовых сточных вод составляет
0,8 л/сут на одного человека. Влажность выгружаемого
осадка зависит от способов его удаления: при самотеч-
ном удалении осадка она принимается равной 95 %, а
при механизированном — 93 %.
Для городских сточных вод количество осадка, м3,
выпадающего за сутки, может быть подсчитано по фор-
муле
W' = 0,8W/1000, (9.12)
где N — число жителей.
Для накапливания выпавшего осадка и периодичес-
кой его выгрузки в начале отстойника устраивают при-
ямки, объем которых зависит от конструкций отстойни-
ков и способов удаления ила. Наиболее распространен-
ный способ — выдавливание осадка под гидростатичес-
ким напором воды, равным 1,5 м. В некоторых случаях
выпавший осадок удаляют, откачивая его плунжерными
насосами. Объем осадочной части отстойников принима-
ется равным двухсуточному объему выпадающего осад-
ка (при механизированном удалении осадка объем оса-
дочной части можно принимать равным 8-часовому объ-
ему выпадающего осадка). Чтобы осадок самотеком
сползал к приямкам, днищу отстойника придают уклон
не менее 0,01. Горизонтальные отстойники проектируют
со скребковыми механизмами для сгребания осадка к
приямкам.
Вертикальные отстойники представляют собой круг-
лые или квадратные в плане резервуары с конусным или
пирамидальным днищем. Вертикальные отстойники
обычно предусматривают на станциях пропускной спо-
$ 49. Отстойники
газ
собностью до 50000 м3/сут, а чаще — до 20000 м3/сут
и при низком уровне грунтовых вод.
Сточная жидкость подводится к низу рабочей части
отстойника по центральной трубе (рис. 9.14). После вы-
хода из трубы сточная жидкость движется снизу вверх
к сливным желобам, по которым поступает в отводной
лоток. Во время движения сточной жидкости по отстой-
нику из нее выпадают взвешенные вещества, удельный
вес которых больше удельного веса воды.
При расчете отстойников для бытовых сточных вод
проточную скорость принимают не более 0,7 мм/с, а
время отстаивания—таким же, как и для горизонталь-
ных отстойников. Рассчитывая отстойники по заданному
расходу q, времени отстаивания t, определяют необхо-
димый объем, м3, рабочей части отстойника
W = qt, (9.13)
Высоту рабочей части отстойника, м, определяют по
формуле
Н = vt. (9.14)
Затем находят площадь живого сечения, м2
F = W!H
и диаметр отстойника, м
Г Л
где f — площадь живого сечения центральной трубы, определяемая
по формуле f—q/иц.тр в зависимости от скорости потока жидкости
в трубе. Эта скорость должна быть равной 0,03 м/с.
Проф. С. М. Шифрин на основе результатов много-
численных опытов и теоретических исследований пред-
ложил новый метод расчета вертикальных отстойников.
Наблюдения за распределением сточной жидкости по
отстойнику показали, что жидкость, выйдя из щели меж-
ду раструбом центральной трубы и отражательным щи-
том, движется радиально к стенкам отстойника, а затем
поднимается вверх вдоль стенок с относительно боль-
шими скоростями. Взвешенные вещества выпадают на
горизонтальном пути движения жидкости от центра от-
стойника к периферии за счет растекания струи и умень-
шения скорости движения. Чем мельче те частицы, ко-
134
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
§ 49. Отстойники
!S5
Рис. 9.15. Зависимость эффекта осветления Э в вертикальных от-
стойниках от минимальной гидравлической крупности осаждаемых
частиц uq и начальной концентрации взвешенных веществ .в сточной
жидкости С (а) и график для расчета вертикальных отстойников
(б)
торые должны быть выделены из сточной жидкости, тем
больше должен быть радиус отстойника, представляю-
щий собой основную расчетную величину.
При расчете отстойников по методу проф. С. М. Шиф-
рина вначале по необходимому эффекту осветления при
заданной концентрации взвесей в сточной воде находят
по графику .(рис. 9.15, а) гидравлическую крупность «о
частиц, которые должны быть задержаны в отстойнике.
Затем по найденной гидравлической крупности по графи-
ку (рис. 9.15, б) определяют радиус отстойника г в за-
висимости от средней скорости входа сточной жидкости
в отстойник, принимаемой равной 1,2 м/с. Диаметр цен-
тральной трубы d рассчитывают по скорости 30 мм/с.
Длину трубы и равную ей высоту цилиндрической части
отстойника принимают не менее 2,75 м.
Для более или менее равномерного распределения
жидкости по отстойнику и для предохранения выпавше-
Рис. 9.14. Вертикальный отстойник диаметром 9 м из сборного же-
лезобетона
/ — выпуск осадка; .2—выпуск плавающих веществ; 3 — центральная труба с
отражательным щитом; 4 — водосборный желоб; 5 и 6 — отводящий и подво-
дящий лотки
Глава 9. Сооружения для механической очистки Сточных вод
§ 49. Отстойники .
137
Рис. 9.16. Вертикальный от-
стойник с нисходяще-восходя-
щим потоком
/ — приемная камера; 2 — подаю-
щий лоток; 3 и 4 — трубопровод и
приемная воронка для удаления
плавающих веществ; 5 — зубчатый
водослив; 0—отражательный козы-
рек; 7 — распределительный лоток;
8 — лоток для сбора осветленной
воды; 9 — отводящий трубопровод;
J0 — отстойник; // — кольцевая по-
лупогружная перегородка; /2—
иловая труба
Рис. 9.17. Вертикальный от-
стойник с периферическим
впускным устройством
/ — водоподающая труба (или ло-
ток); 2 — водораспределительный
лоток переменного сечения; 3 —
струенаправляющая стенка; 4 —
кольцевой водосборный лоток; 5 —
трубопровод для отвода осветлен-
ной воды; 6 — отражательное коль-
цо; 7 — труба для выпуска осадка;
8 — сборник всплывающих веществ
го осадка от размывания под центральной трубой уста-
навливают отражательный щит. Равномерному распре-
делению жидкости способствуют увеличение площади
отводящих желобов, обеспечение определенных соотно-
шений между глубиной рабочей части отстойника h и
его диаметром D. В частности, диаметр отстойника не
должен быть больше Зй. Вертикальные отстойники име-
ют диаметр не более 9 м. Общая высота вертикального
отстойника Н складывается из высоты его рабочей час-
ти h\, расстояния от конца раструба центральной трубы
до отражательного щита й2, нейтрального слоя ha, высо-
ты иловой части hi и превышения борта отстойника над
уровнем жидкости й5, т. е.
И — hi + й2 + ha + ht -f- h^.
Величину ha принимают равной 0,25—0,5 м. Нейт-
ральный слой имеет то же значение, что и в горизон-
тальных отстойниках; высоту его обычно принимают
равной 0,3 м, считая от низа отражательного щита до
расчетного уровня ила. Величину ha принимают равной
0,3 м.
Осадок следует удалять не реже 1—2 раза в сутки,
поэтому объем осадочной части должен быть рассчитан
1М
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
План
Рис. 9.18. Первичные радиальные отстойники
/ — йлоскреб; 2 — распределительная чаша; 3 и 7 — подводящий и отводящий
трубопроводы; 4 — трубопровод сырого осадка; 5 — жиросборник; 6 — насос-
ная станция
на хранение осадка в течение 2 сут. Объем осадочной
камеры вертикальных отстойников определяют так же,
как и для горизонтальных отстойников. Осадок удаляет-
ся самотеком (под гидростатическим напором столба
воды) через иловую трубу, опущенную до основания от-
стойника. Нижнюю часть осадочной камеры делают ко-
нической или пирамидальной с углом наклона стенок
к горизонту 50° для создания благоприятных условий
сползания выпавшего осадка.
§ 49. Отстойники
fW
Осветленная вода отводится по сливному лотку (же-
лобу), расположенному по периметру отстойника. На
расстоянии 0,3—0,5 м от желоба устанавливают обычно
полупогружную доску, которая задерживает всплываю-
щие вещества. Для отстойников диаметром 6 м и более
сборные желоба устраивают не только по периферии, но
и радиально, что улучшает условия распределения во-
ды в отстойнике и повышает эффект его работы.
Вертикальные отстойники делают из железобетона.
Эффект осветления жидкости в таких отстойниках прак-
тически не превышает 40 % •
Представляет интерес конструкция вертикального от-
стойника с нисходяще-восходящим потоком сточной во-
ды (рис. 9.16). Вместо центральной трубы в этом от-
стойнике имеется полупогружная перегородка большого
диаметра. Впуск воды производится через зубчатый во-
дослив. Отражательный козырек изменяет направление
движения воды с вертикального на горизонтальное. За-
тем поток поднимается вверх, вода переливается в сбор-
ный лоток и отводится трубой. Такая конструкция от-
стойника обеспечивает эффективность задержания взве-
шенных веществ 60—70%. Отношение нисходящей и
восходящей площадей потока принимается равным 1:1.
Высота полупогружной перегородки составляет % вы-
соты проточной части отстойника.
В вертикальном отстойнике с периферическим
впускным устройством конструкции ВНИИ ВОДГЕО
(рис. 9.17) сточная вода подается в распределительный
периферийный лоток, а из него в кольцевую зону между
стенкой отстойника и струенаправляющей стенкой. Вни-
зу кольцевой зоны располагается отражательное коль-
цо. Осветленная вода собирается кольцевым водосбор-
ным лотком с зубчатыми водосливами. Скоррсть движе-
ния воды в водораспределительном лотке 0,4—0,5 мм/с.
Удельная нагрузка на зубчатый водослив 6 л/(с-м).
Радиальные отстойники. Разновидностью горизон-
тального отстойника является радиальный отстойник
(рис. 9.18), представляющий собой круглый неглубокий
резервуар, вода в котором движется от центра к пери-
ферии. Радиальные отстойники устраивают с выпуском
воды снизу или сверху; и в том, и в другом случае вода
поступает в отстойник по центральной трубе, а освет-
140
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточиы* вод
ленная вода сливается в круговой желоб, откуда она
отводится по трубам или лоткам. Выпавший на дно оса-
док сгребается к центру скребками, укрепленными на
подвижной ферме, и поступает в приямок, из которого
под давлением столба воды высотой 1,5 м удаляется по
трубам или отсасывается плунжерными насосами.
Радиальные отстойники применяют главным образом
на крупных станциях очистки сточных вод. В частности,
такие отстойники сооружены на Люберецкой и Курья-
новской очистных станциях в Москве. Диаметр отстой-
ников может быть различным (от 18 до 54 м). Эти от-
стойники можно рассчитывать по нагрузке, принимая
равной 1,5—3,5 м3 на 1 м2 поверхности в 1 ч. Продол-
жительность отстаивания в зависимости от способа по-
следующей биологической очистки колеблется от 0,5 до
1,5 ч. Влажность выгружаемого осадка равна 95 % при
самотечном удалении и 93 % при удалении насосами.
Обычно радиальные отстойники компонуются в блоки
из четырех отстойников.
Проектируют и строят также радиальные отстойники
с периферийной подачей сточных вод (рис. 9.19). Водо-
распределительный желоб, расположенный на перифе-
рии отстойника, имеет постоянную ширину и перемен-
ную глубину, так как в дне желоба впускные отверстия
разного диаметра размещены на разном расстоянии друг
от друга и тем самым обеспечивают постоянную посту-
пательную скорость движения воды в желобе, поэтому
осадок в желобе не выпадает. Поток жидкости направ-
ляется в нижнюю зону отстойника, а затем в централь-
ную зону и вверх к водоотводящему кольцевому жело-
бу. Такое движение потока создает благоприятные ус-
ловия для выпадения взвешенных веществ. Осадок,
собирается коллектором и отводится за пределы отстой-
ника по трубе.
Для сбора и удаления всплывших грубодисперсных
примесей предусматривают два бункера, один из кото-
рых устанавливают в центральной части отстойника, а
второй — в кольцевой зоне. Осветленная вода отводится
из центрального кольцевого лотка с двусторонним из-'
ливом или через щелевые отверстия в центробежной
трубе.
Отстойники с периферийным впуском воды и прцоди;
. $ 49. Отстойники
141
Рис. 9.19. Радиальный отстойник с периферийным выпуском диа-
метром 18 м
1 — подводящий канал; 2 — трубопровод для отвода плавающих веществ; 3 —
отводящий трубопровод; 4 — затвор с подвижным водосливом для выпуска
плавающих веществ; 5 — струенаправляющие трубки; 6 — распределительный
лоток; 7 — полупогружная доска для задержания плавающих веществ; 8 —
иловая труба
паковой продолжительности отстаивания обеспечивают
Bi l,2-rl,3 раза больший эффект очистки, чем обычные
радиальные отстойники; при одинаковом эффекте очи-
стки их пропускная способность увеличивается в 1,3—
1,6 раза в зависимости от концентрации исходной воды.
МосводоканалНИИпроектом разработаны проекты пер-
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
План
Рис. 9.20. Отстойник с вращающимся сборно-распределительным
устройством
/ — подводящий трубопровод; 2 —воздушные затворы; S — центральная чаша;
4 — сборно-распределительное устройство; 5 — периферийный привод; 6 —
скребки; 7 —отводящий трубопровод осветленной воды; 8 — нлопровод; Р —
затопленный лоток; 10 — вертикально подвешенные лопатки; // — водослив;
.12 — полупогружная доска; /3 —щелевое днище; 14 — криволинейная перего-
родка; /5 —камера жиросборника; 16 — направление впуска сточной воды;
17 — направление движения сборно-распределительного устройства
вичных отстойников с периферийным впуском воды ДИЭ'
метром 2.4 и 30 м.
'$ 49. Отстойники
143
Оригинальна конструкция радиального отстойника с
вращающимися водораспределительным и водосборным
устройствами, предложенная проф. И. В. Скирдовым
(рис. 9.20). Конструкция отстойника такова, что основ-
ная масса воды в нем находится в потоке и поэтому обе-
спечивается быстрое осаждение взвешенных веществ.
Распределение и сбор осветленной воды производится с
помощью вращающегося желоба, разделенного продоль-
ной перегородкой. Распределительный лоток имеет
струенаправляющие лопатки и щелевое днище, через
щели которого падают тяжелые частицы.
Стенки и днище водосборного лотка с затопленным
водосливом водонепроницаемые. Вода из лотка отво-
дится с помощью сифона в отводной желоб. В водосбор-
ном лотке у днища находится направляющий козырек.
Пропускная способность отстойника такой конструкции
в 1,5 раза больше, чем типового радиального отстойника
при одинаковом эффекте осветления. Глубина зоны от-
стаивания 0,8—1,2 м, высота нейтрального слоя 0,7 м.
Союзводоканалпроектом разработаны проекты от-
стойников с вращающимся сборно-распределительным
устройством диаметром 18 и 24 м.
Тонкослойные отстойники имеют водораспредели-
тельную, отстойную и водосборную зоны, а также оса-
дочную зону. Отстойная зона разделена полками (или
трубами) и отстаивание происходит в пространстве
между полками высотой до 15 см. Известен ряд конст-
рукций тонкослойных отстойников. В тонкослойном от-
стойнике возможны следующие схемы движения воды и
выпавшего осадка:
1) перекрестная—когда осадок движется перпенди-
кулярно направлению движения потока;
2) противоточная — когда осадок удаляется в на-
правлении, противоположном движению потока;
3) прямоточная— когда направления движения по-
тока и осадка совпадают.
Наиболее эффективны тонкослойные отстойники с
противоточной схемой движения фаз — воды и осадка.
Осадок сползает в иловый приямок, из которого перио-
дически удаляется. Всплывшие вещества собираются в
пазухе между секциями и удаляются лотком. Тонкослой-
ные отстойники обычно применяют для осветления сточ-
Глава 9. Сооружения для механической очистки* сточных вод
Рис. 9.22. Зависимость показа-
теля степени п\ от исходной
концентрации механических за-
грязнений в городских сточ-
ных водах при различном эф-
фекте отстаивания
чатые блоки; 4 — водосборная щель; 5
6 — пазухи для сбора всплывающих bcj
вода плавающих веществ; S —емкость;
осадков; 10 — трубопрово,
Рис. 9.21. Тонкослойный труб-
чатый отстойник
/ — подающие распределительные
трубопроводы; 2 — распределитель-
ная щель; 3 — пластмассовые труб-
лотки для сбора осветленной воды;
. хтв; 7 — поворотные трубы для от-
9 — приямки для сбора и уплотнения
;ы для выпуска осадка
ных вод, содержащих взвешенные вещества однородного
состава в относительно небольших концентрациях. Иног-
да их используют в качестве второй ступени механичес-
кой очистки.
По конструкции тонкослойные отстойники бывают
вертикальные, горизонтальные и радиальные. Они име-
ют водораспределительную и водосборную зоны и зону
полочных или трубчатых элементов. Скорость движения
потока в полочных элементах 5—10 мм/с, а в трубча-
тых— до 20 мм/с. Высота тонкослойного пространства
I—2 м. Тонкослойные блоки, выполненные из пластмас-
сы, стали или алюминия, имеют наклон 45—60°.
В тонкослойном трубчатом отстойнике противоточно-
го типа .(рис. 9.21) сточная вода по распределительным
трубопроводам подается в клинообразные щели. Затем
вода осветляется в трубчатых блоках и собирается во-
досборными щелями. Выпавший осадок сползает в ило-
вые приямки, откуда удаляется под действием гидростат
$49. Отстойники
145
тического напора. Плавающие вещества удаляются с
помощью поворотных труб.
Метод расчета первичных отстойников. Гидравличе-
скую крупность «о, мм/с, определяют по кривым кине-
тики отстаивания, получаемым экспериментально. По-
лученную лабораторным путем величину приводят к вы-
соте слоя, равной глубине проточной части отстойника,
по формуле
== IOOO/Zqtct Чотст^отст (’Iotct * (9.15)
где Нотст — глубина проточной части в отстойнике, м; /отст"" про-
должительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффек-
ту очистки, полученная в лабораторном цилиндре в слое /и; для
городских сточных вод принимается по табл. 9.1; 'Потст — коэффи-
циент использования объема проточной части отстойника; m —
показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе
осаждения (рис. 9.22).
Таблица 9.1. Продолжительность отстаивания /0Тст сточных вод в
покое в зависимости от эффекта осветления
Эффект ос ветле* ния, % Значения /отСт* с. в слое ht = 500 мм при концентрации взвешенных веществ, мг/л
100 200 | I 300 500
20 600 300
30 900 540 320 260
40 1320 650 450 390
50 1900 900 640 450
60 3800 1200 970 680
70 3600 2600 1830
80 — — 5260
Если температура сточной воды в производственных
условиях отличается от температуры воды в лаборатор-
ных условиях, вводится поправка
4 = -?- %’ <4 * * * * 9-,6>
Мп
где Цл, Цп— вязкость воды при соответствующих температурах в
лабораторных и производственных условиях; и — гидравлическая
крупность частиц, определенная по формуле (9.15).
Коэффициент т]отст зависит от конструкции водорас-
пределительных и водосборных устройств.
146
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
Турбулентная составляющая со, мм/с, зависит от ско-
рости движения потока v, мм/с, и принимается равной:
v 5 10 15 20
© 0 0,05 0,1 0,5
Пропускную способность ОДНОГО отстойника QoTCTi
м3/ч, следует определять исходя из заданных геометри-
Таблица 9.2. Основные размеры отстойников
Тип отстойника Коэффициент %тст Рабочая глубина проточной части ^отст* м Ширина Вотст, м Скорость потока V, мм/с Уклон днища i Угол наклона, град.
стенок приямка пластин а
Горизонталь- ные 0,5 1,5—4 (2-7-5) И 5—10 0,005 50 —
Радиальные 0,45 1,5-4 — 5—10 0,05 50 —
Вертикальные 0,35 2,7-3,8 — — — 50— 60 —
С вращающим- ся сборно-рас- пределитель- ным устройст- вом 0,85 0,8—1,2 — — 0,05 50 —
С нисходяще- восходящим потоком 0,65 2,7—3,8 — 2- 3 Wq — 50— 60 —
Тонкослойный:
с противоточ- ной или пря- моточной схе- мой 0,5- 0,7 0,025— 0,2 2-6 — — — 45— 60
с перекрест- ной схемой 0,8 0,025— 0,5 1,5 — 0,005 50— 60 45— 60
ческих размеров сооружения и требуемого эффекта ос-
ветления сточных вод (табл. 9.2):
а) для горизонтальных отстойников
Чтст = 3,6т)ОТсТ Lqtct ботст (^6~~ w)5 (9.17)
§ 60. Предварительная аэрация и биокоагуляция
147
б) для радиальных, вертикальных и отстойников с
вращающимся сборно-распределительным устройством
•Zotct = 2,8t]OTcT (Цугст — dB.y) (u0— u>); (9.18)
в) для отстойников с нисходяще-восходящим пото-
ком
%тст = °-45%тст п0окт «о? <9-19>
г) для отстойников с тонкослойными блоками при
перекрестной схеме работы
<7отст = 7>2t)oTCT Нотст ®бл ^-бл ио!Ьем ^яр» (9.20)
д) то же, при противоточной схеме
?ОТСТ = 3>блотст ^ОТСТ ^отст^бл ыо/^яр* (9.21)
где т)отст — коэффициент использования объема (табл. 9.2); Ьотот —
длина секции отделения, м; Ьвл — длина тонкослойного блока (мо-
дуля), м; Вотот — ширина отделения, м; Оотот— диаметр отстой-
ника, м; dB.r — диаметр впускного устройства, м; и0 — гидравли-
ческая крупность частиц, мм/с; w — турбулентная составляющая,
мм/с, принимаемая в зависимости от скорости потока в отстойнике
v, мм/с; HqTCT —высота тонкослойного блока, м; Лея — коэффи-
циент сноса выделенных частиц; при плоских пластинах принима-
ется равным 1Д а при рифленых пластинах—1; йЯр— высота яру-
са тонкослойного блока, м.
§ 50. Предварительная аэрация и биокоагуляция
Первичные отстойники могут обеспечить эффект ос-
ветления жидкости не более чем на 60 % при благопри-
ятных условиях их работы. Чаще достигается эффект ос-
ветления 35—50 %. Эффективность отстаивания может
быть повышена в результате применения предваритель-
ной аэрации, когда сточную жидкость перед отстойника-
ми предварительно продувают воздухом в течение 10—
20 мин. Предварительную аэрацию осуществляют с до-
бавкой активного ила или без нее. Если одновременное
аэрацией добавляют избыточный активный ил или био-
пленку из вторичных отстойников, то этот процесс назы-
вается биокоагуляцией.
Предварительную аэрацию можно осуществлять в
специальных резервуарах — преаэраторах или подводя-
148
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
/7-/7
План
Рис. 9.23. Блок преаэратор — первичный горизонтальный отстойник
/ — преаэратор; 2 — скребок; 3 — отстойник; 4 — устройство для удаления
плавающих веществ; 5 — сборный лоток; 6 — отвод осветленной воды; 7 — ка-
мера насосов плавающих веществ; 8 — трубопровод плавающих веществ; 9 —
трубопровод активного ила для разбавления плавающих веществ; 10 — ава-
рийный сброс; 11 — трубопровод опорожнения; 12 — отвод сырого осадка; 13 —
подвод воды; 14 — распределительный лоток; 15 — подача воздуха
щих каналах перед первичными отстойниками, а также
в преаэраторах, совмещенных с первичными отстойни-
ками. Конструктивно преаэраторы выполняют в виде от-
дельных, встроенных или пристроенных к первичным от-
стойникам сооружений. Предварительная аэрация не-
значительно увеличивает эффект осветления в отстой-
никах, однако она хорошо подготовляет жидкость к
последующей биологической очистке. При наличии пре-
аэратрров рекомендуется проводить регенерацию актив-
§ 50. Предварительная’аэрация и биокоагуляцйя
149*
Рис. 9.24. Биокоагулятор
/ — центральная труба; 2 —камера биокоагуляции; 3 — аэраторы; 4 —направ-
ляющий желоб; 5 — зона отстаивания; 6 — отводящий лоток
ного ила. Объем отделения для регенерации принимает-
ся равным 25—30 % общего объема преаэраторов.
Эффективность задержания взвешенных веществ в пре-
аэраторах совместно с последующим отстаиванием со-
ставляет 65 %, а расчетную БПКго осветленной воды
следует принимать с коэффициентом 0,85. Блок преаэ-
ратор — первичный горизонтальный отстойник — показан
на рис. 9.23.
Биокоагуляторы проектируют в виде вертикальных
отстойников с камерой биокоагуляции в центре. Прин-
цип работы биокоагулятора состоит в следующем. Сточ-
ная жидкость через вертикальную трубу / (рис. 9.24)
поступает в камеру биокоагуляции, где помещены филь-
тросы, через которые воздух поступает в зону аэ-
150
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
рации. В камеру добавляют активный ил из аэротен-
ков. Активный ил, перемещаясь со сточной жидкостью,
увлекается воздухом в верхнюю часть камеры и через
устроенные в ней карманы 4 спускается вниз в зону
отстаивания отстойника 5. Вода, пройдя взвешенный
слой в зоне отстаивания, осветляется и через жело-
ба удаляется из отстойников. Пребывание сточной
жидкости в течение 20 мин в центральной камере
биокоагулятора является достаточным для того, что-
бы завершился процесс коагуляции основных загряз-
нений, которые в зоне отстаивания выпадают в оса-
док.
Детальное изучение работы биокоагулятора с до-
бавкой активного ила проведено АКХ им. К. Д. Памфи-
лова. Эффективность задержания взвешенных веществ
в биокоагуляторе составляет 75 %, а БПКго осветленной
жидкости следует принимать с коэффициентом 0,65, ко-
личество подаваемого воздуха — 0,5 м3/м3 жидкости.
В биокоагулятор подается 50 % общего количества из-
быточного активного ила.
Проведены исследования работы биокоагулятора, в
который подавалась биопленка из вторичных отстойни-
ков после биофильтров. Для надежной работы такого
биокоагулятора биопленку перед подачей в биокоагу-
лятор следует регенерировать в специальном резервуа-
ре, устроенном по типу аэротенка с продолжительностью
регенерации 24 ч. Исследования показали, что количест-
во задержанных взвешенных веществ в биокоагуляторе
достигает 60—70 % против 30—40 % в обычных отстой-
никах, а БПКв (по взболтанной пробе) снижается до
50—55 % против 10—12 % в обычных отстойниках Щу-
кинской станции.
В Украинском институте инженеров водного хозяйст-
ва разработана конструкция флотационного биокоагу-
лятора, где биокоагуляция сочетается с напорной фло-
тацией, проводимой в противоточном режиме. Размеры
сооружения определяются по удельной гидравлической
нагрузке, принимаемой не более 8 м3/(м2-ч). Время пре-
бывания жидкости не менее 30 мин. Доза активного
ила составляет 150—250 мг/л. Концентрация взве-
шенных веществ снижается на 50—55 %, а БПК5 — на
30—40%.
S 51. Сооружения для очистки производственных сточных вод
151
§ 51. Сооружения для механической очистки
производственных сточных вод
Механическая очистка производственных сточных вод
предназначена для выделения из них нерастворенных и
частично коллоидных примесей. К методам механической
очистки относятся: процеживание, отстаивание, фильт-
рование, удаление нерастворенных примесей в гидро-
циклонах и на центрифугах.
Процеживание применяют для выделения из сточной
жидкости крупных плавающих веществ и более мелких,
главным образом волокнистых загрязнений. Для выде-
ления крупных веществ используют решетки, а более
мелких частиц — сетки. Решетки для предварительной
очистки необходимо предусматривать на всех очистных
станциях. Для выделения мелких взвешенных веществ
чаще всего применяют барабанные сетки с ячейками
0,5x0,8 мм. Для удаления волокна из сточных вод пред-
приятий используют волокноуловители различной кон-
струкции.
Для удаления из сточной жидкости очень мелких
нерастворенных частиц за рубежом применяют микро-
процеживатели. Микропроцеживатель представляет со-
бой барабан, помещенный в резервуар. С одного конца
барабана поступает неочищенная сточная вода. Филь-
трующая сетка прикреплена к боковой поверхности ба-
рабана. Поток воды из барабана выходит в резервуар
через фильтрующую сетку. Частицы задерживаются на
внутренней поверхности барабана. Наружные насадки
позволяют смывать задержанные частицы в бункер.
Микропроцеживатели имеют диаметр барабана 0,75—
3 м. Пропускная способность микропроцеживателей
20 000—45 000 м3/сут.
Отстаиванием из производственных сточных вод вы-
деляют нерастворенные и частично коллоидные загряз-
нения минерального и органического происхождения.
Отстойники для очистки производственных сточных вод
могут представлять собой самостоятельные сооружения,
на которых процесс очистки заканчивается, или же со-
оружения, предназначенные только для предваритель-
ной очистки. Так, на заводах черной металлургии сточ-
ные воды, получаемые в результате очистки газа, а так-
152 Глава 9. Сооружения для механической очистки стачных вод
же от прокатных цехов и от грануляции шлака, вполне
достаточно очищать только в отстойниках, затем их
можно использовать снова. И, наоборот, на фабриках,
где обрабатывают продукты животного происхождения,
на шерстомойках, кожевенных и клееваренных заводах,
суконных фабриках и т. п. отстойники служат сооруже-
ниями для предварительной обработки воды; пройдя от-
стойники, сточная вода поступает на биологическую очи-
стку.
Для выделения тонущих нерастворенных примесей
используют как горизонтальные, так и радиальные от-
стойники. По своей конструкции они мало отличаются
от отстойников, применяемых для осветления бытовых
Сточных вод.
Если в производственных сточных водах содержится
большое количество жиров, то для их выделения устра-
ивают жироловки. Жироловка представляет собой гори-
зонтальный резервуар, в котором всплывающие мелкие
вещества (жиры) за время прохождения по нему жид-
кости успевают подняться наверх и могут быть отделе-
ны от сточной жидкости. Для ускорения этого процесса
толщу жидкости в жироловке иногда продувают воз-
духом.
Жироловки предусматривают на мясокомбинатах,
молочных и других заводах пищевой промышленности.
Различают цеховые и общие жироловки. Цеховые жи-
роловки устанавливают у отдельных цехов, сточные во-
ды которых содержат много жира, а общие жироловки
на общем стоке жиросодержащих вод. Предварительно
подогретый до 45—50 °C жир удаляется из жироловок с
помощью насосов или вакуумных установок.
Если в производственных сточных водах содержится
большое количество бензина, то устраивают специаль-
ные бензиноуловители.
Для очистки производственных сточных вод, содер-
жащих нефтепродукты, применяют нефтеловушки. Про-
стейшие нефтеловушки представляют собой прямоуголь-
ные, вытянутые в длину резервуары, в которых за счет
разности удельных весов нефти и воды происходит их
разделение. Нефть, находящаяся в воде в виде частиц
различного размера, всплывает на поверхность, а ми-
неральные примеси оседают на дно.
§ 51. Сооружений для очистки производственных сточных вод
183
Рис. 9.25. Нефтеловушка пропускной способностью 400 мэ/ч
Г—нефтесборная труба; 2 —щелевая распределительная перегородка; За-
данный клапан; 4 —механизм передвижения скребков; 5 — скребки; 6 — крон-
штейны
В нефтеловушке (рис. 9.25) сточная вода через ще-
левую перегородку поступает в отстойную камеру, ;в
которой нефть и нефтепродукты всплывают на поверх-
ность. Нефть собирается в начале и в конце секции ще-
левыми поворотными трубами. Для сгона нефти, сбора
164
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
Рис. 9.26. Многоярусная нефтело-
вушка
/ — скребковый транспортер; 2 — гид-
роэлеватор; 3 — пропорциональное во-
дораспределительное устройство; 4 —
водораспределительная труба; S— неф-
тесборная труба с ручным приводом;
6 — блок полочный; 7 — трубопровод
для отвода воды; 8 — трубопровод для
подвода сточной воды; 9 — трубопро-
вод для отвода осадка
Рис. 9.27. Отстойник-смоломасло-
уловитель
1 — трубопровод для подвода очищен-
ной воды; 2 — привод скребкового уст-
ройства; 3 — радиальный лоток; 4 —•
трубопровод для отвода осветленной
воды; 5 — кольцевой сборник масла;
6 — центральная труба; 7 — скребковое
устройство; 8 — центральный зумпф;
9 и 10 — всасывающие линии смолы и
масла к паровому насосу
осадка и сгребания его в приямок применяется скреб-
ковый транспортер. Глубина проточной части нефтело-
вушек принимается 2 м, а ширина секции 3—6 м. Оса-
док из приямка нефтеловушки удаляется 1—2 раза в
сутки с помощью гидроэлеваторов или через донные
'Клапаны. При нормальной эксплуатации в нефтеловуш-
ках задерживается до 98 % нефтепродуктов. Остаточное
1 51. Сооружения для очистки производственных сточных вод IW
содержание нефти может достигать 100 мг/л, поэтому
часто эти воды следует направлять и на биологическую
очистку.
ВНИИ ВОДГЕО разработана конструкция тонко-
слойной нефтеловушки, которая в сравнении с типовой
имеет в 5—6 раз меньший строительный объем и стои-
мость ее на 20—30 % ниже при равном эффекте задер-
жания нефти.
В многоярусной (тонкослойной) нефтеловушке (рис.
9.26) сточная вода из распределительной камеры посту-
пает в секции нефтеловушки и через поперечную распре-
делительную трубу с вертикальными патрубками и диф-
фузорами распределяется по ширине и глубине зоны
грубой очистки. В этой зоне вода находится в течение
2—4 мин. Затем вода проходит через пропорциональное
водораспределительное устройство и поступает в полоч-
ный блок. При движении потока в ярусах блока части-
цы нефти всплывают к верхним образующим яруса, дви-
жутся по ним вверх к периферии и в пространстве меж-
ду блоками и стенкой нефтеловушки всплывают на
поверхность воды. Осветленная вода через водослив по-
ступает в водосборный лоток.
В зоне грубой очистки нефть постоянно отводится че-
рез щелевую поворотную трубу. Нефть, всплывшая над
полочными блоками, сгоняется скребками к концу от-
стойной зоны и через вторую щелевую поворотную тру-
бу периодически отводится. Осадок из блоков сползает
к центральной части в лоток, откуда скребками транс-
портируется в приямок зоны грубой очистки, оборудо-
ванной гидроэлеватором.
Для выделения смол из сточной жидкости применяют
отстаивание и фильтрацию. Смолы обычно содержатся в
сточных водах коксохимических заводов, газогенератор-
ных станций и некоторых других предприятий. Они
представляют собой ценное сырье, поэтому их необхо-
димо улавливать наиболее полно.
Отстойники-смолоуловители устраивают радиальные
и горизонтальные.
В отстойники-смоломаслоуловители на коксохимиче-
ских заводах (рис. 9.27) фенольная вода поступает по
центральной трубе, а осветленная вода отводится через
затопленные отверстия в наружной стене в кольцевой
Ш
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточках вод
Рис, 9.28, Двухслойный фильтр
1 — донный клапан; 2 — антрацитовая
крошка; 3 — песок; 4 — подача воды на
фильтрование; 5 — отвод профильтро-
ванной воды; б — подача воды на про-
мывку; 7 — переливные желоба
Рис. 9.29. Скоростной контактный
фильтр КФ-5
1 — желоба для отвода промывочной
воды; 2 — водоподводящая система;
3—устройство для подачи промывоч-
ной воды; 4 — пористый дренаж; 5 —
загрузка фильтра; 6 и 9 — трубопрово-
ды для подачи промывочной и исход-
ной воды; 7 — трубопровод для отво-
да профильтрованной воды; 8 — соеди-
нительная линия с регулирующим устройством; 10 — линия сброса промывоч<
ной воды; // — линия подачи коагулянта; 12 — корпус фильтра
водослив. Смола осаждается на дне отстойника и перио-
дически удаляется скребковым устройством в централь-
ный приямок, а оттуда откачивается насосом в сборник
смолы. Перед откачкой выпавшую смолу подогревают
паром до температуры 60 °C. Всплывшие на поверхности
отстойника масла перетекают в радиальные лотки и от-
водятся в кольцевой сборник, расположенный вокруг
центральной трубы. Масло из сборника откачивается
насосом. Средняя глубина рабочего слоя воды прини-
мается 1,5 м, скорость движения воды 1—2 мм/с, про-
должительность отстаивания 3—4 ч. Эффект осветления
достигает 80—90 %.
Эмульгированные тонкодисперсные смолы выделяют-
ся в фильтрах. Сорбционным материалом могут служить
металлическая стружка или коксовая мелочь, а также
бурый уголь, торф, опилки. Фильтрование предназначе-
но для' задержания взвешенных веществ, не осевших
при отстаивании. Применяют фильтры песчаные, дна-'
§ ,51. Сооружения для очистки производственных сточных вод Ц7
томитовые и сетчатые с фильтрующим слоем. Фильтры
бывают открытые (безнапорные) и закрытые (напор-
ные). В открытых фильтрах высота слоя загрузки равна
1—2 м. Закрытые фильтры, загруженные песком, имеют
высоту слоя загрузки 0,5—1 м, а при загрузке гравийной
мелочью — 1—1,5 м. Скорость фильтрации зависит от
крупности и вида фильтрующего материала и от круп-
ности и концентрации взвешенных веществ.
Песчаные фильтры применяют при невысоком содер-
жании взвешенных веществ. Хорошо зарекомендовали
себя двухслойные фильтры (рис. 9.28): нижний слой за-
грузки — песчаный (крупность зерен 1—2 мм), а верх-
ний слой — антрацитовая крошка. Сточная вода пода-
ется на фильтр сверху. Через определенное время произ-
водится промывка загрузки фильтра с целью удаления
из нее задержанной взвеси. После промывки процесс
фильтрации возобновляется.
При реагентной очистке производственных сточных
вод применяют скоростные контактные фильтры для
удаления грубодисперсных и коллоидных примесей (рис.
9.29). Фильтр имеет распределительную систему, распо-
ложенную над поверхностью загрузки. Эта система по-
зволяет избежать предварительного хлопьеобразования
и создает условия для эффективной коагуляции приме-
сей.
В диатомитовых фильтрах сточная жидкость филь-
труется через тонкий слой диатомита, наносимый на по-
ристые поверхности. В качестве пористых материалов
применяют керамику, металлическую сетку и ткань. Ис-
пользуют также искусственные порошкообразные соста-
вы из диатомита с высокой адсорбционной способнос-
тью. Такие фильтры обеспечивают высокий эффект очи-
стки.
На предприятиях бумажной промышленности для
улавливания волокон применяют сетчатые фильтры с
фильтрующим слоем. Фильтрующей средой в таком
фильтре является движущаяся сетка. На сетку наносят
фильтрующий слой из волокнистых отходов целлюлоз-
но-бумажного производства. Фильтрующий слой с задер-
жанными частицами непрерывно удаляется. Фильтр
представляет собой ванну с расположенным внутри нее
барабаном с ребристой поверхностью. На барабан наде-
15S
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
та сетка. Фильтрация происходит под напором столба
воды в ванне.
Существуют также различные конструкции фильт-
ров, предназначенных для очистки специфических произ-
водственных сточных вод: например, кварцевые фильт-
ры для извлечения из сточных вод соединений цинка и
меди, дисковые фильтры для сточных вод целлюлозно-
бумажных предприятий, фракционаторы (отделители во-
локна), электромагнитный фильтр для сточных вод про-
катных цехов.
В последнее время для улавливания масел и нефте-
продуктов широко применяют фильтры с пенополиуре-
тановой загрузкой, разработанные Харьковским отде-
лом ВНИИ ВОДГЕО и Харьковским Водоканалпроектом
(рис. 9.30). Сточная вода подается в емкость фильтра,
где находится пенополиуретан во взвешенном состоянии,
на котором происходит сорбция нефтепродуктов, масел
и взвешенных веществ. Сточная вода отводится из филь-
тра через сетчатое днище по трубопроводу. Периодичес-
ки осуществляется регенерация пенополиуретановой за-
грузки, для чего она цепным ковшовым элеватором по-
дается на отжимные барабаны.
Микрофильтры МВФ применяют для доочистки био-
логически очищенных сточных вод при сбросе их в водо-
ем или, что весьма важно, при повторном использовании
в производстве. Это особенно экономично, когда возмо-
жен недостаточно глубокий эффект очистки по сравне-
нию с доочисткой на песчаных фильтрах.
Микрофильтры работают нормально при концентра-
ции взвешенных веществ в исходной воде не более
40 мг/л. При исходной концентрации взвешенных ве-
ществ 15—20 мг/л на микрофильтрах обеспечивается сни-
жение содержания их на 50—60 %, а снижение БПКполи
на 25—35 % • В микрофильтрах используют рабочие сет-
ки из нержавеющей стали при размере отверстий 35 мкм
с поддерживающими сетками из нержавеющей стали с
ячейками 2x2 мм. Диаметр барабана фильтра 1,5—Зм.
Скорость фильтрования составляет 15—25 м/ч.
Гидроциклоны применяют для осветления сточных вод
и сгущения осадка. Они бывают открытые и напорные.
Открытые гидроциклоны используют для выделения из
сточных вод оседающих и грубодисперсных всплываю-
§ 51. Сооружения для очистки производственных сточных вод
159
Рис. 9.30. Пенополиуретановые прямоугольные фильтры с передвиж-
ным узлом регенерации загрузки («Полимер-500») (а) и стацио-
нарным узлом регенерации загрузки («Полимер-25») (б)
1 и 14 — подающий и отводящий трубопроводы; 2, 3 — распределительная ка-
мера с шибером; 4— водораспределительные окна; 5 —секция фильтра; 6 —
пенополиуретановая загрузка; 7 — цепной ковшовый элеватор; 8 — отжимные
барабаны; 9 — желоб для отвода отжатых масел; 10 — передвижная тележка;
11, 12 — камера с шибером (гндрозатвор); /3 —сетчатое днище; /5 —вентиль
для опорожнения фильтра; 16 — емкость фильтра; 17 и 18 — ведомая и веду-
щая звездочки
Рис. 9.31. Напорный гидро-
циклон
/ —- крышка; 2 — труба; 3 — отвер-
стие; 4 — сливной патрубок; 5 и
6 — внутренний и внешний винто-
вой поток; 7 — воздушный столб
щнх примесей, напорные гидроциклоны — для выделе-
ния только оседающих агрегатоустойчивых грубодиспер-
сных примесей. Открытые гидроциклоны бывают без
внутренних устройств, с диафрагмой и цилиндрической
перегородкой и многоярусные. Последние применяют для
выделения тяжелых исслеживающихся грубодисперсных
примесей и нефтепродуктов.
Сточная вода подается по трубе 2 (рис. 9.31) в ре-
зервуар конической формы с верхней цилиндрической
частью. Осадок отводится через отверстие 3, а осветлен-
160
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод
Рис. 9.32. Многоярусный низ-
конапорный гидроциклон
/ — корпус; 2 — разделительные та-
релки; 3 — бункер для шлама; 4 —
водосливная кромка; 5 —масло-
удерживающий щит; 6 — воронка
для отвода масла; 7 — впускные
камеры; насадки для отвода
воды; 9 — шламоприемные щели;
10 — окна для отвода масла
ная вода — через сливной патрубок 4. В гидроциклоне
создается вращательное движение. Под влиянием цент-
робежной силы взвешенные частицы скапливаются у сте-
нок и сползают к отверстию 3. В гидроциклоне возника-
ет внутренний винтовой поток 5, направленный вверх, и
внешний поток 6, направленный вниз.
Главные недостатки напорного гидроциклона — боль-
шой расход электроэнергии, а также износ стенок аппа-
рата. Для предотвращения износа изнутри стенки футе-
руются износостойкими материалами.
Конструкция многоярусного низконапорного гидро-
циклона показана на рис. 9.32. Сточная жидкость вво-
дится тангенциально через камеры 7 в пространство
между разделительными тарелками 2. Шлам собирает-
ся в, бункере 3. Плавающие примеси, например масло,
поднимаются вверх и попадают в воронку 6. Осветлен-
ная вода отводится через водослив 4. Достоинства гид-
роциклонов — их компактность и простота обслужива-
ния, кроме того, они имеют высокую пропускную способ-
ность.
" Центрифуги в последнее время находят все более ши-
рокое применение для осветления сточных вод. Чаще все»
5 Свойства осадка и способы его обработки 161
го используют осадительные центрифуги непрерывного
или периодического действия для локальной очистки
сточных вод, когда выделенный осадок благодаря цен-
ным свойствам должен быть утилизирован. Наибольшее
распространение получили осадительные горизонтальные
шнековые центрифуги непрерывного действия типа ОГШ
и центрифуги периодического действия маятникового ти-
па ОМ и осветляющие трубчатые типа ОТР. Центрифу-
ги периодического действия обычно применяют при кон-
центрации взвешенных веществ не более 2—3 г/л.
ГЛАВА 10. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД
§ 52. Свойства осадка и способы его обработки
На очистных станциях в значительном количестве
скапливается осадок, задерживаемый на решетках, в пер-
вичных и вторичных отстойниках. Отбросы, задерживае-
мые на решетках, перемалываются в дробилках, в виде
пульпы сбрасываются в канал за решетками и выпада-
ют в осадок в первичных отстойниках.
Если на станциях работают биофильтры, то на по-
верхности их загрузки образуется биопленка, представ-
ляющая собой скопления микроорганизмов и сорбиро-
ванных на них нерастворенных веществ. Биопленка пе-
риодически отмирает, вымывается из биофильтра и
задерживается во вторичных отстойниках, откуда пере-
качивается на сооружения для обработки осадка.
Если станции имеют аэротенки, то в них содержится
активный ил. Ил вместе с водой непрерывно выносится из
аэротенков и осаждается во вторичных отстойниках, ос-
новная масса его возвращается в аэротенки, а часть (из-
быточный активный ил) после уплотнения направляется
в сооружения для перегнивания.
В сыром виде осадок имеет ряд отрицательных
свойств: плохо сохнет, издает неприятный запах, опасен
в санитарном отношении, так как содержит большое ко-
личество яиц гельминтов, что ограничивает его исполь-
162 Глава 10. Сооружения для обработки осадка. сточных вод
зование. Однако органический осадок, обработанный со-
ответствующим способом в специальных перегниватель-
ных камерах, теряет гнилостный запах, приобретает
однородную зернистую структуру и при сушке хорошо
отдает влагу; содержащиеся в нем азот, фосфор и калий
хорошо усваиваются растениями при использовании его
для удобрения; количество осадка уменьшается, так как
часть органического вещества, минерализуясь, перехо-
дит в растворенное и газообразное состояние. Вследст-
вие этого на современных очистных станциях осадок об-
рабатывают в специальных сооружениях — перегнивате-
лях.
Основные компоненты сырых осадков — углеводы,
жироподобные и белковые вещества — в сумме составля-
ют 80—85%. Остальные 15—20 % представляют собой
лигнино-гумусовый комплекс. Углеводы в осадке пред-
ставлены полисахарами, геми- и альфацеллюлозой. Ор-
ганическое вещество, содержащее углерод, распадается
с образованием жирных кислот, которые, в свою очередь,
разлагаясь, выделяют метан, углекислоту, водород, спир-
ты, окись углерода и воду. Органическое вещество, со-
держащее азот, распадаясь, образует аммиак и свобод-
ный азот, а содержащее серу — сероводород.
Распад органического вещества в анаэробных (бес-
кислородных) условиях происходит в две фазы. В пер-
вой фазе распада, которая называется кислой или во-
дородной, из углеводов, жиров и белков выделяются ос-
новные продукты распада — жирные кислоты и водород,
а также углекислота, спирты, аминокислоты, аммиак,
сероводород и др. В этом процессе участвуют сапрофит-
ные бактерии. Во второй фазе распада (брожения) —
щелочной или метановой — разрушаются выделившиеся
в первой фазе кислоты, образуя метан, диоксид углеро-
да и небольшие количества водорода. В брожении уча-
ствуют метановые бактерии.
Важным фактором, влияющим на весь ход распада
органического вещества, является отношение объема
вновь поступающего сырого осадка к объему зрелого и
бродящего осадка, т. е. доза загрузки. Обычно указыва-
ется суточная доза загрузки в процентах, которая обрат-
но пропорциональна периоду сбраживания. Так, при про-
должительности сбраживания 25 дней суточная доза
ф 62. Свойства осадка и способы его обработки
163
равна 4 %, при 10 днях — 10 %. Ход процесса сбражива-
ния определяется качественным составом иловой жид-
кости, химическим составом сброженного осадка, соста-
вом и количеством газа, выделяющегося в ходе процес-
са. Чтобы можно было судить о качестве сырого и сбро-
женного осадков, определяют их температуру, влажность,
наличие органического (беззольного) вещества, жиров,
углеводов, общего азота.
Существуют три вида сооружений по обработке осад-
ка: 1) септики; 2) двухъярусные отстойники; развитием
этой конструкции являются осветлители-перегниватели;
3) метантенки. Сброженный в них осадок можно ис-
пользовать в качестве удобрения, так как осадок содер-
жит азот, фосфор и калий. Кроме того, в процессе бро-
жения осадков получается метан, который сама стан-
ция использует как топливо. Для обработки неболь-
ших объемов осадков применяют метод аэробной ста-
билизации, осуществляемой в сооружениях типа аэро-
тенков.
Прежде чем использовать осадок, необходимо пони-
зить его влажность, которая составляет 94—97 %.
Наиболее просто и дешево подсушивать осадок есте-
ственным путем, разливая его по поверхности иловых
площадок. Таким способом можно снизить влажность
осадка до 75—80 %. Объем его при этом уменьшается в
4—7 раз. Однако для крупных станций такой способ
сушки требует слишком больших земельных площадей.
Поэтому целесобразно переходить на искусственные ме-
ханические й термические способы обезвоживания осад-
ка. К механическим способам относятся: центрифугиро-
вание, фильтр-прессование, фильтрование. При подсуши-
вании осадка до влажности 80 % наиболее экономично
искусственное фильтрование на вакуум-фильтрах. Если
необходима последующая его сушка, то применяют тер-
мический способ. Ранее считалось, что целесообразно
высушивать только сброженные осадки. Разработаны
механические способы сушки, которые позволяют обез-
воживать даже сырые осадки.
Метод сжигания осадков применяется для ликвида-
ции производственных шламов некоторых отраслей про-
мышленности и осадков городских очистных станций.
При сжигании полностью окисляются органические ве-
Рис. 10.1. Многокамерный септик из железобетонных колец
$ 53. Септики
165
щества осадков и образуется стерильный остаток—зола.
Обезвоженные осадки сжигают в многоподовых или ба-
рабанных печах, в реакторах со взвешенным слоем.
§ 53. Септики
Септиками называются сооружения, в которых одно-
временно происходят осветление сточной жидкости и дли-
тельное хранение и перегнивание выпавшего осадка. Оса-
док хранится 6—12 мес. Под влиянием накопившихся
анаэробных микроорганизмов осадок разрушается, не-
растворимые органические вещества превращаются час-
тично в газы, частично в растворимые минеральные
соединения. В септиках сточная жидкость подвергается
осветлению в течение длительного времени (от 1 до
3 сут), что обеспечивает высокий эффект осветления.
Однако септики обладают существенными недостатка-
ми: они имеют очень большие размеры, кроме того, час-
тицы осадка, увлекаемые пузырьками газов (метана,
сероводорода), образующимися в результате перегнива-
ния осадка, создают на поверхности септика корку^ ко-
торая затрудняет выход газов. Частицы осадка, освобо-
жденные от газа, снова опускаются вниз на дно. Такая
циркуляция хлопьев осадка частично загрязняет уже ос-
ветленную воду. По этим причинам область применения
септиков весьма ограничена.
Септики можно рекомендовать для очистки сточных
вод, поступающих от отдельно стоящих зданий или груп-
пы зданий (при расходе воды не более 25 м3/сут), и осо-
бенно В’ тех случаях, когда последующей ступенью очи-
стки сточной воды являются поля подземной фильтра-
ции, фильтрующие траншеи или фильтрующие колодцы.
При расходе сточных вод до 5 м3/сут полный расчет-
ный объем септика следует принимать равным трехсу-
точному притоку, а при расходе более 5 м3/сут — не ме-
нее 2,5-кратного. Влажность осадка, сброженного в сеп-
тике, составляет в среднем 90 %.
Септики обычно выполняют из бетона или кирпича и
в редких случаях из дерева. По своей конструкции они
подразДеляюТёя на многокамерные и однокамерные. Од-
нокамерные септики рекомендуется применять при рас-
ходах сточных вод не более 1 м3/сут, двухкамерные —
166
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных вод
до 10 м3/сут и трехкамерные — при расходах более
10 м3/сут. В двухкамерных септиках объем первой ка-
меры следует принимать равным 0,75, а в трехкамерных—
0,5 расчетного объема. При этом объем второй и треть-
ей камер надлежит принимать по 0,25 расчетного объ-
ема. Эти септики выполняют из сборного железобетона
(рис. 10.1). Впуск в септик и выпуск из него сточной во-
ды можно осуществлять с помощью тройников. Иногда
для задержания всплывающих в септике веществ уста-
навливают доску, погруженную на 50 см ниже уровня
воды. При необходимости обеззараживания сточных вод,
выходящих из септика, следует предусматривать кон-
тактную камеру, размеры которой в плане принимают не
менее 0,75Х I м.
§ 54. Двухъярусные отстойники и осветлители-
перегниватели
Двухъярусные отстойники обычно применяют для
очистки бытовых сточных вод или близких к ним по со-
ставу производственных сточных вод. В них происходит
выделение взвешенных веществ, сбраживание и уплотне-
ние выпавшего осадка. Применяют их на станциях про-
пускной способностью не более 10 000 м3/сут.
Отстойники представляют собой сооружения цилин-
дрической или прямоугольной формы с коническим или
пирамидальным днищем. В верхней части сооружений
расположены осадочные желоба (рис. 10.2), а в ниж-
ней— гнилостная камера. Осадочный желоб выполняет
функции горизонтального отстойника. В этом желобе
вследствие небольшой скорости движения из воды выпа-
дает большая часть взвешенных и незначительная часть
коллоидных веществ. Внизу осадочного желоба по всей
его длине устроена щель, через которую выпавший оса-
док проваливается вниз в иловую камеру. Нижние гра-
ни осадочного желоба перекрывают одна другую на
0,15 м. Такое устройство щели предотвращает возмож-
ность заражения осветленной воды продуктами гниения,
которые выделяются при брожении осадка.
Впуск в осадочный желоб и выпуск из него сточной
воды происходят так же, как и в обычном горизонталь-
ном отстойнике, с помощью водосливных желобов и по-
S 54. Двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели
1В7
Рис. 10.2. Одиночный двухъярусный отстойник
1 — выпуск осадка; 2 — плавающие доски; 3 — настил; 4 — бетон; 5 — съемный
щит; Б и 7 — отводящий и подающий лотки; 8 — брусья
лупогруженных досок. При таком устройстве впуска
сточной воды глубину осадочного желоба следует на-
значать 1,2—2,5 м, так как при большей глубине нель-
зя достичь равномерного распределения сточной воды по
всему сечению желоба. Перегнивший осадок удаляется
из иловой камеры по трубе диаметром 200 мм самоте-
ком под действием гидростатического давления столба
жидкости 1,5—1,8 м.
Двухъярусные отстойники применяют обычно на не-
больших и средних очистных станциях. Осадок, выпав-
ший в иловую камеру, сбраживается под влиянием ана-
эробных бактерий, которые расщепляют сложные
органические вещества (жиры, белки, углеводы) перво-
начально до кислот жирного ряда, а затем разрушают их
до конечных, более простых продуктов: метана, углекис-
лоты и частично сероводорода. Нормально процесс ана-
эробного разрушения органических веществ протекает в
щелочной среде (рН>7).
В двухъярусных отстойниках не предусматривается
искусственный подогрев осадка. Температура в них под-
держивается естественно в пределах 10—15 °C, поэтому
процесс перегнивания осадка занимает длительное вре-
М8
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных вод
мя (60—180 дней). Для такого длительного хранения
осадка иловую камеру следует делать большого размера.
Расчет двухъярусного отстойника состоит в том, что-
бы определить размеры осадочного желоба и иловой ка-
меры. Задавшись продолжительностью пребывания во-
ды в желобе и высотой желоба И, вычисляют скорость
выпадения взвешенных веществ и, мм/с, по формуле
««Я/3.6Г.
Затем определяют эффект выпадения взвешенных ве-
ществ в зависимости от и и концентрации взвешенных
веществ. Обычно эффективность задержания взвешен-
ных веществ составляет 45—50 %.
Объем всех желобов и площадь живого сечения од-
ного желоба вычисляют по формулам:
^жел =
со = bht + -~2- или со = «
где £ — длина желоба, м (принимается в соответствии с выбран-
ным диаметром типового двухъярусного отстойника); t — продол-
жительность протекания воды в желобе, ч; №жел — объем всех же-
лобов» м8; q —расчетный максимальный расход, м8/с; ш —площадь
.живого сечения желоба, м2; b — ширина желоба, м; h\ и А2 — вы-
сота прямоугольной и треугольной части желоба, м; п —число
двухъярусных отстойников; Лжел — число желобов в отстойниках.
Скорость движения воды в осадочных желобах на-
значают не более 7 мм/с (лучше 4—5 мм/с). Наклон сте-
нок нижней (конической) части осадочного желоба при-
нимают равным 50—60° к горизонту. Для двухъярусных
отстойников малого размера (диаметром до 5 м) обыч-
но предусматривают один желоб, при больших разме-
рах— два желоба, но с таким расчетом, чтобы площадь,
не занятая желобами, составляла не менее 20 % общей
площади отстойника в плане.
Объем септической камеры принимают в зависимос-
ти от температуры воды:
Средняя зимняя температу-
ра сточной воды, °C . < 6 7 8,5 10 12 15 20
Объем септической камеры
на одного жителя, л/год ,110 95 80 05 50 80 15
§ 54. Двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели
Рис. 10.3. Осветлнтель-перегнн-
ватель
/ — подающий лоток; 2 и 5 —- лоток
и труба для удаления корки; 3 —
сборный лоток; 4 — нлораспредели-
тельная труба; 6—подающая тру-
ба; 7 — отстойная камера; 8 — от-
ражательный щит; 9 —камера фло-
куляции; 10 — иловая труба; 11 —
камера для сбраживания осадка;
12 — труба для удаления сброжен-
ного осадка; /3 —лоток для отво-
да осветленной воды
Общий объем всех септических камер определяют по
формуле
где Naf — приведенное число жителей.
Объем септических камер увеличивается на 70 % при
подаче в них ила из аэротенков на полную очистку или
биологической пленки из высоконагружаемых биофильт-
ров и на 30 % — при подаче из аэротенков, работающих
на неполную очистку и после капельных биофильтров.
Если после двухъярусных отстойников сточная вода по-
дается на поля фильтрации, допускается уменьшение
объема септических камер до 20 %. Для лучшего сполза-
ния ила вниз нижняя часть илового пространства дела-
ется в виде конуса с уклоном не менее 30°.
Двухъярусные отстойники различают по очертанию в
плане, числу желобов и числу септических камер. По
числу септических камер они бывают одиночные и спа-
ренные.
При среднегодовой температуре воздуха до 3,5 °C от-
стойники пропускной способностью до 500 м3/сут распо-
лагают в отапливаемых помещениях, а при 3,5—6 °C и
пропускной способности до 100 м3/сут —в неотапливае-
мых, помещениях,
179
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных вод
Союзводоканалпроектом разработаны типовые про?
екты двухъярусных отстойников из монолитного и сбор-
ного железобетона.
Осветлители-перегниватели. В ЛИСИ (С. М. Шиф-
риным и Л. М. Чесновой) разработана конструкция
осветлителя-перегнивателя (рис. 10.3), являющегося раз-
витием двухъярусных отстойников. Осветлители-пере-
гниватели — комбинированные сооружения, служащие
для осветления бытовых и производственных сточных
вод и для сбраживания выпавшего осадка в специально
выделенном объеме — перегнивателе.
Сточные воды по лотку 1 подаются в центральную
трубу 6, к концу которой прикреплен отражательный щит.
Напор воды 0,6 м, обусловленный разностью отметок
уровня сточной жидкости на входе в трубу и в осветли-
теле, обеспечивает скорость движения в трубе 0,5—
0,7 м/с, необходимую для засасывания воздуха из атмос-
феры. Воздушная смесь из трубы 6 поступает в камеру
флокуляции 9, где сточная жидкость находится в тече-
ние 20 мин, затем направляется в отстойную камеру 7,
проходя образовавшийся взвешенный слой. Продолжи-
тельность пребывания в отстойной камере не менее 70
мин.
Осадок, выпавший на дно осветлителя, по трубе 10
направляется в приемный резервуар насосной станции,
откуда насосом по напорному водоводу подается в верх-
нюю зону перегнивателя, в которой осадок подвергается
сбраживанию. Для предупреждения образования корки
в иловой камере осадок периодически перемешивается.
Союзводоканалпроектом разработаны типовые проек-
ты осветлителей-перегнивателей для сточных вод мясо-
комбинатов.
§ 55. Метантенки
Метантенк представляет собой цилиндрический же-
лезобетонный резервуар с коническим днищем, предназ-
наченный для сбраживания осадка. Для ускорения про-
цессов брожения в метантенке используют подогрев
осадка и его перемешивание. Осадок подогревают обыч-
но до температуры 33 или 53 °C острым паром, подавае-
мым в метантенк с помощью эжектирующих устройств.
§ 55. Метантенки
171
Кроме того, осадок можно подогревать в теплообменных
аппаратах вне метантенка. Перемешивают осадок либо
с помощью насосов, забирающих его из нижней части
камеры и подающих в верхнюю часть, либо гидроэлева-
торами с насосами или специальными мешалками.
Обычно в метантенки подается смесь сырого осадка
из первичных отстойников и уплотненного избыточного
активного ила из вторичных отстойников. Допускается
подача в метантенки и других сбраживаемых органичес-
ких веществ после их дробления (отбросов с решеток,
домового мусора, промышленных отбросов органическо-
го происхождения и т. п.).
Процессы брожения осадка в метантенках в основном
аналогичны таким же процессам в двухъярусных отстой-
никах, но в результате искусственного повышения темпе-
ратуры и перемешивания распад сложных органических
веществ идет значительно быстрее. Нормальные усло-
вия для брожения создаются в щелочной среде. Минера-
лизация органических веществ осадка и ила в процессе
брожения сопровождается выделением продуктов распа-
да в газ и в иловую воду.
В зависимости от температуры сбраживания разли-
чают мезофильный режим (при температуре 33 °C) и
термофильный (при температуре 53°C). Режим выби-
рают на основании технико-экономических расчетов с
учетом методов последующей обработки и утилизации
осадков и санитарных требований. Количество образую-
щихся газов (метана и угольной кислоты) зависит от ко-
личества и состава осадка, а интенсивность их выделе-
ния— от температуры брожения и режима загрузки
метантенка свежими порциями осадка. Исследования по-
казали, что в метантенках степень распада органического
вещества составляет в среднем 40 %. Наибольшему рас-
паду подвергаются жироподобные вещества и углеводы.
При сбраживании выделяются газы: метан — примерно
63—64 % и угольная кислота — 32—33 %.
Ход распада органических веществ зависит в основ-
ном от дозы загрузки по объему и продолжительности
сбраживания. Доза загрузки — один из важнейших тех-
нологических параметров, определяющих степень рас-
пада органических веществ в метантенке. Она выража-
ется в процентах и показывает, какую часть объема ме-
17»
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных вод
тантенков составляет суточный объем загружаемого
осадка.
Продолжительность сбраживания, сут, является обрат-
ной величиной дозы загрузки. Так, при дозе загрузки 8 %
продолжительность сбраживания составляет 13,5 сут.
Метод расчета по СНиП 2.04.03—85. По этому мето-
ду объем метантенка определяется в зависимости от фак-
тической влажности осадка (или смеси осадка с актив-
ный илом) по формуле
№ = ль 100/D, (10.2)
где М — количество осадка (или смеси осадка с активным илом),
поступающего в метантенк, м3/сут; D — суточная доза загрузки в
метантенк, %, принимаемая по табл. 10.1.
Таблица 10.1. Суточная доза загрузки осадка в метантенк
Режим сбраживания Доза загрузки в метантенк, %, влажности осадка. % при
93 94 95 96 97
Мезофильный 7 8 8 9 10
Термофильный 14 16 17 18 19
Выход газа у, м3 на 1 кг беззольного вещества за-
гружаемого осадка, составит:
у—а~ nD/100, (10.3)
где а — максимально возможное сбраживание беззольного вещест-
ва загрузки, %; п — коэффициент, зависящий от влажности осйдка,
принимаемый по табл. 10.2; D — доза загрузки.
Величину а следует определять в зависимости от хи-
мического состава осадка по формуле
(0,92ж + 0,62у + 0,34б) 100, (10.4)
где ж, у и б — содержание соответственно жиров, углеводов и бел-
ков, г на 1 г беззольного вещества осадка.
Для ориентировочных расчетов принимают а=53 %
для осадка из первичных отстойников и а=44 % для из-
быточного активного ила. Для смеси осадка с активным
илом значение а следует определять по среднеарифме-
тическому соотношению смешанных компонентов по без-
зольному веществу.
§55. Метантенки
па
При наличии в сточных водах поверхностно-активнйк
веществ (ПАВ) суточную дозу загрузки, принятую йо
табл. 10.1, необходимо проверять по формуле
D = 10<?пред/Спав (10«ос), (10.5)
где С ПАВ — содержание ПАВ в осадке, мг/г сухого вещества
осадка (табл. 10.3); №Ос—влажность загружаемого осадка, %;
9прел — предельно допустимая загрузка ПАВ, г/м3 рабочего объема
метантенка, принимается равной 40 г/м3 — для алкилбензолсульфо-
натов с прямой алкильной цепью; 85 г/м3 — для других «мягких» и
промежуточных анионов ПАВ; 65 г/м3 — для анионных ПАВ.
Таблица 10.2. Значения коэффициента п
Температура сбра- живания. °C Значения п при влажности загружаемого осадка» %
93 | | 94 96 96 9?
33 1,05 0,89 0,72 0,56 0,4
53 0,455 0,385 0,31 0,24 0,17
Если суточная доза, определенная по формуле 10.5,
менее указанной в табл. 10.1 для заданной влажности
осадка, то объем метантенка необходимо откорректиро-
вать с учетом дозы загрузки, если суточная доза равна
или превышает приведенную в табл. 10.1—корректиров-
ка не производится. Кроме определения объема метан-
тенка необходимо рассчитать вспомогательные устрой-
ства, приспособления для перемешивания и подогрева
осадка, газовое хозяйство и пр.
По конструктивным признакам метантенки бывают с
неподвижным незатопленным и подвижным перекрытием.
Таблица 10.3. Содержание ПАВ в осадках сточных вод
Исходная концентрация ПАВ в сточ- ной воде, мг/л Содержание ПАВ, мг/г сухого вещества осадка Исходная концентрация ПАВ в сточ- ной воде, мг/л Содержание ПАВ, мг/г сухого вещества осадка
осадок из первич- ных от- стойников избыточ- ный ак- тивный ил осадок из первич- ных от- стойников избыточ- ный ак- тивный ил
5 5 5 20 17 7
10 9 5 25 20 12
15 13 7 30 24 12
1Т4
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных вод
Рис. 10.4. Метантенк Курьяновской станнин аэрации
/ — мягкая кровля; 2 — кирпич; 3 — шлак; 4—смотровой люк; 5 —труба для
выпуска газа в атмосферу; 6 — газопровод для газового колпака; 7 — газовые
колпаки; 8 — пропеллерная мешалка; 9 — переливная труба; 10 — трубопровод
для загрузки сырого осадка и активного ила; // — трубопроводы для удале-
ния иловой воды и выгрузки сброженного осадка с разных горизонтов; /2 —
паровой инжектор для подогрева метантенков; 13 — трубопровод для выгруз-
ки сброженного осадка из конусной части метантенка; 14 — термометр сопро-
тивления; 15 — трубопровод для опорожнения метантенка (в футляре)
Наибольшее распространение в отечественной прак-
тике получили метантенки с неподвижным незатоплен-
ным перекрытием. На рис. 10.4 представлена конструк-
ция метантенка Курьяновской станции аэрации: диаметр
24 м, общая глубина 19,6 м и полезный объем 5200 м3,
перекрытие полусферическое, диаметр горловины 4 м, ее
высота 2,5 м. Газо- и теплоизоляция бетонного перекры-
тия метантенков выполнены из четырех-пяти слоев пер-
хлорвиниловой массы, уложенной по бетону и покрытой
цементной стяжкой. Затем уложен слой шлака толщи-
ной 50 см, также покрытый цементной стяжкой, а свер-
ху — трехслойной рулонной кровлей. В этих метантенках
осадок перемешивают мешалками либо гидроэлевато-
ром, а подогревают острым паром.
Газ, образующийся в метантенке, можно использо-
вать в качестве топлива в котельных установках. При
§ 55. Метантенки
175
неполном использовании выделяющегося газа давление
его в метантенке увеличивается, что может вызвать про-
рыв водяного затвора, находящегося в газовом колпа-
ке. Гораздо опаснее обратное явление, т. е. образование
вакуума внутри метантенка и засасывание в газовое про-
странство воздуха, который в смеси с газом может обра-
зовать горючую взрывоопасную смесь. Давление газа ре-
гулируют с помощью мокрого газгольдера, который
поддерживает в газовой линии и внутри метантенка дав-
ление 0,2 м вод. ст. (2-103 Па).
Наиболее рациональной является эксплуатация ме-
тантенков по прямоточной схеме, при которой загрузка
и выгрузка осадка происходят одновременно и непре-
рывно. Такой режим создает благоприятные температур-
ные условия в метантенке, так как исключается охлаж-
дение бродящей массы от залповых поступлений более
холодного сырого осадка и ила, и обеспечивает равно-
мерное газовыделение в течение суток. Осадок подается
через дозирующую камеру в верхнюю зону метантенка и
выгружается из конусной части днища.
За рубежом получила распространение двухступенча-
тая обработка осадка в метантенках: первая ступень
выполняется в виде закрытых подогреваемых метантен-
ков, вторая ступень часто представляет собой открытые
неподогреваемые метантенки. На второй ступени осадки
не сбраживаются, а уплотняются, и твердая часть отде-
ляется от иловой воды. Сбраживание в двухступенчатых
метантенках не имеет преимущества в степени распада
беззольного вещества по сравнению с одноступенчатыми
метантенками равного объема, но позволяет примерно
вдвое уменьшить объем осадка за счет удаления иловой
воды. Двухступенчатое сбраживание обеспечивает более
устойчивый процесс в условиях неравномерного притока
сточных вод на станцию.
Двухступенчатые метантенки рекомендуется проекти-
ровать для районов со среднегодовой температурой воз-
духа не ниже 6 °C и при ограниченности территории для
размещения иловых площадок. Метантенки первой сту-
пени рассчитывают как метантенки, работающие в мезо-
фильных условиях, а второй ступени — по суточной дозе
загрузки 4 %. Последние должны оборудоваться меха-
низмами для сгребания образующейся корки.
т'
Глава. 10. Сооружения для обработки осадка* сточных воД
Метантенки второй ступени представляют собой зем-
ляные резервуары, облицованные бетоном или камнем.
Глубина резервуаров при небольших их размерах 3—5,
при больших — 5—12 м. Осадок подается рассредоточен-
ие на половину глубины, а выпуск уплотненного осадка
производится с нескольких уровней и со дна. Влажность
выгружаемого осадка 92—94 %.
В районах со среднемесячной температурой воздуха
самого холодного месяца года около —5 °C может быть
применено одноступенчатое сбраживание в открытых ме-
тантенках без подогрева. Такие метантенки по проекту
Союзводоканалпроекта построены и эксплуатируются в
Таджикской ССР на очистных сооружениях пропускной
способностью 30 тыс. м3/сут.
Как уже указывалось, осадок в метантенках подогре-
вается различными способами. В отечественной практи-
ке наибольшее распространение получил способ подогре-
ва острым паром. Пар низкого давления с температурой
100—ПО °C подается во всасывающую трубу насоса, ко-
торый перекачивает осадок в метантенк, или пар пода-
ется в метантенк с помощью инжектирующих устройств.
Пар смешивается с осадком, конденсируется и нагре-
вает его.
Широко применяется подача пара пароструйным ин-
жектором. Инжекторы устанавливают в галерее управ-
ления по одному агрегату на каждый метантенк. Заби-
рая в качестве рабочей жидкости осадок из метантенков
и подавая смесь этой жидкости и пара снова в метан-
тенк, паровой инжектор обеспечивает и подогрев осад-
ка, и частичное перемешивание бродящей массы. В зим-
ний период инжектор работает 11—13 ч, а летом 3—4 ч
в сутки. Перегретый пар целесообразно подавать в дози-
рующую камеру. При температуре подогрева осадка в
камерах 70—80 °C происходит его дегельминтизация, что
является обязательным условием в технологическом про-
цессе обработки осадков на современных станциях.
Перемешивают осадок циркуляционными насосами с
гидроэлеваторами или пропеллерными мешалками. Оса-
док целесообразно перемешивать в течение 5—10 ч в сут-
ки. Гидроэлеваторы надежны в эксплуатации, но имеют
низкий коэффициент полезного действия, поэтому их при-
меняют только для метантенков объемом до 1700 м3.
I 56. <Метантенкн
177
Метантенки большего объема оборудуют пропеллерными
мешалками.
Для транспортирования газа из метантенков устраи-
вают специальную газовую сеть. Так как газ поступает
из сооружения неравномерно, целесообразно на тупико-
вых концах сети устраивать аккумулирующие газголь-
деры, которые выравнивают давление газа в сети.
Аэробная стабилизация осадков. Проведены иссле-
дования по аэробной стабилизации осадков. Осадки дли-
тельное время продуваются воздухом в сооружениях, ус-
траиваемых по типу аэротенков. Такой вид обработки
рекомендуется для уплотнения активного ила или его
смеси с осадком первичных отстойников на городских
станциях аэрации пропускной способностью до 50 тыс.
м3/сут. Особенно перспективно применение аэробной ста-
билизации на станциях с небольшим расходом сточных
вод при невысокой концентрации взвешенных веществ в
воде. В этом случае значительно упрощается схема стан-
ции, так как из нее исключаются первичные отстойники.
Единственным осадком, образующимся на станции, яв-
ляется избыточный активный ил, минерализацию кото-
рого осуществляют в аэробных условиях в минерализа-
торах.
Для более крупных станций возможно применение
схемы, в которой избыточный активный ил подвергается
аэробной стабилизации, а осадок сбраживается в метан-
тенках. Сочетание двух вариантов обработки осадка при-
водит к значительному сокращению объема метантен-
ков и позволяет полностью обеспечить их теплом за счет
сжигания образующегося газа.
Продолжительность аэрации неуплотненного актив-
ного ила принимается 3—5 сут, смеси его и осадка пер-
вичных отстойников — 6—7 сут, смеси осадка и уплотнен-
ного активного ила— 10—12сут (при температуре20°C).
Расход воздуха на аэробную стабилизацию составляет
1—2 м3/ч на 1 м3 объема стабилизатора в зависимости
от концентрации осадка. После аэробной стабилизации
осадок уплотняется. Продолжительность уплотнения не
более 5 ч. Влажность уплотненного осадка 96,5—98,5 %.
Осадок, стабилизированный в аэробных условиях, го-
раздо легче обезвоживается, чем анаэробно сброженный.
178
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных ВОД
Гипрокоммунводоканалпроектом по рекомендациям
НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды раз-
работаны типовые проекты станций биологической очист-
ки с аэробной стабилизацией осадка. ВНИИ Водгео раз-
работал новый модифицированный метод аэробной ста-
билизации, обеспечивающий стабильность и лучшие
свойства осадка при некотором сокращении продолжи-
тельности процесса.
§ 56. Иловые площадки
Сброженный осадок, выгружаемый из метантенков,
двухъярусных отстойников или других сооружений, име-
ет высокую влажность; например, из двухъярусных от-
стойников осадок выходит с влажностью около 90 %, из
метантенков — 96—97 %. Для дальнейшего использова-
ния осадок должен быть подвергнут сушке. Существуют
различные приемы сушки осадка; самый распространен-
ный— сушка на иловых площадках, где осадок должен
быть подсушен в среднем до влажности 75 %, вследствие
чего его объем уменьшается в 3—8 раз.
Используют иловые площадки на естественном осно-
вании, естественном основании с дренажем, на искус-
ственном асфальтобетонном основании с дренажем, с от-
стаиванием и поверхностным удалением иловой воды,
площадки-уплотнители.
Иловые площадки состоят из спланированных участ-
ков земли (карт), окруженных со всех сторон земляны-
ми валками (рис. 10.5). Осадок наливается на карты
иловых площадок периодически слоями 0,2—0,25 м. По
мере подсыхания осадок теряет часть влаги в основном
за счет испарения, а часть влаги фильтруется через грунт.
Осадок, подсушенный до влажности 75 %, легко погру-
жается на транспортные средства и отвозится к месту
использования.
Иловые площадки обычно устраивают на естествей-
ном основании с дренажем или без дренажа, если уро-
вень грунтовых вод залегает на глубине не менее 1,5 м
от поверхности карт и в тех случаях, когда по санитар-
ным условиям допускается проникание иловой воды в
грунт. При меньшей глубине залегания грунтовых вод
следует понижать их уровень. Если опасность загрязнения
fr 66.. Иловые площадки
179
Рис. 10.5. Иловые площадки
7 —кювет оградительной канавы; 2 —дорога; 3 — сливной лоток; 4 —бруски,
поддерживающие нлор азводящий лоток; 6 — дренажный колодец; 7 — сборная
дренажная труба; в —дренажный слой; 9 — дренажные трубы; /б —съезд
на карту; 11 — дренажная канава; 12 — шиберы; 13 — щит под сливным лот-
ком; К-1 — К-5 — колодцы
грунтовой воды не исключается, площадку устраи-
вают на искусственном основании, препятствующем по-
паданию профильтровавшейся загрязненной воды в грун-
товый поток. При наличии плотных и водонепроницае-
180,
Глава 10- Сооружения для обработки осадка сточных вод*-
м,ых грунтов, а также при недостатке территории иловые
площадки рекомендуется устраивать на естественном ос-
нррании с трубчатым дренажем, заключенным в специ-
альные дренажные канавы, заполненные щебнем или
гравием крупностью 2—6 см. Расстояние между дренаж-
ными канавами следует принимать 6—8 м, начальную
глубину канавы—0,6 м с уклоном 0,003.
Размеры карт принимают в зависимости от местных
условий, обеспечивая удобства для эксплуатации. Ши-
рину отдельных карт назначают 10—40, длину—100—
160, рабочую глубину слоя осадка—0,7—1 м, а высоту
оградительных валов на 0,3 м выше рабочего уровня.
Размеры одной карты назначают с таким расчетом, что-
бы при выпуске осадка за один раз вся карта была за-
полнена слоем осадка не более 0,25 м в летнее время
и 0,5 м в зимнее. Высоту валов принимают с учетом на-
мораживания осадка в зимнее время. Осадок подводят
к площадкам по трубам или лоткам, укладываемым с
уклоном 0,01—0,03. Расстояние между выпусками в за-
висимости от размеров карт принимают 10—50 м.
Полезную площадь иловых площадок, м2, определя-
ют по формуле
S = VOC/K, (10.6)
где Voc — объем осадка, подаваемого на иловые площадки, м3/год;
К —нагрузка, т. е. количество осадка, м3, приходящегося на 1 м2
площадок в год.
Нагрузка на иловые площадки зависят от вида по-
дараемого на них осадка (осадок из метантенков, двухъ-
ярусных отстойников, аэробно стабилизированный и пр.)
и от их принятой конструкции. Действительная площадь
должна быть несколько больше, чем полезная, так как
необходимо иметь запас 20—40 % на разделительные
валы и дороги.
Высушенный осадок погружают в машины и отвозят
ддя использования в качестве удобрения в близлежащие
колхозы и совхозы.
Союзводоканалпроектом и ЛИСИ разработаны кон-
струкции иловых площадок-уплотнителей глубиной 2 м.
Площадки не имеют дренажа. Конструкция шиберов по-
зволяет спускать иловую жидкость на разных уровнях,
что обеспечивает лучшее обезвоживание осадка. Годо-
вая нагрузка на площадки может быть увеличена. Та-
$ 57. Механическое* обезвоживание и сушка осадков 18Г
кие площадки целесообразно устраивать в южных райо-
нах страны.
На очистных станциях пропускной способностью бо-
лее 10000 м3/сут можно применять иловые площадки,
на которых происходят уплотнение осадка и поверхност-
ное удаление выделившейся иловой воды. Площадки вы-
полняют в виде каскада, имеющего четыре — семь сту-
пеней. В каждом каскаде устраивают четыре—восемь
карт. Полезная площадь одной карты 0,25—1 га. Шири-
на карты 30—80 м, а длина 80—160 м. Высота огради-
тельных валов 2,5 м. Выделившаяся иловая вода соби-
рается и перекачивается на очистные сооружения. Ко-
личество иловой воды составляет 30—50 % объема'
обезвоживаемого осадка.
§ 57. Механическое обезвоживание
и термическая сушка осадков
Для сушки осадка на иловых площадках, особенно
на крупных очистных станциях, требуются большие зе-
мельные площади, поэтому в последнее время применя-
ют механическое обезвоживание осадков: вакуум-филь-
трацию, центрифугирование и фильтр-прессование.
Вакуум-фильтр (рис. 10.6) представляет собой гори-
зонтально расположенный цилиндрический барабан, по-
крытый фильтрующей тканью (капроновой, хлорвинило-
вой). Продольными, радиально расположенными перего-
родками барабан разделен на несколько секторов —от-
дельные фильтрующие камеры. Барабан медленно
вращается на цапфах и погружен приблизительно на 1/3в-
корыто, в которое загружается обезвоживаемый осадок?
Каждый сектор: барабана может находиться поочередйО'
или под повышенным давлением, создаваемым компрес-:
сором, или под вакуумом. Когда секторы, погруженные
в корыто, находятся в зоне вакуума, Осадок прилипает
к поверхности фильтрующей ткани. Когда же при даль-
нейшем вращении секторы выходят из сферы погруже-
ния, но продолжают оставаться в зоне вакуума, налив-
ший на ткань осадок обезвоживается; обезвоживание'
продолжается до момента приближения сектора к съем:-
ному ролику или ножу. Сектор в это время находится И
зоне повышенного давления, под которым осадок разрых-
182
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных воД
Рис. 10.6. Схема вакуум-фильтра
/ — вращающийся ролик; 2 — нож; 3 и
4 — натяжной и направляющий ролики
Рис. 10.7. Схема подготовки осадка к механическому обезвожива-
нию
1 — метантенк; 2 — сборный резервуар; 3 — плунжерный насос; 4 — подача
воды; 5— подача сжатого воздуха; б —промывка осадка; 7 — уплотнитель;
8— резервуар уплотненного осадка; 9—подача коагулянта; 10 — отделение
коагулирования; // — вакуум-фильтр; 12— транспортер; 13 — подача в отделе-
ние термической сушки
ляется, благодаря чему съем его с барабана облегчает-
ся. Отсосанная вода (фугат) перекачивается центробеж-
ным насосом в начало очистных сооружений или в ило-
лоуплотнители.
Осадок или смесь осадка с активным илом перед ва-
куум-фильтром подвергается предварительной обработ-
ке (рис. 10.7): промывается технической водой из рас-
чета 2—4 м3 воды на 1 м3 осадка в течение 15—20 мин
и продувается воздухом, который подается в объеме
0,5 м3 на 1 м3 смеси осадка и воды. Затем эта смесь на-
правляется в уплотнители, где в течение 12—24 ч уплот-
няется осадок и отделяется вода. Сливная вода, содер-
$ 57. Механическое обезвоживание и сушка осадков
19>
жащая 1—1,5 г/л взвешенных веществ и имеющая
БПКго=6ОО—900 мг/л, направляется на очистные со-
оружения.
Из уплотнителя осадок влажностью 94—96 % удаля-
ется плунжерными насосами. Перед подачей на вакуум-
фильтр осадок подвергается коагулированию. В качест-
ве реагентов обычно применяют хлорное железо или сер-
нокислое окисное железо и негашеную известь в виде
10%-ного раствора. Средняя доза железа составляет
4—6 % массы сухого вещества осадка, а извести—10—
15%. Наилучший материал, обеспечивающий высокую
производительность вакуум-фильтров, — хлорвиниловая
ткань. Влажность фильтрованного осадка в среднем
78,5—80%.
Получил распространение способ механического обез-
воживания сырого осадка, при котором исключается его
сбраживание в метантенках. Этот способ целесообразно
применять при ограниченной территории очистных со-
оружений. Сырой осадок из первичных отстойников по-
дается насосами в резервуар — регулятор расхода осад-
ка, откуда в смеси с химическими реагентами поступает
на вакуум-фильтр. При обезвоживании сырого осадка
быстро заиливается фильтровальная ткань, фильтрую-
щая способность которой зачастую не поддается восста-
новлению даже после промывки. Поэтому вакуум-филь-
тры должны иметь более эффективные приспособления
для восстановления фильтрующей способности ткани.
Принципиальная схема такого вакуум-фильтра с непре-
рывной регенерацией фильтровальной ткани приведена
на рис. 10.8. Фильтровальная ткань 5 при вращении ба-
рабана 6, находящегося в корыте 8, сходит на систему
роликов 2, 4 и 9. При прохождении ее через разгрузоч-
ный ролик 2 кек отделяется от ткани и снимается но-
жом 1. При этом происходит отдувка кека и очистка тка-
ни сжатым воздухом, подаваемым в ролик 2. При дви-
жении от ролика 2 к натяжному и возвратному роликам
4 и 9 ткань промывается с обеих сторон водой, посту-
пающей под давлением из насадок 3. Промывочная во-
да собирается желобом 11 и отводится по трубе 10. Рас-
пределительная головка 7 служит для создания в секто-
рах барабана поочередно вакуума и избыточного
давления.
М4
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных .вод
Рис. 10.8. Схема вакуум-фильтра с
непрерывной регенерацией фильт-
ровальной ткани
Рис. 10.9. Схема тепловой обработки и механического обезвожива-
ния осадков городских сточных вод
1 — дробилка; 2 — резервуар дробленого осадка; 3—насос;' 4 — теплообмен-
ник; 5 — реактор; 6 — дросселирующее устройство; 7 — илоуплотнитель; S.—
вакуум-фильтр; — --обработанный осадок; ----обрабатываемый осадок
Обезвоженный осадок имеет влажность 70—80%.
Для уничтожения яиц гельминтов его необходимо подо-
гревать до температуры 60 °C или обрабатывать терми-
чески. Комплекс расчетов при проектировании устано-
вок вакуум-фильтрации включает расчет сооружений по
промывке и уплотнению осадка, расчет реагентного хо-
зяйства, определение числа вакуум-фильтров.
Вакуум-фильтры изготовляются серийно Уральским
(Свердловск) и Пензенским заводами химического ма-
шиностроения.
Методу вакуум-фильтрации присущ и ряд недостат-
ков: сложность подготовки осадка к обезвоживанию,
.большой, расход реагентов, коррозия трубопроводов и
оборудования.
$57. Механическое обезвоживание и сушка осадков
К5
В ряде стран (Англия, Швейцария, ФРГ) применя-
ется тепловая обработка осадка перед обезвоживанием.
Сущность метода состоит в прогревании осадков при
температуре 140—200°C. Схема тепловой обработки
осадка представлена на рис. 10.9. Осадок после нагре-
вания в теплообменнике подается в реактор, где прогре-
вается в течение определенного времени. Обработанный
осадок возвращается в теплообменник и отдает часть
своего тепла. После отстаивания в уплотнителе осадок
обезвоживается на вакуум-фильтре.
В МИСИ им. В. В. Куйбышева проведены исследова-
ния метода тепловой обработки. Установлено, что тем-
пературный режим и продолжительность обработки
зависят от характера обрабатываемого осадка. В частно-
сти, для уплотненного активного ила необходимо прогре-
вание его при температуре 185—195°С в течение 60 —
75 мин. Обработанный осадок хорошо уплотняется и от-
дает воду.
Реакторы для тепловой обработки выполняются в ви-
де вертикальных колонн. В верхней части колонны име-
ется свободное пространство, где накапливается парога-
зовая смесь (водяной пар и продукты распада органи-
ческого вещества осадков), которую периодически
удаляют в сепаратор для дезодорации. Осадок подаетёяв
реактор непрерывно, а удаляется периодически через
редуцирующие устройства.
Одним из существенных достоинств этого метода яв-
ляется полная стерильность обработанного осадка. При
обезвоживании такого осадка на вакуум-фильтре обра-
зуется кек влажностью 55—70 %, что позволяет исклю-
чить термическую сушку осадка. К недостаткам метода
относятся сложность конструкции реактора и высокая
концентрация органических веществ в иловой воде, ко-
торую необходимо направлять на биологическую очист-
ку. Значительное упрощение схемы обработки осадков
(исключение метантенков, отказ от промывки и реагент-
Цой обработки осадка) делает этот метод весьма перспек-
тивным.
Линия по тепловой обработке осадков работает на
Люберецкой станции аэрации (Москва). В производст-
венных условиях проведены опыты по обезвоживанию
осадков городских сточных вод в непрерывно действую-
|И
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных вод
щих осадительных горизонтальных центрифугах со шне-
ковой выгрузкой обезвоженного осадка. Применение
центрифуг рекомендуется для станций пропускной спо-
собностью до 100000 м3/сут. Влажность обезвоженного
осадка составляет 65—75 %. Фугат (отделившаяся во-
да) содержит много взвешенных частиц и имеет высо-
кую ВПК, поэтому направляется на очистные сооруже-
ния. Если по условиям транспортирования и хранения
осадка необходима дальнейшая сушка его до влажно-
сти 20—25 %, то его подвергают термической обработке.
Схема устройства центрифуги показана на рис. 10.10.
Основными элементами ее являются конический ротор
со сплошными стенками и полый шнек. Ротор и шнек
вращаются в одну сторону, но с разными частотами.
Под действием центробежной силы частички твердой
фазы отбрасываются к стенкам ротора и вследствие раз-
ности частоты вращения ротора и шнека перемещаются
к отверстию в роторе, через которое обезвоженный оса-
док попадает в бункер кека. Образовавшаяся в резуль-
тате осаждения твердых частиц жидкая фаза (фугат)
отводится через отверстия, расположенные с противопо-
ложной стороны ротора.
Перед подачей на центрифуги осадок необходимо на-
правлять на напорные гидроциклоны для выделения пес-
ка, а для центрифуг с диаметром ротора менее 500 мм
осадок необходимо еще пропускать через решетки-дро-
билки. Если перед подачей на центрифуги в осадок до-
бавляют высокомолекулярные флокулянты катионного
типа дозой 2—7 кг/т сухого вещества, то эффективность
задержания повышается до 90—95 %. Серийно выпускае-
мые центрифуги имеют пропускную способность по ис-
ходному осадку 4—35 м3/ч.
Для обезвоживания осадка применяют также отече-
ственные фильтр-прессы типа ФПАКМ (рис. 10.11).
Фильтр состоит из нескольких фильтровальных плит и
фильтрующей ткани, протянутой между ними с помощью
направляющих роликов. Поддерживающие плиты связа-
ны между собой четырьмя вертикальными опорами, вос-
принимающими нагрузку о.т давления внутри фильтро-
вальных плит. В натянутом состоянии ткань поддержиг
вается с помощью гидравлических устройств. Цикл
работы фильтр-пресса включает следующие операции:
§57. Механическое обезвоживание и сушка осадков
187
Рис. 10.10. Схема устройства
центрифуги типа НОГШ
/ — труба для подачи осадка; 2 —
отверстия для выгрузки фугата; 3
и 5 — бункера для выгрузки фуга-
та и кека; 4 —отверстие для по-
ступления осадка в ротор; 6 — ро-
тор; 7—полый шнек; 8—отверстия
для выгрузки кека
Рис. 10.11. Схема действия ав-
томатизированного фильтр-
пресса с горизонтальными ка-
мерами (ФПАКМ)
/ — фильтровальные плиты; 2 —
направляющие ролики; 3 — фильт-
ровальная ткань; 4 — поддержива-
ющие плиты
Рис. 10.12. Барабанная сушилка
/ — топка; 2 и 4 — загрузочная н выгрузочная камеры; 3 — барабан
сборку фильтра, загрузку осадком, отжим, просушку, рас-
крытие фильтра, выгрузку обезвоженного осадка. Обез-
воженный на фильтр-прессах осадок городских сточных
вод (если в него предварительно введены химические ре-
агенты) имеет влажность 42—56 %.
МВ Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточиык вод,
Фильтры ФПАКМ выпускаются с площадью поверх-
ности фильтрования 2,5—50 м2. Пропускная способность
фильтров при обезвоживании осадков городских сточных
вод 7—16 кг/(м2-ч).
Существуют различные приемы термической обработ-
ки осадка. Наиболее рациональный метод — сушка осад-
ка в барабанных пневматических или вальцовых сушил-
ках. На рис. 10.12 показана сушилка барабанного типа:
сушильный агрегат состоит из топки 1, сушильной ка-
меры 3 и вентиляционного устройства. Со стороны вхо-
да находится загрузочная камера 2, а со стороны выхо-
да— разгрузочная камера 4. Топка расположена со
стороны входа в сушильную камеру. Для отсоса отрабо-
тавших газов устанавливают вентилятор. Барабан рас-
положен на катках и имеет привод, от которого осуще-
ствляется его вращение.
Температура топочных газов должна поддерживаться
в пределах 500—800 °C. Осадок перед его загрузкой в
барабан требует некоторой обработки. Так, влажность
поступающего в барабан осадка должна быть нё более
50%, иначе он будет прилипать к поверхности бараба-
на. Для снижения влажности осадка с 75 до. 50 % к не-
му необходимо добавлять ранее высушенный осадок с
влажностью 20 %.
Осадок перемешивается в барабане благодаря дви-
жению топочных газов и вращению барабана. Частота
вращения барабана 1,5—8 об/мин. Для распределения
осадка по сечению барабана внутри расположены насад-
ки. Для измельчения и перемешивания осадка внутри
барабана дополнительно свободно подвешены корабель-
ные цепи. После сушки в барабанной сушилке осадок не
загнивает, не содержит гельминтов и патогенных микро-
организмов, имеет влажность 10—40 %.
Пневматическая сушилка представляет собой вертим
кальную трубу-шахту, через которую непрерывным 'ш>
током нагнетаются горячие дымовые газы со скорость^
7—10 м/с. Шахта помещается над мельницей-дробилкой,
в которой дробится осадок до порошкообразного состо-
яния. Порошок подхватывается током горячих газов и
уносится в трубу, где происходит тесный контакт между
частицами осадка и горячими газами. После дробления
осадка суммарная поверхность частиц становится боль-
§‘57. Механическое обезвоживание и сушка осадков
Рис. 10.13. Схема установки
для сушки осадка в сушилке
псевдоожиженного слоя
/ — бункер обезвоженного осадка ;-
У—батарейный циклон: 3 — мок-
рый скруббер; 4 — вытяжной вен-
тилятор (дымосос); 5 —цилиндри-
ческая сушилка; 6 — пульт управ-
ления с контрольно-измерительны-
ми приборами; 7 — бункер выгруз-
ки сухого осадка; 3 —топка; 9 —
вентилятор высокого давления
Рис. 10.14. Схема установки для термической сушки механически
обезвоженных осадков в сушилке со встречными струями
/ — ленточный транспортер для подачи осадка; 2— приемная камера; 3 —
двухвалковые шнековые питатели; 4 — сушильная камера с разгонными тру-
бами; 5—камера сгорания; 6 — вертикальный стояк; 7 — трубопровод ретура;
S—шлюзовые затворы; Р—сепаратор воздушно-проходного типа; 10 — трубо-
провод сухого осадка; // — подача сухого осадка в бункер готового продук-
та; 12 — вентилятор; 13 — выброс очищенных газов в атмосферу; И—водяной
скруббер
шой, вследствие чего сушка осадка происходит мгновен-
но. Вместе с газом уносится испарившаяся влага.
Широко применяют сушилки с кипящим слоем. Ес-
ли через слой инертного материала (щебень, песок), на-
190
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных вод
t Рис. 10.16. Схема установки по
дегельминтизации осадков
1 — приемный бункер; 2 — подвиж-
ные стенки бункера; 3 — регулиро-
вочные валы; 4 — металлическая
лента транспортера; 5 —газовые
горелки инфракрасного излучения;
€ — вытяжной зонт; 7 — транспор-
тер обработанного осадка
Рис. 10.15. Схема многоподовой печи для сжигания осадка
1 — корпус печи; 2 — огнеупорный под;< 3 — загрузочное устройство; 4 — вра-
щающийся вал; 5 — скребковые мешалки; 6 — рециркуляционный трубопро-
вод; 7 — выгрузочное отверстие; 8 — воздуходувка
холящегося в сушилке, пропустить снизу вверх поток га-
за-теплоносителя с определенной скоростью, то этот слой
переходит во взвешенное состояние, напоминающее ки-
пящую жидкость. Такой слой называется кипящим. Схе-
ма такой сушилки представлена на рис. 10.13. Инерт-
ный материал загружается на газораспределительную
опорную решетку, через которую в сушилку подается газ-
теплоноситель. Частички инертного материала переходят
во взвешенное состояние. Активный ил, подвергающийся
сушке, с помощью форсунки вводится в слой инертного
материала и, попадая на поверхность его частиц, быст-
ро высушивается. Вместе с потоком отработавшего теп-
лоносителя высушенный продукт выносится из сушилки
в циклон, где происходит их разделение.
Все большее распространение находят сушилки со
встречными струями (рис. 10.14), предназначенные для
сушки осадков, обезвоженных на центрифугах или ваку-
ум-фильтрах. Осадок подается ленточным транспортером
1 и шнековыми питателями 3 в сушильную камеру 4 в
виде горизонтальных разгонных труб, соединяющихся с
вертикальным стояком 6. Сухой гранулированный оса-
док 11 выгружается из аэрофонтанного аппарата 9.
Часть высушенного осадка (ретур) возвращается из ап-
§ 57. Механическое обезвоживание и сушка осадков
191
парата 9 и смешивается с подаваемым на сушку осад-
ком в питателе 3. Сушилки со встречными струями име-
ют производительность по испаряемой влаге 0,7—3 т/ч.
В США, ФРГ и Японии для сжигания осадков при-
меняют многоподовые печи (рис. 10.15). Корпус печи
выполнен в виде стального цилиндра диаметром 1—7 м,
внутренняя поверхность которого футерована огнеупор-
ным материалом. Печь имеет 4—11 огнеупорных подов.
К вертикальному вращающемуся валу над каждым по-
дом прикреплены радиальные скребковые мешалки. Оса-
док подается на верхний под, перемешивается мешалка-
ми, сдвигается ими к центральному отверстию пода и
попадает на нижележащий под. Поэтому поду осадок пе-
ремещается в противоположном направлении. На следу-
ющий под осадок попадает через кольцевое отверстие,
расположенное на периферии пода. В средней зоне печи
осадок сгорает. Температура в этой зоне достигает 770—
925 °C. Воздух нагнетается воздуходувкой через вал. По
рециркуляционному трубопроводу нагретый до 200 °C
воздух возвращается в зону сгорания. На нижних по-
дах зола охлаждается и выгружается в зольный бункер.
На станциях биологической очистки сточных вод про-
пускной способностью до 50 тыс. м3/сут сырой осадок,
активный ил или их смесь подвергают вакуум-сушке. Ва-
куум-сушка осадков проводится в вакуум-сушилках греб-
кового типа водяным паром с температурой 150 °C, по-
даваемым в обогревающие рубашки вакуум-сушилок.
С целью обеспечения соответствующего санитарного
состояния осадков для дальнейшего их использования,
например в качестве удобрения, необходимо проводить
дегельминтизацию как исходных, так и механически обез-
воженных осадков сточных вод путем введения в них
острого пара. При этом осадок нагревается до темпе-
ратуры 60—65 °C. Применяют пастеризацию осадков в
теплообменниках.
Для дегельминтизации механически обезвоженных
осадков используют установки, разработанные АКХ им.
К. Д. Памфилова (рис. 10.16), которые состоят из Пла-
стинчатого транспортера с установленными над ним га-
зовыми горелками инфракрасного излучения. Осадок ‘по-
дается в приемный бункер, где с помощью роликов на-
правляется на движущуюся ленту транспортера слоем
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных вод-
10—25 мм. Осадок прогревается горелками инфракрас-
ного излучения до температуры 60 °C. Такие установки
для обеззараживания осадков рекомендуется применять
на станциях пропускной способностью до 20—30 тыс.
м3/сут сточных вод.
Если сброженный или сырой осадок до обезвожива-
ния необходимо передавать на довольно большое рас-
стояние от очистной станции, то его перекачивают по
напорным трубопроводам. Этот способ транспортирова-
ния жидкого осадка наиболее дешевый и гигиеничный.
Осадки сточных вод, как и некоторые другие массы
(торфяная и гидромасса, меловые суспензии, угольная
гидромасса, строительные растворы и т. п.) относятся к
структурным или пластичным телам. Они занимают про-
межуточное положение между вязким и упругим телом.
При малых скоростях движения осадков сточных вод в
трубах потери напора значительно превышают потери
напора при движении однородных жидкостей, при боль-
ших скоростях эти потери близки по величине. Для оцен-
ки характера и закономерностей движения вязкопла-
стичных жидкостей, таких как глинистые растворы, ме-
ловые суспензии, торфяная гидромасса, осадки сточных
вод и др., пользуются критериями подобия. Обобщенный
критерий подобия движения вязкопластичных жидкостей
записывается в виде
Re*=1’ <107>
pvd 6 pt/2
где Re* — обобщенный критерий Рейнольдса; i]—вязкость, Па-с;
р — плотность массы, г/см3; v — скорость движения массы, см/с;
d — диаметр трубопровода, см; То — динамическое сопротивление
сдвигу, Па.
Для определения потерь напора ha в илопроводе при
любом режиме движения следует пользоваться форму-
лой Дарси — Вейсбаха
I о2
ftn = ^ —— , (Ю. 8>
d 2g
где X — коэффициент сопротивления трения по длине, определяемый
для разных режимов движения по-разному; I — длина илопровода.
При движении осадков в трубах наблюдаются два ре-
жима— структурный и турбулентный; переход от струк-
§ 58. Особенности обработки осадков сточных вод
193
турного режима к турбулентному происходит при ReKp —
=2000—5000. При структурном режиме коэффициент X
может определяться по формуле
X = 64/Re*. (10.9)
При турбулентном режиме коэффициент X практи-
чески не зависит от Re*; потери напора при движении
осадков и однородных жидкостей практически одинако-
вы, и коэффициент X может быть определен по любой
квадратичной формуле, используемой при расчете кана-
лизационной сети.
§ 58. Особенности обработки осадков
производственных сточных вод
Осадки производственных сточных вод отличаются
большим разнообразием по своему составу и свойствам.
Для обработки многих осадков вполне пригодны мето-
ды и сооружения, применяемые для обработки осадков
городских сточных вод: метантенки, иловые площадки,
вакуум-фильтры, центрифуги. Некоторые виды осадков
производственных сточных вод содержат токсичные ин-
гредиенты (соли тяжелых металлов, хром, синтетические
поверхностно-активные вещества и др.), которые могут
угнетать процессы метанового брожения, поэтому нагруз-
ка на метантенки уменьшается и увеличивается продол-
жительность сбраживания. Степень влияния токсичных
ингредиентов обычно устанавливается экспериментально.
С другой стороны, ряд осадков имеет преимуществен-
но минеральный состав, например осадки сточных вод
металлургических производств. Такие осадки не направ-
ляют в метантенки, а ограничиваются только их обезво-
живанием. Осадки нефтесодержащих сточных вод под-
вергают обезвоживанию, а затем сжигают, например, в
аппаратах с кипящим слоем. Сжигают и ряд других осад-
ков.
Некоторые осадки, являющиеся отходами производ-
ства, содержат ценные вещества, например цветные и
редкие металлы, поэтому их извлекают из осадков тем
или иным физико-химическим методом. Ряд обезвожен-
ных осадков может служить сырьем для производства
строительных материалов, например осадки сточных вод
194
Глава 1L Сооружения для биологической очистки сточных вод
металлургической, целлюлозно-бумажной и деревообра-
батывающей промышленности.
Для механического обезвоживания труднофильтруе-
мых шламов применяют фильтр-прессы типа ФПАКМ.
Наибольший эффект получается при использовании
фильтр-прессов для обезвоживания шламов минераль-
ного происхождения. Одним из перспективных способов
безреагентного сгущения и обезвоживания осадка произ-
водственных сточных вод является вибрационное филь-
трование, при котором производится колебание фильтро-
вальной перегородки для интенсивного разделения твер-
дой и жидкой фаз. Для сгущения и обезвоживания осадка
применяют безнапорные вибрационные фильтры. На-
ходит применение метод замораживания осадков. Вна-
чале осадок замораживается в холодильной камере, а
затем нагревается в специальном резервуаре. Эффект
замораживания заключается в разрушении гелей, содер-
жащих гидрофильные соединения.
Если обезвоженный осадок производственных сточ-
ных вод нельзя использовать для каких-либо целей, то
его сжигают. Разработан турбобарботажный способ сжи-
гания, осуществляемый в установках «Вихрь». Для сжи-
гания неутилизируемого органического осадка применя-
ют циклонные печи.
ГЛАВА 11. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ
очистки СТОЧНЫХ вод
§ 59. Биологическая очистка сточных вод
в естественных условиях *
Биологическая очистка сточных вод в естественных
условиях может осуществляться в биологических прудах,
на полях фильтрации и сооружениях подземной филь-
трации, а также на земледельческих полях орошения.
Биологические пруды — искусственно созданные не-
глубокие водоемы, в которых происходит биологическая
очистка сточных вод на слабо фильтрующих грунтах, ос-
* В переработке § 59 принимал участие М. Р. Касенов
$59. Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях 1W
нованная на процессах, протекающих при самоочищении
водоемов. Биологические пруды можно также использо-
вать для доочистки сточных вод после их прохождения
через другие сооружения для биологической очистки.
Пруды бывают одиночные (мелкие непроточные глуби-
ной 0,6—1,2 м) или состоящие из трех — пяти прудов,
через которые медленно протекает осветленная или био-
логически очищенная на биофильтрах сточная жидкость.
Для очистки сточных вод в IV климатическом рай-
оне биологические пруды можно применять круглый год,
во II и III климатических районах — только в теплый се-
зон, а в холодный сезон при условии, что вода в биопру-
дах имеет температуру не ниже 8 °C.
Очистка сточных вод в биологических прудах может
происходить в анаэробных и аэробных условиях. Ана-
эробные пруды имеют глубину 2,5—3 м, нагрузка по
БПК для бытовых сточных вод составляет 300—350 кг/
/(га-сут). Аэробные биопруды с естественной аэрацией
можно использовать для очистки сточных вод с концен-
трацией по БПКб не выше 200—250 мг/л в IV климати-
ческой зоне круглогодично, а во II и III климатических
зонах — только в теплый период. Расчетная нагрузка на
пруды для отстоенных сточных вод принимается до
250 м3/(га-сут), для биологически очищенных вод — до
5000 м3/(га-сут). При площади пруда 0,5—0,25 га вре-
мя пребывания сточных вод в зависимости от нагрузки
колеблется от 2,5 до 10 сут.
Биопруды для полной очистки целесообразно осуще-
ствлять в две — три ступени, принимая в каждой из сту-
пеней степень очистки по БПК5 равной 70 % • Для интен-
сификации процесса очистки сточных вод в биопруды
искусственным путем подается кислород воздуха. Такие
биопруды занимают значительно меньшую площадь и
менее зависят от климатических условий, они могут ра-
ботать и при температуре воздуха от —15 до —20 °C, а в
отдельные дни и до —45 °C.
Исследования ВНИИ ВОДГЕО, МИСИ им. В. В. Куй-
бышева и ЦНИИЭП инженерного оборудования, а так-
же результаты производственных испытаний Белорусско-
го научно-исследовательского санитарно-гигиенического
института подтвердили целесообразность применения
аэрируемых биопрудов для очистки сточных вод в сель-
196
Глава 1L Сооружения для биологической очистки сточных вод
скол местности пропускной способностью 100—10000 м3/
/сут, а для доочистки — до 50000 м3/сут.
Аэрируемые биопруды можно использовать для очи-
стки сточных вод с концентрацией по БПК5 до 500 мг/л,
они обеспечивают эффективную очистку сточных вод во
11 и III климатических зонах. В северных районах II
климатической зоны, а также в районах с устойчивыми
ветрами в зимнее время года более целесообразно при-
менять биологические пруды с рециркуляционным цик-
лом (возвратом) иловой смеси, имеющие лучшие тепло-
технические характеристики. Перед биопрудами следует
предусматривать механическую очистку сточные вод. При
концентрации взвешенных веществ до 250 мг/л время от-
стаивания можно принимать равным 0,5 ч, при концен-
трации 250—500 мг/л—1 ч.
Продолжительность /сут очистки сточных вод в аэри-
руемых биопрудах определяется по формуле
Е
tc„~ =---------- , (11.1)
сут К (100 — Е) ' ’
где Е — эффект очистки, принимаемый равным 70 % для одной
ступени биопруда без первичных отстойников и 50 % при их нали-
чии^Х — константа, равная 0,7 при температуре воды в биопрудах
Для полной биологической очистки можно применять
следующие схемы прудов:
а) двух-, четырехступенчатые на каждой ступени аэ-
рируемых биопрудов;
б) двух-, четырехступенчатые: для I ступени аэриру-
емые биопруды, для И—IV ступеней — биопруды с есте-
ственной аэрацией.
Глубину аэрируемых биопрудов принимают 1,5—5 м
е учетом параметров аэраторов и снижения теплопотерь.
Аэрация осуществляется с помощью механических аэра-
торов на поплавках, эрлифтных устройств или дырчатых
труб, расположенных у дна пруда.
ЦНИИЭП инженерного оборудования разработан
альбом технологических конструкций биологических пру-
дов для очистки и доочистки сточных вод пропускной спо-
собностью 100—10000 м3/сут во II, III и IV климатиче-
ских зонах в зависимости от технологической схемы (рис,
11.1).
_ я
Рис. tt.L Плак станции биологической очистки сточных вод пропускной способностью 700 м3/сут
I, 2, 3, 4 — аэрируемые пруды соответственно I. П, III, IV ступени; 5 — пруд-отстойник: 6 —контактный пруд: 7 — производствен-
ное здание: 8 — всасывающий трубопровод технической воды; 9 — воздуховод: /0 —напорный трубопровод технической воды- // —
приемная-камера; 12 — подводящий трубопровод диаметром 300 мм: /?-двухъярусный отстойник; 14, /7 — песковые площадки;
15 — пескопровод; 16 — иловые площадки
198
Глава J1. Сооружения для биологической очистки сточных вод
На строительство очистных сооружений с аэрируе-
мыми биопрудами требуются наименьшие капитальные
вложения по сравнению с очисткой другими методами.
Удельные затраты на этих станциях на 20—50 % ниже.
Кроме того, аэрируемые биопруды характеризуются вы-
соким уровнем механизации земляных работ и мини-
мальным расходом железобетона и других строительных
материалов.
Поля фильтрации можно применять в отдельных слу»
чаях при наличии непригодных для сельскохозяйственно-
го использования земельных участков с фильтрующими
грунтами, при отсутствии опасности загрязнения грун-
товых вод, используемых для питьевых нужд. Земельные
участки полей фильтрации специально подготовляют для
биологической очистки сточных вод, не допуская их ис-
пользования для агрокультурных целей. Подаваемая на
поля сточная вода поступает на отдельные участки
(карты) по системе открытых лотков или каналов (раз-
водные каналы); комплекс этих каналов составляет оро-
сительную сеть. Сбор и отвод профильтровавшейся очи-
щенной воды осуществляется с помощью дренажа, ко-
торый может быть открытым в виде канав по периметру
карт или закрытым, состоящим из дренажных труб,
уложенных по карте на глубине 1,5—2 м, и канав. Си-
стема дренажа и канав образует осушительную систе-
му, Каналы выполняют из кирпича, бута, железобетона,
бетона или делают земляными. Каналы имеют прямо-
угольное или трапецеидальное поперечное сечение; раз-
мещают их по ограждающим земляным валкам.
При проектировании полей фильтрации выбирают от-
крытые, не затопляемые весенними водами участки со
спокойным рельефом местности с естественным уклоном
не более 0,02. Для устройства полей фильтрации не при-
годны участки, расположенные близко от мест выкли-
нивания водоносных горизонтов, а также торфяные и
глинистые почвы и солончаки. Наиболее пригодны пес-
чаные и супесчаные грунты. Поля рекомендуется распо-
лагать с подветренной стороны на определенном рассто-
янии от жилых массивов в зависимости от расхода сточ-
ной воды: при расходе до 5000 м3/сут это расстояние
принимают 300 м, при 5000—50000 м3/сут — 500 м и
свыше 50000 м3/сут—1000 м. По контуру полей обыч-
§ 59. Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях
199
но высаживают иву и другие влаголюбивые насажде-
ния. Ширину полосы насаждений принимают 10—20 м
в зависимости от удаленности полей от населенных пунк-
тов.
Бытовые сточные воды, очищенные на полях фильтра-
ции, имеют БПК 10—15 мг/л, стойкость 99 % (т. е. не
Загнивают), содержат нитратов до 25 мг/л. Количество
бактерий уменьшается на 99—99,9 % по сравнению с со-
держанием их в исходной воде. Специальная дезинфек-
ция не требуется. Для успешной эксплуатации полей
необходимо подавать на них сточную воду, предваритель-
но осветленную, т. е. в значительной степени освобож-
денную от взвешенных частиц. Кроме того, при отстаи-
вании из сточной жидкости выделяется в осадок до 50—
80 % гельминтов, что снижает загрязнение ими почвы в
7—10 раз.
Требуемую площадь для полей фильтрации опреде-
ляют исходя из нормы нагрузки — допустимого количест-
ва сточной воды, которое может быть очищено на 1 га
поверхности полей. Кроме того, учитывают характер
грунтов, уровень грунтовых вод и среднегодовую темпе-
ратуру по нормам нагрузок. Нормы нагрузки осветлен-
ных сточных вод на поля фильтрации для районов со
среднегодовым количеством атмосферных осадков 300—
500 мм приведены в СНиП 2.04.03-85.
Полезную площадь полей фильтрации Fa, га, опре-
деляют по формуле
Гц — Qcp/Qo > (П . 2)
где Qcp — средний приток сточных вод, м3/сут; — норма нагруз-
ки, м3/(га*сут).
На полях фильтрации должно быть не менее двух
карт: Размеры карт принимают 5—8 га, причем шири-
на карты составляет 100—150 м, длина 400—1000 м.
Для устройства ограждений карт, оросительной сети,
дорог и въездов на карты необходимо предусматривать
дополнительную площадь. Так, при полезной площади
полей фильтрации до 0,3 га дополнительная площадь пре-
дусматривается равной 100 % полезной площади, при
0,5 га—90, при 0,8—80, при 1 га—60 и более 1 га —
40 % полезной площади полей.
При устройстве полей фильтрации обычно предусмат-
ривают постоянную и временную оросительные сети; По-
200
Глава IL Сооружения для биологической очистки сточных вод
Рис. 11.2. Схема полей орошения
1 — магистральные и распределительные каналы; 2 — картовые оросители;
3 — осушительные канавы; 4 — дренаж; 5 — дороги
стоянная оросительная сеть (рис. 11.2) состоит из маги-
стрального канала, групповых распределительных кана-
лов и картовых оросителей, обслуживающих отдельные
карты. Картовый ороситель — последний элемент посто-
янной сети.
Оросительную сеть проектируют из керамических или
асбестоцементных труб диаметром 75—100 мм. Допус-
кается применение оросительных лотков из кирпича, бе-
тона и других материалов. Укладывают оросительные
трубы в песчаных грунтах с уклоном 0,001—0,003, а в
супесчаных — горизонтально. Расстояние между парал-
лельными оросительными трубами в песках 1,5—2,0 м,
в супесях—2,5 м. Керамические трубы прокладывают с
зазорами 15—20 мм; над стыками труб следует преду-
сматривать накладки. В асбестоцементных трубах оро-
сительных сетей снизу делают пропилы на половину ди-
аметра шириной 15 мм. Расстояние между пропилами
должно быть не более 2 м. Для притока воздуха на кон-
цах оросительных-труб устанавливают стояки диамет-
§ 59. Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях
201
Рис. 11.3.
Схема уст-
ройства по-
лей подзем-
ной фильт-
рации
/ — выпуск из
здания; 2 —
трехкамер-
ный септик из
железобе-
тонных колец;
3 дозиру-
ющая камера
с дозирую-
щим сифо-
ном; 4 — рас-
пределитель-
ная камера;
5 — дрены
ром 100 мм, возвышающиеся на 0,5 м над поверхностью
земли.
Осушительную сеть на полях фильтрации предусмат-
ривают при неблагоприятных грунтовых условиях. Она
состоит из дренажа, сборной сети, отводящих линий и
выпусков. Дренажная система является составной ча-
стью полей, так как позволяет своевременно отводить из-
лишнюю влагу почвы и способствует прониканию возду-
ха в деятельный слой, без которого не может проходить
аэробный окислительный процесс. В малопроницаемых
грунтах (суглинках) сооружают закрытый дренаж, в
проницаемых грунтах (пески, супеси) дренаж или вооб-
ще не требуется, или устраивают открытые осушитель-
ные канавы.
Расстояние между дренами зависит от степени водо-
проницаемости грунта, глубины осушаемого слоя, глуби-
ны заложения дрен, количества отводимой воды и пр.
Для предварительных расчетов расстояние между дрена-
ми в песках принимают 16—25 м, в супесях 12—15 м
и в легких суглинках 8—10 м. В крупнозернистых песках
в некоторых случаях дренаж сооружают в виде откры-
тых осушительных канав с расстоянием между ними до
100 м.
Закрытый дренаж устраивают преимущественно из
неглазурованных гончарных труб диаметром 75—100 мм,
292
Глава И. Сооружения для. биологической очистки сточных вод
Дрены следует располагать перпендикулярно направле-
нию потока грунтовых вод с уклоном 0,0025—0,005. Ме-
жду трубами оставляют зазоры 4—5 мм. Под стыками
укладывают глиняную подушку, сверху стыки перекрыва-
ют толем или войлоком. Открытые осушительные кана-
вы, сборные сети и выпуски устраивают в виде каналов
трапецеидальной формы с боковыми стенками под уг-
лом естественного откоса грунтов.
В зимнее время после промерзания почвы фильтра-
ция сточных вод на полях фильтрации значительно за-
медляется, а иногда полностью прекращается, и напус-
каемые на поля сточные воды намораживаются. Поэто-
му в районах с холодным и умеренным климатом поля
фильтрации следует проверять на намораживание. Обыч-
но высоту слоя намораживания сточных вод принимают
0,6—0,8 м, в соответствии с чем определяют высоту ва-
лов, ограждающих карту.
Сооружения подземной фильтрации. Для очистки ма-
лых количеств сточных вод применяют поля подземной
фильтрации. Сточную воду от здания или группы зданий
направляют для предварительного осветления в септик
(рис. 11.3). Осветленная вода поступает в сеть уложен-
ных на глубине 0,3—1,2 м трубопроводов с незаделан
ными стыками, через которые сточная вода проникает в
грунт, где происходит ее дальнейшая очистка. Очищен-
ная сточная вода не собирается в осушительную сеть, а
просачивается в толщу грунта или частично уходит с
грунтовым потоком.
На территории полей подземной фильтрации допус-
кается выращивание огородных культур. Недостатком
полей фильтрации является необходимость устройства
широкой зоны санитарного разрыва (200—300 м). Для
объектов с расходом сточных вод до 12 м3/сут в отдель-
ных случаях (при наличии фильтрующих грунтов, глубо-
ком залегании грунтовых вод и отсутствии опасности за-
грязнения водоносных горизонтов, используемых для пить-
евого водоснабжения) могут быть приняты очистные со-
оружения, работающие по принципу подземной фильтра-
ции сточных вод (песчано-гравийные фильтры, фильтру-
ющие траншеи, фильтрующие колодцы). Эти сооружения
достаточно просты в строительстве и эксплуатации и
предназначаются для полной биологической очистки.
$59. Биологическая очистка сточных вед в естественных условиях
203
Сооружения подземной фильтрации (в отличие от на-
земных полей фильтрации) могут находиться вблизи об-
служиваемых ими зданий и не требуют строительства
наружной канализационной сети значительной протяжен-
ности. Сточная вода на очистные сооружения поступает
самотеком, в связи с чем не требуются станции перекач-
ки. Такие сооружения целесообразно устраивать в пес-
чаных, супесчаных и легких суглинистых грунтах.
Сточную воду от здания или группы зданий направ-
ляют для предварительного осветления в септик. Освет-
ленная вода через дозирующую камеру и распредели-
тельный колодец поступает в дренажные трубы, распо-
ложенные выше уровня грунтовых вод не менее чем на
1 м, или фильтрующий колодец. Через незаделанные
стыки и пропилы труб или отверстия в стенках колодца
осветленная жидкость попадает в грунт, где происходит
ее дальнейшая очистка. При работе систем подземной
фильтрации исключается загрязнение воздуха и верхних
слоев почвы.
Типовые проекты очистных сооружений систем под-
земной фильтрации разработаны в соответствии с уни-
фицированным рядом таких сооружений малой произ-
водительности 0,5—12 м3/сут. Номенклатура типовых
проектов включает: септики; системы с полями подзем-
ной фильтрации и фильтрующими колодцами, применя-
емые в песчаных и супесчаных грунтах; системы с филь-
трующими траншеями и песчано-гравийными фильтрами,
используемые при суглинистых и глинистых грунтах.
Септик представляет собой подземное сооружение, в
котором сточные воды протекают с малой скоростью,
при этом взвешенные вещества выпадают в осадок, а
жидкость осветляется в течение 1—4 сут. Выпавший оса-
док в септике подвергается длительному перегниванию
(сбраживанию) в течение 6—12 мес под воздействием
анаэробных микроорганизмов.
Расчетные объемы септиков следует принимать из
условий очистки их не менее 1 раза в год. При средне-
зимней температуре сточных вод выше 10 °C или при нор-
ме водоотведения более 150 л/(чел-сут) полный расчет-
ный объем септика может быть уменьшен на 20%.
При расходе сточных вод до 1 м3/сут предусматри-
вают однокамерные септики, до 10 м3/сут —двухкамер-
204
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
ные и свыше 10 м3/сут — трехкамерные. Объем первой
камеры в двухкамерных септиках принимают равным
0,75; в трехкамерных —0,5 расчетного объема. В послед-
нем случае объем второй и третьей камер должен состав-
лять по 0,25 расчетного объема. В септиках из бетонных
колец все камеры могут быть равного объема. При рас-
ходах более 5 м3/сут каждую камеру следует разделять
продольной стенкой на два одинаковых отделения. Ми-
нимальные размеры септика: глубина (от уровня воды)
1,3, ширина 1, длина или диаметр 1 м. Максимальная
глубина септика не более 3,2 м. В септиках должна быть
предусмотрена естественная вентиляция. В типовом про-
екте разработаны септики пропускной способностью 0,5—
0,25 м3/сут (рис. 11.4).
Песчано-гравийный фильтр представляет собой кот-
лован, в который уложена фильтрующая засыпка. В за-
висимости от числа слоев засыпки фильтры бывают од-
но- и двухступенчатые. В одноступенчатых фильтрах
применяют крупнозернистый песок слоем 1—1,5 м, в
двухступенчатых фильтрах первая ступень загружается
гравием, коксом, гранулированным шлаком слоем 1—
1,5 м, вторая — аналогично одноступенчатому фильтру.
Фильтрующая траншея — конструктивная разновид-
ность песчано-гравийных фильтров — представляет со-
бой рассредоточенные и удлиненные фильтры, Траншеи
применяют в тех случаях, когда устройство песчано-гра-
вийных фильтров не допускается из-за близкого распо-
ложения грунтовых вод и невозможен их отвод дренаж-
ной сетью из-за рельефа местности. Расчетную длину
фильтрующих траншей принимают в зависимости от рас-
хода сточных вод и нагрузки на оросительные трубы, но
не более 300 м, ширину траншей по низу — не менее
0,5 м.
В фильтрующих Траншеях в качестве загрузочного
материала используют крупно- и среднезернистый песок
и другие крупнозернистые материалы с толщиной слоя
(между оросительной и дренажной трубой) 0,8—I м.
Для оросительных труб и отводящих дрен фильтров и
траншей применяют трубы минимального диаметра
100 мм, укладывая их в гравийную (или из других круп-
нозернистых материалов) обсыпку толщиной 5—20 см.
Глубина заложения оросительных труб от поверхности
§ 59, Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях
209
Рис. 11.4. Схемы
септиков из желе-
зобетонных эле-
ментов
Рис. 11.5. Очистка сточных вод в септиках
и фильтрующих колодцах
/ — канализационный стояк; 2 —выпуск из зда-
ния; 3 — септик; 4 — водоотводная труба; 5 —
фильтрующий колодец
септик; 2 — до-
зирующая камера
земли должна быть не менее 0,5 м. Расстояние между
параллельными оросительными трубами и между отво-
дящими дренами в песчано-гравийных фильтрах 1—1,5 м.
Уклон оросительных и дренажных труб в фильтрах и
траншеях не менее 0,005.
Глава IL Сооружения для биологической очистки сточных вод
Фильтрующие колодцы — предназначены для очистки
бытовых сточных вод, поступающих от отдельно стоя-
щих зданий при расчетном расходе не более 1 м3/сут,
после предварительной обработки в септике. Их приме-
няют в песчаных и супесчаных грунтах при отсутствии
достаточных площадей для размещения полей подзем-
ной фильтрации и расположении основания колодца не
менее чем на 1 м выше максимального уровня грунтовых
вод (рис. 11.5).
Фильтрующие колодцы круглые по форме выполня-
ют из железобетонных колец диаметром не более 2 м,
а прямоугольные — из усиленно обожженного кирпича и
бутового камня размером не более 2X2 м в плане- и
2,5 м глубиной. Внутри колодца устраивают донный
фильтр высотой до 1 м из гравия, щебня, кокса, хорошо
спекшегося котельного шлака и других материалов.
У наружных стенок и основания колодца выполняют об-
сыпку из тех же материалов. В стенках колодца ниже
подводящей трубы сверлят отверстия для выпуска про-
фильтровавшейся воды. Колодцы перекрывают плитой
с люком диаметром 700 мм и оборудуют вентиляционной
трубой диаметром 100 мм.
Расчетная фильтрующая площадь поверхности колод-
ца определяется суммой площадей дна и поверхности
внутренних стенок колодца на высоту фильтра. Нагруз-
ка на 1 м2 площади фильтрующей поверхности в песча-
ных грунтах принимается 80 л/сут, а в супесчаных —
40 л/сут. При устройстве фильтрующих колодцев в сред-
не- и крупнозернистых песках или при расстоянии между
основанием колодца и уровнем грунтовых вод более 2 м
нагрузка увеличивается на 10—20 % (последняя цифра
принимается при норме водоотведения'на 1 человека бо-
лее 150 л/сут или при среднезимней температуре сточ-
ных вод выше 10°C). Для объектов сезонного действия
нагрузка также может быть увеличена на 20 %.
Земледельческие поля орошения, устраиваемые на
землях колхозов и совхозов, предназначены для круг-
логодичного приема и обезвреживания сточных вод в
процессе их сельскохозяйственного использования. Эти
поля имеют невысокие нормы нагрузки на 1 га площади
орошения, а также небольшой объем планировочных ра-
бот. Круглогодичный прием сточных вод независимо от
$ 59. Биологическая' очистка сточных вод в естественных условиях
297
климатических условий возможен в том случае, если
нормы нагрузки не превышают 5—20 м3/сут на 1 га пло-
щади орошения. Земледельческие поля орошения распо-
лагают на почвах, пригодных для земледелия, или кото-
рые можно использовать после надлежащей их подго-
товки (мелиорации). Естественный уклон земельных
участков не должен превышать 0,03 (наиболее приемлем
уклон 0,005—0,015).
Городские сточные воды вначале поступают на очи-
стную станцию, где предварительно обрабатываются, т. е.
проходят решетку, песколовку и первичные отстойники.
В: ночное время вода поступает в регулирующие ем-
кости. После отстойников сточная вода самотеком
или с помощью насосов подается на командные точки
полей.
На территорию полей вода подается по оросительной
сети, которая подразделяется: а) постоянная, подводя-
щая сточную воду к полям севооборота и состоящая из
постоянных магистральных и распределительных трубо-
проводов, укладываемых преимущественно из асбесто-
цементных труб; б) временная, состоящая из переносных
трубопроводов, временных оросителей, ложбин и водо-
отводных борозд; в) поливная, состоящая из борозд, по-
лос и подпочвенных увлажнителей.
Трубопроводы постоянной оросительной сети уклады-
вают с учетом промерзания грунта на пахотных землях
на глубине 0,7—1,2 м, а под дорогами и на территории
населенных мест — ниже глубины промерзания грунта
на 0,1 м до шелыги трубы. Из закрытой постоянной сети
вода выпускается специальными водовы пуска ми. Водо-
выпускные колодцы в зависимости от рельефа местно-
сти и расположения поливных участков при односторон-
нем распределении размещают на расстоянии 100—200,
при двустороннем —200—300 м.
Увлажнительно-удобрительные нормы орошения сточ-
ными водами на земледельческих полях орошения
устанавливают в зависимости от состава культур и на-
саждений, потребности их в минеральной пище и
воде, санитарно-гигиенических требований, связанных
с обезвреживанием сточных вод. Расчетный расход
воды составляет 5—20 м3/сут на 1 га или 1800—
7300 м 3/год.
208
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
§ 60. Биофильтры
Биологические фильтры представляют собой соору-
жения, в которых процесс биологической очистки сточ-
ных вод протекает в искусственно созданных условиях.
Биологические фильтры бывают периодического (кон-
тактные) и непрерывного действия. Контактные био-
фильтры вследствие их малой пропускной способности и
высокой стоимости в настоящее время не применяют,
Биофильтры непрерывного действия по пропускной спо-
собности могут быть подразделены на капельные и вы-
соконагружаемые, по способу подачи в них воздуха и те
и другие могут быть с естественной и с искуственной вен-
тиляцией (аэрофильтры).
Капельные биофильтры. Капельные— непрерывно
действующие биофильтры в зарубежной практике иног-
да называют оросительными или перколяторными.
Непрерывно действующий капельный биофильтр со-
стоит из следующих основных частей: непроницаемого
основания, дренажа, боковых стенок, фильтрующего ма-
териала и распределительных устройств. Биофильтры
могут быть в плане круглые, прямоугольные, квадрат-
ные. Поверхность капельного биофильтра орошают свер-
ху равномерно через небольшие промежутки времени;
при этом вода подается в виде капель или струй (ка-
пельные или оросительные) либо в виде тонкого слоя
воды (перколяторные).
В отечественной практике в капельные биофильтры
воздух поступает естественным путем — сверху через от-
крытую поверхность биофильтра и снизу через дренаж.
Они имеют низкие нагрузки по воде (не более 0,5—1 м3
сточной воды на 1 м3 загрузочного материала), а также
меньший по сравнению с высоконагружаемыми биофиль-
трами размер фракций загрузки (20—40 мм).
Капельные биофильтры рекомендуется проектировать
на пропускную способность не более 1000 м3/сут. Они
предназначены для полной биологической очистки сточ-
ной жидкости с БПК20 очищенной воды до 15 мг/л.
Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра,
загрязненная вода вследствие адсорбции оставляет в ней
взвешенные и коллоидные органические вещества, не
осевшие в первичных отстойниках, которые создают био-
§ 60. Биофильтры
209
пленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроор-
ганизмы биопленки окисляют органические вещества и
получают необходимую для своей жизнедеятельности
энергию. Часть растворенных органических веществ мик-
роорганизмы используют как пластический материал
для увеличения своей массы. Таким образом, из сточной
воды удаляются органические вещества, а в теле био-
фильтра увеличивается масса активной биологической
пленки. Отработавшая и омертвевшая пленка смывает-
ся протекающей сточной водой и выносится из биофиль-
тра.
Биофильтр (рис. 11.6) работает следующим образом.
Осветленная в первичных отстойниках сточная вода са-
мотеком (или под напором) поступает в распределитель-
ные устройства, которые периодически напускают воду
на поверхность биофильтра. Профильтрованная через
толщу биофильтра вода проходит через отверстия в дыр-
чатом дне (дренаже), поступает на сплошное непрони-
цаемое днище, с которого стекает по отводным лоткам,
расположенным за пределами биофильтра. Затем вода
поступает во вторичные отстойники, в которых задержи-
вается выносимая биопленка, отделяемая от очищенной
сточной воды. Эффект очистки нормально работающих
биофильтров подобного типа очень высок и может дости-
гать по БПК20 90 % и более.
При расчете биофильтра определяют необходимый
объем загрузочного материала для очистки поступаю-
щей сточной воды, а также рассчитывают распредели-
тельные устройства для орошения загрузки водой, дре-
наж и лотки, собирающие осветленную воду. В отечест-
венной практике проектирования капельных биофильтров
объем фильтрующей загрузки определяют по окис-
лительной мощности биофильтра. Окислительная мощ-
ность— количество граммов кислорода, которое может
быть получено с 1 м3 загрузочного материала в сутки для
снижения биохимической потребности сточной воды.
Окислительная мощность биофильтра колеблется в ши-
роких пределах, так как ее величина зависит от многих
факторов: температуры сточной воды и наружного воз-
духа, свойств поступающей жидкости, материала за-
грузки, способа подачи воздуха и пр.
Полученную расчетом общую площадь биофильтров
210
Глава 11. Сооружения для биологической очисти» сточных вод
Рис. 11.6. Биофильтр
/ — распределительный слой; 2 — поддерживающий слой; 3 — бетон; 4 — дре-
наж; 5 —сборный лоток; 6 — подача сточной жидкости
делят на отдельные секции. Число и размеры секций
биофильтров зависят от способа распределения сточной
воды по поверхности, условий их эксплуатации и др. Од-
нако площадь отдельных секций биофильтров не должна
превышать 1000 м2.
Расчет капельных биофильтров выполняют следующим образом.
1. Определяют коэффициент К:
K = (П-3)
где и Lt — БПК20 поступающей на биофильтр и очищенной
сточной жидкости, мг/л. Обычно Lt принимается равной 15 мг/л.
$ 60. Биофильтры
211
Таблица li.l. Значения коэффициента К для расчета капельных
биофильтров
Гидравличес- кая нагрузка qt м*/(м’Х Хсут) Значения К прн средней зимней температуре Г воды. °C
8 10 ! 1 « 1 1 Ц
при высоте биофильтра Н, м
1,5 2 1 1 1.5 2 1 1 ‘-б 1 1 2 1 1 Ь5 | 1 2
1 1,5 2 2,5 3 8 5,9 4,9 4,3 3,8 11,6 10,2 8,2 6,9 6 9,8 7 5,7 4,9 4,4 12,6 10,9 10 8,3 7,1 10,7 8,2 6,6 5,6 5 13,8 Н,7 10,7 10,1 8,6 11,4 10 8 6,7 5,9 15,1 12,8 11,5 10,7 10,2
2. По заданной средней зимней температуре воды Т определя-
ют К по табл. 11.1, задаваясь высотой биофильтра Н и гидравли-
ческой нагрузкой q, м3/(м2«сут). Рабочую высоту биофильтра Н
обычно принимают 1,5—2 м, а гидравлическую нагрузку в преде-
лах 1—3 м3/(м2-сут). Если БПКзо поступающей сточной жидкости
более 220 мг/л, то вводится рециркуляция. Зная расчетный расход
сточных вод Q, м3/сут, и гидравлическую нагрузку q, м3/(м2-сут),
определяют общую площадь биофильтров, м2.
F = Qfq. (U.4)
Высоконагружаемые биофильтры. В 1929 г. в СССР и
в 1936 г. в США появились новые типы биофильтров, ко-
торые в отечественной практике получили название аэ-
рофильтров, а в зарубежной практике — высоконагружа-
емых биофильтров. В СССР аэрофильтры были предложе-
ны профессорами Н. А. Базякиной и С. Н. Строгановым.
Они впервые были построены в 1929 г. на Кожухов-
ской станции биофильтрации и имеют явное преимуще-
ство по сравнению с капельными, поэтому получили
Широкое распространение. Высоконагружаемые биофиль-
тры отличаются от капельных как конструкцией, так и
эксплуатационными особенностями.
Конструктивными отличиями являются:
1) увеличение крупности зерен загрузочного матери-
ала (40—70 мм по всей высоте загрузки); материалом
может служить щебень твердых пород;
2) искусственная продувка материала загрузки воз-
духом, а в связи с этим изменение конструкции днища
и дренажа;
212
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
3) увеличение (при необходимости) высоты слоя
фильтрующей загрузки.
К эксплуатационным особенностям относятся:
1) обязательное орошение всей поверхности биофиль-
тров поступающей водой и по возможности уменьшение
длительности перерывов в подаче воды на поверхность;
2) повышение нагрузки по воде на 1 м2 поверхности
в целях создания естественных условий для самопроиз-
вольной промывки фильтров;
3) разбавление в необходимых случаях поступающего
стока очищенной сточной водой, т.е. введение рецирку-
ляции.
Исследованиями установлено,* что биофильтры высо-
кой нагрузки могут обеспечить любую пропускную спо-
собность и любую степень очистки в зависимости от тех
или иных конструктивных особенностей и режима их экс-
плуатации, которые заданы.
Высоконагружаемые биофильтры следует классифи-
цировать по таким признакам.
1. По принципу действия — работающие с полной или
неполной биологической очисткой. Первоначально био-
фильтры подобного типа проектировали только на не-
полную биологическую очистку. Предполагалось, что
фильтры могут иметь повышенную пропускную способ-
ность только в том случае, если они снимают легкоокис-
ляемые загрязнения, находящиеся в сточной воде, и вы-
ходящий сток имеет ВПК выше 20 мг/л; кроме того,
процесс нитрификации в биофильтрах не происходит. Од-
нако впоследствии исследованиями* удалось установить,
что высоконагружаемые биофильтры могут обеспечивать
весьма высокий эффект очистки.
2. По способу подачи воздуха — с естественной и ис-
кусственной подачей воздуха; во втором случае они час-
то носят название аэрофильтров. Если высота загрузки
в биофильтрах небольшая (1,5—2 м), то искусственная
подача воздуха не обязательна; при большой высоте за-
грузки необходимо предусматривать искусственное на-
гнетание воздуха.
* Исследования проведены коллективом Щукинской очистной
станции и кафедрой канализации Московского института инженеров
городского строительства.
§ 60. Биофильтры
213
Рис. 11.7. Схема одноступенчатой работы биофильтров с рецирку-
ляцией
3. По режиму работы — с рециркуляцией и без рецир-
куляции. Если концентрация поступающего загрязненно-
го стока на биофильтр невысокая и расход воды на био-
фильтр достаточен для самопроизвольной его промывки,
то рециркуляция стока не обязательна; При сильно за-
грязненном стоке рециркуляция желательна, в некото-
рых случаях обязательна.
4. По числу ступеней — одноступенчатые (рис. 11.7)
и двухступенчатые. Двухступенчатую работу биофильтра
предусматривают в том случае, если необходима полная
биологическая очистка и биофильтры I ступени нельзя
запроектировать достаточной высоты. В этом случае в
I ступени будет осуществляться неполная очистка сто-
ка, а во II ступени — его доочистка.
5. По высоте — низкие до 2 м, высокие от 2 м и выше.
6. По конструктивным особенностям загрузки — с объ-
емной загрузкой (гравий, щебень, керамзит и пр.) и с
плоскостной загрузкой.
Биофильтры с плоскостной загрузкой подразделяют-
ся: с жесткой загрузкой в виде колец или обрезков труб
из керамических, пластмассовых и металлических за;
сыпных элементов; с жесткой загрузкой в виде решеток
или блоков из плоских и гофрированных листов; с мяг-
кой или рулонной загрузкой из металлических сеток,
пластмассовых пленок, синтетических тканей, которые
крепятся на каркасах или укладываются в виде рулонов.
Высокие биофильтры предназначены для полной био-
логической очистки, низкие — для частичной.
Исследования, проведенные АКХ им.. К. Д. Памфи-
лова (И. С. Постников, В. В. Безенов) и МИСИ им.
214
Глава 11. Сооружения для биологической очистки-«точных вод
В. В. Куйбышева (С. В. Яковлев), позволили разрабо-
тать достаточно простой метод расчета биофильтров вы-
сокой нагрузки. По заданной БПКго очищенной жидко-
сти Lt, г/м3, устанавливают допустимую ВПКсмеси 1см,
которая возможна для данной высоты биофильтра и при
данной температуре сточной жидкости. Величину LCM,
г/м3, определяют по формуле
£см = КА«. (11.5)
Значение К принимается по табл. 11.2.
Таблица 11.2. Значения коэффициента К для определения LCm
Средняя зимняя темпе- ратура сточных вод, °C Значения К при рабочей высоте биофильтров, м
2 1 2-6 1 3 | 3,5 4
8—10 2,5 3,3 4,4 5,7 7,5
10-14 3,3 4,4 5,7 7,5 9,6
>14 4,4 5,7 7,5 9,6 12
Если LCm, вычисленная по формуле 11.5, больше
то рециркуляция не нужна. Зная 1см и БПК20 поступа-
ющей сточной жидкости La, г/м3, находят необходимый
коэффициент рециркуляции по формуле
n = La—Lcm/Lcm — (IE®)
где — отношение рециркуляционного расхода к расходу
сточной жидкости (рециркуляционное отношение).
Площадь биофильтров определяют по формуле
JV ' 1
где Q — среднесуточный приток сточной жидкости, м3; N — допу-
стимая нагрузка, г БПК20 на 1 м2 площади биофильтра в сутки,
принимаемая равной:
Средняя годовая температу- ра наружного воздуха, °C JV До 4-3 Более 4- 3 до 4- & 1700 2300 Более +6 3000
Объем фильтрующей среды будет равен
W = FH, (11.8.)
$ 60. Биофильтры
215
Гидравлическая нагрузка на поверхность биофильтра,
м3/(м2-сут), составит:
q = NILm. (11.9)
Величина q должна быть в пределах 10—30 м3/(м2Х
Хсут). Если q менее 10 м3/(м2-сут), то следует увели-
чить рециркуляционное отношение или уменьшить высо-
ту биофильтра.
Недостатком этого метода является то, что высоту
биофильтра можно назначить только от 2 до 4 м крат-
ной 0,5 м. Этот метод не дает возможности проанализи-
ровать работу действующих биофильтров, рассчитать
биофильтр на любую заданную степень очистки.
Исследования, проведенные на высоконагружаемых
биофильтрах Щукинской биологической станции, позво-
лили С. В. Яковлеву предложить метод расчета фильт-
ров, справедливый для любой степени очистки и любой
пропускной способности. Для расчета биофильтров был
получен критерий Ф, позволяющий определять любые
нагрузки в зависимости от необходимой степени очистки
сточной воды, ее температуры и высоты биофильтров.
На рис. 11.8 приведена кривая, построенная в следу-
ющих координатах: по вертикали отложено отношение
-^-100 = 3,
т. е. эффект очистки сточной жидкости по ВПК, а по го-
ризонтальной оси критерий
Ф = 10 HkT/q°A,
где Н — высота биофильтра, м; q— гидравлическая нагрузка,
м’/(м2«сут); k? — константа изъятия загрязнений
kT = *2о-1,047г-20-
Зная необходимый эффект работы сооружения Э и
температуру сточной воды и задаваясь высотой биофиль-
тра, можно найти гидравлическую нагрузку q и по ней
необходимую площадь биофильтра
F = Q/q,
где Q —суточный расход воды, поступающей на станцию.
216
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных, вод
Рис. 11.8. Зависимость эффекта работы биофильтров Э от крите-
рия Ф
Эти формулы можно использовать для расчета био-
фильтров, работающих и с рециркуляцией. В этом слу-
чае формулы для определения Э и Ф принимают вид:
Э = -^-100;
Ьсм
где <7оВт = Я (1 + «): *-см = kLt.
Эти уравнения были выведены проф. С. В. Яковле-
вым на основании результатов исследований высокона-
гружаемых биофильтров, работающих в производствен-
на условиях. Однако в них не полностью учтены все
факторы, влияющие на процесс очистки, в частности не
было учтено влияние расхода подаваемого воздуха. Поэ-
тому в лаборатории кафедры канализации МИСИ им.
В. В. Куйбышева были проведены специальные исследо-
вания для уточнения некоторых параметров очистки, в
частности расхода воздуха, влияния высоты загрузки Н,
размера фракций загрузки, температуры сточных вод
и др. На основании результатов исследований, которые
проводились под руководством проф. С. В. Яковлева
к'анд. техн, наук Э. П. Фазулиной, получены более точ-
ные уравнения, которые учитывают также и влияние
расхода воздуха.
Для расчета биофильтров рекомендуется формула:
где В — расход воздуха, м3 на 1 м3 воды.
Коэффициенты а и ₽ принимают в зависимости от
расхода В по табл. 11.3.
§ 60. Биофильтры
217
При работе биофильтров с рециркуляцией La=LCM
kr ,
“---04— 'г₽
/-CM =10 * Lt = KLt.
Для упрощения всех расчетов по формуле (11.10)
составлена табл. 11.4.
Таблица 11.3. Значения параметров а и 0, входящих в формулу
(11.10), в зависимости от В
5, М»/Ма воды а 6
8 <0,662 >0,662 1,51 0,469 0 0,69
10 <0,85 >0,85 1,2 0,4 0,13 0,83
12 <1,06 >1,06 1,1 0,2 0,19 1,15
Биофильтры с пластмассовой загрузкой. Отличитель-
ной особенностью этих фильтров является то, что они
работают на загрузке из пластмассового материала в ви-
де решеток, пакетов или пластмассовых колец. Благо-
приятные условия для обтекания воздухом материала
загрузки фильтра обеспечивают более высокую пропуск-
ную способность, чем биофильтров других типов.
Нагрузка в них для городских сточных вод (по исследова-
ниям кафедры канализации МИСИ) может быть дове-
дена до 10 м3 воды на 1 м3 загрузки материала. В каче-
стве загрузочного материала применяют пластмассовые
блоки из поливинилхлорида, полистирола и других жест-
ких пластмасс, а также пластмассовую насадку из со-
бранных в блоки или засыпаемых в биофильтр коротко
нарезанных перфорированных труб. Такие биофильтры
проектируются круглыми или многоугольными в плане
высотой 3—4 м. Обычно их располагают в отапливаемом
помещении.
Таблица 11.4. Значения коэффициента К для расчета высоконагружаемых биофильтров
Количество по- Высота Значения К при температуре сточной жидкости Т, °C
8 10 1 12 . 1 1 14
даваемого возду- ха В, м’/м3 биофильт- ра Н, м при гидравлической нагрузке, м’/(м2« сут)
10 20 30 10 20 30 10 20 30 10 20 30
2 3,02 2,32 2,04 3,38 2,5 2,18 3,76 2,74 2,36 4,3 3,2 2,56
8 3 5,25 3,53 2,89 0,2 3,96 3,22 7,32 4,64 3,62 8,95 5,25 4,09
4 9,05 5,37 4,14 10,4 6,25 4,37 11,2 7,54 5,56 12,1 9,05 6,54
2 3,69 2,89 2,58 4,08 3,11 2,76 4,5 3,36 2,93 5,09 3,67 3,16
10 3 6,1 4,24 3,56 7,08 4,74 3,94 8,23 5,31 4,36 9,9 6,04 4,84
4 10,1 6,23 4,9 12,3 7,18 5,68 15,1 8,45 6,88 16,4 10 7,42
2 4,32 3,38 3,01 4,76 3,72 3,28 5,31 3,98 3,44 5,97 4,31 3,7
12 3 7,25 5,01 4,18 8,35 5,55 4,78 9,9 6,35 5,14 Н,7 7,2 5,72
4 12 7,35 5,83 14,8 8,5 6,2 18,4 10,4 7,69 23,1 10 8,83
218 Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных ввд
§60. Биофильтры
219
Расчет биофильтров с пластмассовой загрузкой мож-
но производить по формулам, предложенным С. В. Яков-
левым и Ю. В. Вороновым при Lt = 104-100 мг/л
L/== 102,18^0,38nj
при £/<10 мг/л
Ц = Ю1’23-0’061!,
где Lt — БПК5 очищенной воды; x\=PHk?!F — критерий комплекса;
Р— пористость загрузки, равная 80—90 %; Н — высота биофильт-
ра, м; ^т = /С2о’ 1,047т-2°; F— количество органических загрязнений,,
поступающих в сутки на единицу поверхности загрузочного мате-
риала, F=Laqlp'1 р — удельная площадь поверхности загрузочного
материала, м2/м3.
Гидравлическая нагрузка для биофильтров с пласт-
массовой загрузкой в зависимости от требуемого эффек-
та очистки сточных вод, их температуры и принятой вы-
соты биофильтра определяется по табл. 11.5.
Конструкции биофильтров. В отечественной практи-
ке наибольшее распространение получили биофильтры
прямоугольной или круглой формы. На рис. 11.9 пред-
ставлен типовой биологический фильтр прямоугольной
формы из сборного железобетона, разработанный Союз-
водоканалпроектом. На бетонном водонепроницаемом
основании устроен дренаж, который отводит воду и обес-
печивает благоприятные условия для аэрации загрузки
биофильтра. Чаще всего дренаж выполняют из железо-
бетонных плит, укладываемых на бетонные опоры.
Днищу биофильтров придают уклон 0,02 к сборным
лоткам, расположенным на расстоянии 2,5—4 м друг от
Таблица 11.5. Значения гидравлической нагрузки q для расчета
биофильтров с пластмассовой загрузкой
Эффект очистки Э, % Гидравлическая нагрузка м3/(м2-сут), при высоте загрузки Я, м
3 1 4
при температуре сточных вод Г, ° С
8 10 12 14 8 1 1 10 12 14
90 6,3 6,5 7,5 8,2 8,3 9,1 10 10,9
85 8,4 9,2 10 11 11,2 12,3 13,5 14,7
80 10,2 Н,2 12,3 13,3 13,7 15 16,4 17,0
220
Глава IL Сооружения для биологической очистки сточных вод
Рис. 11.9. Типовой
биологический
фильтр прямо-
угольной формы
со спринклерным
распределением во-
ды
I — сборные блоки;
2 и 3 — балки и пли-
ты перекрытия; 4 —
распределительная
камера; 5 — площад-
ка обслуживания
Рис. 11.10. Высоконагружаемый биофильтр из сборного железобе-
тона
/ •— бутовый фундамент; 2 — плиты дренажного перекрытия; 3 — сборные эле-
менты стенок; 4 — сборная плита; 5 — вентиляционные трубы; 6 —колоснико-
вые плиты
друга (в зависимости от размеров биофильтров) с укло-
ном 0,005—0,02. Из сборных лотков вода поступаете от-
водные лотки с уклонами 0,003—0,005. •
§ 60. Биофильтры
221
Материал загрузки должен иметь развитую поверх-
ность с размерами частиц, обеспечивающими быстрое
образование микробиальной пленки. В то же время за-
грузочный материал должен быть достаточно пористым,
так как это способствует хорошей аэрации загрузки
фильтра и в значительной мере предотвращает заиление
фильтра. Для загрузки биофильтров рекомендуют при-
менять щебень, гальку прочных горных пород и керам-
зит, Высоконагружаемые биофильтры при предваритель-
ной обработке частично очищенной сточной жидкости в
аэротенках и биокоагуляторах, а также высоконагружае-
мые биофильтры II ступени и капельные биофильтры за-
гружают материалом крупностью 30 — 50 мм. Нижний
поддерживающий слой высотой 0,2 м во всех случаях
имеет крупность загрузки 60—100 мм.
Высоконагружаемые биофильтры устраивают из
сборного железобетона (рис. 11.10). Биофильтр пред-
ставляет собой цилиндрический резервуар диаметром
17 м, высотой 2,3 м. Стенки биофильтра выполнены из
48 вертикально расположенных сборных цилиндрических
элементов, днище — из монолитного бетона, дренажное
перекрытие — из сборных колосниковых решеток.
Надежная работа биофильтра может быть достигну-
та только при равномерном орошении водой его поверх-
ности. Орошение осуществляется специальными распре-
делительными устройствами, которые бывают неподвиж-
ными и подвижными. К неподвижным распределителям
относятся дырчатые желоба или трубы и разбрызгива-
тели (спринклеры), к подвижным — качающиеся жело-
ба, движущиеся наливные колеса и вращающиеся ре-
активные распределители (оросители). В отечественной и
зарубежной практике наибольшее распространение по-
лучили спринклерное орошение и орошение с помощью
подвижных оросителей.
Спринклерная система состоит из дозирующего бака,
разводящей сети и спринклеров. Спринклеры (сприн-
клерные головки) представляют собой насадки, надетые
на концы вертикальных отростков, ответвляющихся от
распределительных труб, проложенных на поверхности
или в самом биофильтре. Отверстия спринклерных голо-
вок делают небольшого диаметра 18—32 мм. На рис. 11.11
показан один из типов насадок, применяемых в отечест-
2»
Глава И. Сооружения для биологической очистки сточных вод''
§60. Биофильтры
223
венной практике. Во избежание коррозии спринклеры
изготовляют из бронзы или латуни.
Для лучшего распределения сточной воды по поверх-
ности биофильтра и улучшения его работы сточная во-
да должна подаваться в спринклерную сеть периодически
с небольшими интервалами. Для этой цели предусмотрен
дозирующий бак, автоматически подающий воду в
Спрйнклерную сеть при его опорожнении.
Распределительную спринклерную сеть целесообраз-
но проектировать так, чтобы каждую секцию биофильт-
ра обслуживал отдельный дозирующий бак. Существуют
различные конструкции автоматически действующих ап-
паратов (баков), например автоматы с вращающимися
рукавами, цилиндрическим затвором и др. Наибольшее
распространение получил дозирующий бак с сифоном,
который не имеет движущихся частей.
При расчете распределительной системы определяют
расход воды из разбрызгивателя (спринклера), необхо-
димое их число, рассчитывают разводящую сеть, объем
и время работы дозирующего бака. Для нормальной ра-
боты биофильтры должны быть обеспечены необходи-
мым количеством воздуха. В капельных биофильтрах
создается естественная продувка (вентиляция) за счет
разницы температур наружного воздуха и тела биофиль-
тра. Основная масса воздуха поступает в тело биофильт-
ров через междудонное пространство, и сверху вместе с
водой по мере ее движения в фильтре. Если температура
сточных вод выше температуры воздуха, то ток воздуха
будет восходящий (от дренажа к поверхности), при об-
ратном соотношении—нисходящий, а при равенстве
температур вентиляция может вообще отсутствовать. Как
показали исследования работы биофильтров, необходи-
мое количество воздуха должно составлять 8—12 м3 на
1 м3 сточной воды.
Бидфильтры высотой более 2 м должны иметь искус-
ственную вентиляцию. В этом случае воздух нагнетается
вентилятором в междудонное пространство между дни-
щем и дренажем под давлением 100 мм вод.ст. (980Па).
В том месте отводного лотка, где вода выходит из-под
фильтра, устраивают гидравлический затвор высотой
200 мм, а междудонное пространство со всех сторон за-
крывают. Это делается Для того, чтобы нагнетаемый
824
Глава It. Сооружения для биологической очистки сточных вод
Рис. ПЛЗ. Схема устройства дискового биофильтра
/ — дисковый блок из пластин; 2 — вал; 3 — привод дискового блока; 4 и 7 —
подводящий и отводящий лотки; 5 —ванна; 6 — водослив
вентилятором воздух поступал полностью в тело фильт-
ра и не прорывался вместе с выходящей из-под него во-
дой.
Реактивный вращающийся ороситель состоит из двух
или четырех дырчатых труб, консольно закрепленных на
общем стояке (рис. 11.12). Вода из распределительной
камеры поступает под некоторым напором в стояк, уста-
новленный на шариковых подшипниках; стояк может
свободно вращаться вокруг вертикальной оси. Из стояка
вода поступает в радиально расположенные трубы и че-
рез отверстия в них выливается на поверхность биофиль-
тра. Под действием реактивной силы, возникающей при
истечении воды из отверстий, ороситель вращается. Диа-
метр отверстий в трубах принимается 10—15 мм; рассто-
яние между отверстиями увеличивается от периферии к
центру. Союзводоканалпроектом разработаны типовые
проекты биофильтров диаметром 15, 21, 27 и 29 м с вра-
щающимися оросителями.
В практике очистки сточных вод при расходах до
500 м3/сут находят применение погружные (дисковые)
биофильтры (рис. 11.13). На вращающихся дисках, по-
груженных в сточную воду, образуется биологическая
пленка, с помощью которой осуществляется окисление
• 61. Аэротенки 226
*
сорбированных на ней органических загрязнений. Сточ-
ная вода поступает в корыто с полукруглым днищем че-
рез впускное отверстие, а отводится с противоположной
стороны. Диски имеют обычно диаметр 2—3 м и враща-
ются со скоростью 1—40 об/мин. Расстояние между дис-
ками 15—20 мм. Дисковые биофильтры устанавливают
в виде полносборных установок заводского изготовле-
ния.
Исследованиями, проведенными в МИСИ
им. В. В. Куйбышева и Одесском инженерно-строительном
институте, установлено, что погружные биофильтры про-
сты и надежны в эксплуатации и потребляют мало энер-
гии для насыщения воды кислородом.
§ 61. Аэротенки
Аэротенк представляет собой резервуар, в котором
медленно движется смесь активного ила и очищаемой
сточной жидкости. Для лучшего и непрерывного контак-
та они постоянно перемешиваются путем подачи сжато-
го воздуха или с помощью специальных приспособлений.
Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов-
минерализаторов в аэротенк должен непрерывно посту-
пать кислород воздуха. Активный ил представляет со-
бой биоценоз микроорганизмов-минерализаторов, спо-
собных сорбировать на своей поверхности и окислять в
присутствии кислорода воздуха органические вещества
сточной жидкости. Хороший активный ил имеет компакт-
ные хлопья средней крупности.
Эффект очистки в аэротенках, качество и окислитель-
ная способность активного ила определяются составом
и свойствами сточных вод, гидродинамическими услови-
ями перемешивания, температурой и активной реакцией
среды, наличием элементов питания и другими факто-
рами.
Качество ила обусловливается многими факторами.
При прочих равных условиях оно зависит от соотноше-
ния между массой активного ила (по сухому веществу)
й массой загрязняющих веществ, находящихся в очища-
емой воде. Это соотношение характеризует нагрузку на
йл, которая выражается количеством извлеченных из
сточных вод загрязнений по БПК, приходящихся на 1 г
226
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
беззольного вещества активного ила. Как правило, 1 г
ила сохраняет свою нормальную активность при нагрузке
на него 200—400 мг кислорода. При более высоких на-
грузках (1000—1200 мг/л), т. ё. при работе аэротенков
на неполную очистку, активный ил обязательно регене-
рируют.
Различают понятия нагрузка на ил и окислительная
способность ила. Нагрузка на ил характеризует количе-
ство поданных загрязнений, а окислительная способ-
ность— количество снятых (переработанных) загрязне-
ний. Окислительная способность зависит от дозы ила, т. е.
от количества ила в г (по сухому веществу) в 1 л. Доза
ила в аэротенках разных систем и конструкций изменя-
ется от 1 до 20 г/л.
Существует также понятие возраст ила — среднее
время пребывания ила в аэротенках.
Показатель качества активного ила — его способ-
ность к оседанию, которая оценивается иловым индек-
сом, представляющим собой объем активного ила, мл,
после 30-минутного отстаивания 100 мл иловой смеси, от-
несенный к 1 г сухого вещества ила. Глубоко минерали-
зованный ил имеет индекс 60—90. Недостаточно хорошо
работающий ил способен «вспухать». В этом случае
иловый индекс более 150—200.
Смесь сточной жидкости с активным илом должна
аэрироваться на всем протяжении аэротенка. Это необ-
ходимо не только для того, чтобы обеспечить микроорга-
низмы-минерализаторы достаточным количеством кисло-
рода воздуха, но и для поддержания ила во взвешенном
состоянии. Кислород нагнетается в аэротенк воздуходув-
ками или засасывается из атмосферы при сильном пере-
мешивании содержимого аэротенка.
Отличительная особенность аэротенка как сооруже-
ния биологической очистки в том, что процесс очистки
можно регулировать до необходимой по местным усло-
виям степени. Чем длительнее процессы аэрации, чем
больше воздуха и активного ила, тем лучше очищается
вода.
Различают аэротенки-смесители, аэротенки-вытесни-
тели и аэротенки промежуточного типа. В зависимости
от местных условий аэротенки проектируют либо на пол-
ную, либо на частичную биологическую очистку. По тех-
5 61. Аэротенки
227
Рис. 11.14. Технологическая схема работы одноступенчатого аэро-
тенка на полную биологическую очистку
/ — аэротенк; 2 — циркулирующий активный ил; 3 — насосная станция; 4 —
вторичный отстойник; 5 — первичный отстойник; 6 — избыточный активный ил
Рис. 11.15. Технологическая схема
работы аэротенков на частичную
очистку
1 — первичный отстойник; 2 — аэро-
тенк; 3 — вторичный отстойник; 4 —
насосная станция; 5 — избыточный ак-
тивный ил; 6 — циркулирующий актив-
ный ил; 7 — регенератор
нологической схеме различают аэротенки одноступенча-
тые, двухступенчатые и аэротенки с регенераторами.
На рис. 11.14 представлена технологическая схема
аэротенка, работающего на полную очистку. Прошедшая
аэротенк сточная вода вместе с активным илом поступа-
ет во вторичный отстойник, где активный ил отделяется
от очищенной сточной воды. Отделенный активный ил
снова перекачивается в канал перед аэротенком для
дальнейшего использования. Этот ил называется цирку-
ляционным. В процессе окисления им органического ве-
щества количество ила в связи с ростом микроорганиз-
мов и наличием органических загрязнений непрерывно
возрастает, поэтому часть ила приходится все время уда-
лять.
В самом начале процесса при смешении сточной жид-
кости с активным илом загрязнения сорбируются на ак-
тивном иле и частично окисляются, в результате чего
резко снижается биохимическая потребность сточной
f?8 Глава И. Сооружения для биологической очистки сточных bojj
жидкости в кислороде. По существу, загрязнения извле-
каются довольно быстро, примерно в течение 2 ч. Час-
тичная сорбция нерастворимых и коллоидных веществ
может происходить и при недостатке кислорода. На вто-
рой стадии процесса активный ил регенерируется, т. е«
восстанавливается его сорбционная способность, а так-
же окисляются задержанные ранее на иле загрязне-
ния. Скорость потребления кислорода на этой стадии
процесса значительно меньше, чем в первой. На третьей
стадии процесса идет нитрификация аммонийных солей,
скорость потребления кислорода здесь снова возрастает.
Одноступенчатые аэротенки имеют ряд недостатков.
В таких аэротенках нельзя интенсифицировать процесс
очистки стоков путем увеличения дозы активного ила,
так как с увеличением дозы ила наблюдается повышен-
ный вынос его из. вторичных отстойников, что приводит
к загрязнению очищенной воды. Кроме того, при залпо-
вом поступлении сточных вод, содержащих токсичные
примеси, может резко нарушиться жизнедеятельность
микронаселения активного ила или даже произойдет его
гибель. В обоих случаях нормальная работа аэротенка
нарушается на длительное время.
Сам ход потребления кислорода во времени при био-
химическом окислении в аэротенке свидетельствует о
том, что можно разделить сооружения на две части в
соответствии с фазами окисления. Если, например, по
местным санитарным условиям сточную жидкость мож-
но спустить в водоем без полной ее очистки, то конструк-
цию аэротенка можно рассчитать на продолжительность
пребывания в нем воды в соответствии с первой фазой
окисления. Такой аэротенк будет очищать сточную жид-
кость только частично (рис. 11.15). При частичной очист-
ке сточной жидкости сорбирующая способность актив-
ного ила восстанавливается дополнительной аэрацией в
резервуарах, называемых регенераторами.
Основные схемы очистки сточных вод
в аэротенках
В зависимости от способа подачи и распределения
воздуха аэротенки бывают с пневматической, поверхност-
ной (механической} аэрацией и с аэрацией смешанного
типа. В аэротенки с пневматической аэрацией воздух по-
| .61. Аэротенки
29»
дается воздуходувками и поступает в жидкость через
аэраторы, обычно фильтросного типа. Механическая аэ-
рация осуществляется специальными механическими аэ-
раторами, которые интенсивно перемешивают жидкость
и засасывают воздух из атмосферы. В отечественной и
зарубежной практике наибольшее распространение полу-
чила пневматическая аэрация, но для небольших устано-
вок применяют и механическую аэрацию.
Для полной биологической очистки бытовых сточных
вод или их смеси с производственными сточными водами
раньше чаще всего применяли обычные одноступенчатые
аэротенки (см. рис. 11.14). По сравнению с другими они
относительно просты в эксплуатации, но недостаточно
экономичны. В этих аэротенках очистка сточной жидко-
сти и регенерация активного ила осуществляются в од-
ном сооружении.
Аэротенки, работающие с регенераторами, обеспечи-
вают стабильность процесса биохимической очистки
сточных вод. Процесс извлечения загрязнений из воды
отделен от окисления их в активном иле, поэтому собст-
венно аэротенки проектируются на меньшее время пре-
бывания в них сточной воды, так как их задача — извле-
кать загрязнения. В регенераторах окисляются загряз-
нения, задержанные на активном иле. В них активный
ил находится более длительное время. Такой способ очи-
стки, когда в собственно аэротенках протекает первая
стадия процесса, а в регенераторе — вторая и третья
стадии, позволяет увеличить концентрацию загрязнений,
приходящуюся на ил. В аэротенке поддерживается обыч-
ная нагрузка на ил, в регенераторе она повышается.
Таким образом, средняя нагрузка на ил возрастает, и
эти сооружения работают более эффективно. Примене-
ние аэротенков с регенераторами позволяет уменьшить
общий строительный объем этих сооружений на 10—20%
по сравнению с объемом одноступенчатых аэротенков.
Средняя скорость процесса очистки в аэротенке мо-
жет быть повышена несколькими путями. Один из них—
дифференцированная подача воздуха по длине аэротен-
ка в количестве, необходимом для окисления органичес-
ких веществ. Однако в связи с трудностями такого рас-
пределения воздуха этот способ не получил распростра-
нения. Практически удовлетворительное выравнивание
2М
Глава 11. Сооружения для биологической очистив сточных мд
Рис. 11.16. Схема работы аэротенка-смесителя
Циркуляционный юг Циркуляционный кя
Рис. 11Л7. Схема работы двухступенчатых аэротенков
скорости потребления кислорода по всему аэротенку
можно обеспечить путем равномерного смешения вновь
поступающей сточной жидкости и активного ила со всей
массой воды, находящейся в аэротенке. Этот принцип
(разработан проф. Н. А. Базякиной) положен в основу
аэротенков-смесителей.
Смешение достигается децентрализованным впус-
ком и выпуском сточной жидкости и активного ила или
только впуском очищаемой жидкости (рис. 11.16). В пер-
вом случае вода и активный ил подаются в аэротенк
равномерно по всей длине; впуски расположены на рас-
стоянии 3—4 м друг от друга. Во втором случае сточная
вода подается рассредоточение по длине аэротенка (в
первую половину его длины), причем впускается она
дифференцированно в четырех точках; в первую (от на-
чала) — 10 % общего количества сточных вод, во вто-
§ 61. Аэротенки
рую и третью точки — по 35 %, в четвертую — 20 %. Ак-
тивный ил подается централизованно в начале аэротен-
ка. Воздух распределяется равномерно по длине аэро-
тенка.
Дифференцированная подача очищаемой воды в аэ-
ротенк улучшает кислородный режим в нем и сохраня-
ет во всех сечениях аэротенка постоянную нагрузку на
ил. Такая подача целесообразна также и при регенера-
ции активного ила. Эти аэротенки, как показала практи-
ка, экономичны и удобны в эксплуатации даже при по-
вышении концентрации загрязнений в воде, поэтому они
получили широкое распространение при очйстке произ-
водственных сточных вод. Наиболее полно дифференци-
рована подача активного ила в аэротенках-отстойниках,
объединяющих конструктивно два сооружения: аэро-
тенк-смеситель и вторичный отстойник.
Стадийность процесса биохимического окисления ор-
ганических веществ положена в основу ступенчатой очи-
стки сточных вод (рис. 11.17). В аэротенке первой сту-
пени завершается первая стадия очистки: сорбция орга-
нических загрязнений активным илом и окисление неко-
торой части задержанные загрязнений. Неполностью
очищенная сточная вода поступает в аэротенк второй сту-
пени, где происходит окончательная очистка воды. Двух-
ступенчатая очистка может осуществляться как с регене-
рацией, так и без нее. Обычно регенераторы предусмат-
ривают для каждой ступени очистки сточной воды. Сту-
пенчатую очистку целесообразно применять при высокой
концентрации загрязнений в сточных водах. В аэротен-
ках практически можно достичь полной степени очистки.
За рубежом применяют также схемы очистки по си-
стеме длительной аэрации, т. е. без прироста активного
ила. В этих аэротенках происходит не только очистка
воды, но и полное самоокисление активного ила, что
возможно при очень длительной аэрации. Используют
такие схемы только для станций небольшой пропускной
способности. При благоприятных местных условиях
можно предусматривать также частичную очистку сточ-
ных вод в аэротенках.
Для частичной очистки слабоконцентрированных
сточных вод применяют аэротенки с дозой активного
ила 0,5 г/л и продолжительностью аэрации до 3 ч. При
232
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
этих условиях БПК жидкости снижается всего на 60—
70 %; ил хорошо отстаивается и лучше уплотняется.
Очистка на этих аэротенках предусматривается без пред--
верительного осветления воды в отстойниках. Такая схе-
ма рекомендуется для малых станций и малоконцентри-
рованных сточных вод.
Методы расчета аэротенков
Расчетный объем аэротенков определяется количест-
вом поступающей на них сточной воды, ее загрязнен-
ностью, количеством и концентрацией подаваемого ак-
тивного ила и требуемым расходом воздуха. Количест-
венные соотношения между некоторыми из указанных
факторов связаны между собой эмпирической законо-
мерностью, установленной К- Н. Корольковым:
(La-Lt)Q La~Lt
KHd ’ KHd
(И.Н)
где V — количество воздуха, необходимого для снижения БПК
сточной воды, м8/ч; и La и Lt — БПК поступающей в аэротенк и
выходящей из аэротенка сточной воды, г/м3; /( — коэффициент ис-
пользования воздуха, г/м4; Н — высота слоя воды в аэротенке, м;
d — дефицит кислорода, т. е. недостаток в воде кислорода, необ-
ходимого для полного насыщения при данной температуре; Q —
расход поступающей в аэротенк сточной воды, м3/ч; D — количество
воздуха, необходимое для понижения БПК воды с La до Lh м3/ч
на 1 м3 очищаемой сточной воды.
При расчете аэротенка на неполную очистку предпо-
лагают, что весь подаваемый кислород воздуха потреб-
ляется органическими веществами и активным илом, т. е.
дефицит кислорода равен единице. Формула в таком слу-
чае приобретает вид
D = La — Lt/KH. (11.12)
Для полной биологической очистки принимают d=
= 0,5, Lt=O. Тогда
D = 2LJKH.
Так как W=Qt и W=FH (F— площадь аэротенка в
плане, м2, W — объем аэротенка, м3), то формулу можно
представить в виде
(La-Lt)F
KHd t
V
или — Kdt — La — Li.
F
(11.13)
Kdt
§'61. Аэротенки 233
Величина V/F, характеризующая количество воздуха
в 1 м3, которое должно быть подано в 1 ч на 1 м2 площа-
ди аэротенка, носит название интенсивности аэрации и‘
обычно обозначается через I.
Заменив величину La—Lt новым ее выражением, по-
лучим
D=lHH, (11.14)
t=2LaIKl. (11.14,а)
Для расчета аэротенка необходимо знать коэффици-
ент использования воздуха К, который зависит от кон-
струкции аэротенков и устройств, диспергирующих воз-
дух, состава и концентрации загрязнений сточной воды,
количества активного ила в аэротенке и от других фак-
торов. В среднем можно принимать, что при распреде-
лении воздуха фильтросами К=10-*-12 г/м4, при рас-
пределении дырчатыми трубами /С=6 г/м4.
Интенсивность аэрации зависит от условий насыще-
ния смеси сточной воды и активного ила кислородом, а
также от тщательности перемешивания их и поддержа-
ния во взвешенном состоянии. Следует иметь в виду,
что интенсивность аэрации обусловливает стоимость
всего сооружения: чем меньше интенсивность аэрации,
тем больше должны быть размеры сооружения, а сле-
довательно, тем выше его стоимость и меньше эксплуа-
тационные затраты на подачу воздуха, и наоборот. Оп-
тимальную интенсивность аэрации следует выбирать на
основании сравнительных технико-экономических под-
счетов.
Площадь аэротенка в плане можно определить по
формуле
F = QDH. (11.15)
Приведенные зависимости применимы для расчета
аэротенков, работающих с регенераторами и без них.
Если аэротенки проектируются на неполную очистку,
то продолжительность аэрации сточной жидкости опре-
деляют по формуле
где т —* коэффициент, зависящий от расчетного снижения БПКзд
2S4
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
При частичной очистке расход воздуха вычисляют
по формуле .(11.12) и под регенераторы выделяются
50 % объема аэротенков, определенного расчетом.
На кафедре канализации МИСИ им. В. В. Куйбыше-
ва были проведены экспериментальные исследования ра-
боты аэротенков с отдельной регенерацией, которые по-
зволили предложить метод расчета этих сооружений.
В аэротенках протекает процесс сорбции загрязнений
на активном иле, для которого требуется меньше вре-
мени, чем общее время, необходимое для переработки и
окисления всех загрязнений, содержащихся в воде и
иле. Объем собственно аэротенка определяется скорос-
тью сорбции, общий же объем системы — скоростью пе-
реработки всех загрязнений.
Экспериментальными исследованиями установлено,
что общее время переработки загрязнений t0 складыва-
ется из двух величин — времени пребывания смеси сточ-
ной жидкости с илом в аэротенке ta и времени пребыва-
ния ила в регенераторе tp, т. е.
1о = 1а "I" 1р •
где
la = ra/Q+ Си и tP = rp/Q,;
1Га и И7р — объемы аэротенков и регенераторов, м’; Q и Q„ — рас-
ходы сточных вод и возвратного ила, м’/ч.
Общий объем системы W=Wa + Wp будет наимень-
шим при наименьшем расходе возвратного ила, который
определяется из соотношения
Си __ —Лр
Q Др — Да
где th и ар — дозы ила в аэротенке и регенераторе, г/л; пр — при-
рост активного ила, г/л.
Из практики эксплуатации аэротенков известно, что
для оптимальной работы вторичных отстойников ал не
должно быть ниже 1—1,2 г/л; удовлетворительный кис-
лородный режим в регенераторе достигается при ар=
=5—6 г/л. Прирост ила пр обычно не превышает 0,1—
0,2 г/л. Таким образом, оптимальный объем возвратного
ила принимается равным 20—35 % расхода поступаю-
щей воды.
1,61. Аэротенк*
231
Для определения t0 получено соотношение
, Qb (БПКдост БПКоч)
0 = Он вр(1-3)р
где 3 — зольность ила; р — скорость переработки загрязнений, ко-
торая для обычных городских сточных вод может быть принята
равной 25—30 мг/(г-ч).
Проведенные исследования позволили также вычис-
лить время сорбции
_ 2,5 БПКпост
а“во,5 g БПК0Ч
Зная время to и ta, можно определить необходимое
время tp=t0—ta и, следовательно, требуемый объем
аэротенков и регенераторов по формуле
№ = /.(0в + 0и) + 'РСи. (Н-17)
Предложенный метод расчета аэротенков с отдель-
ной регенерацией позволяет более экономично проекта?
ровать аэротенки, при этом капитальные затраты на
строительство сооружений сокращаются на 25 % •
Метод расчета аэротенков
по СНиП 2.04.03-85
Период аэрации t, ч, в аэротенках-вытеснителях опре-
деляют по формуле
где L. и Lt — БПКволв, мг/л, поступающей в аэротенк сточной во-
ды и очищенной; а — доза ила, г/л (табл. 11.6); S — зольность ила,
Таблица 11.6. Оптимальные дозы ила в аэротенках
Тип аэротенка БПКлолн поступающей воды, мг/л Доза ила, г/л
Аэротенк-смеситель: 100—150
без регенераторов 3
с регенераторами Аэротенк-вытеснитель: 150—300 2—3,5
без регенераторов 100—150 3—5
с регенераторами 300—400 3,5—4,5
236
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
%; для городских сточных вод 5=0,3; р —удельная скорость окис-
ления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в I ч
A_n *4 Со_____( 1 \
Р-Рт 4C0 + KbC0+K0Lt U+Фв?
(11.19)
pm —максимальная скорость окисления, мг/(г-ч); Со — концентра -
ция растворенного кислорода, мг/л; Kl — константа, характеризую-
щая свойства органических загрязнений, мг БПКполн/л; Ко —кон-
станта, характеризующая влияние кислорода, мг Ог/л; <р — коэффи-
циент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г.
Период аэрации t, ч, в аэротенках-смесителях опре-
деляют по формуле
t= PmCoaH -S) [<Ce + KJ(£»-Z-t)+KLCo 1П'^’]Лг'
а
р =--------------
1000/ J — а '
(11.20)
Кг— коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешива-
ния; Кг =1,5 при полной биологической очистке до £/=15 мг/л;
Кг =1,25 при £/>30 мг/л.
Для городских и некоторых видов производственных
сточных вод величины рт, Ко, <р следует принимать
по табл. 11.7.
Степень рециркуляции активного ила в аэротенках
7? составит
п_ °
1000/7—а ’
(11.21)
где а — концентрация ила в аэротенке, г/л; / — иловый индекс, см’/г.
Формула справедлива при /<175 см3/г и а<5 г/л.
Обычно степень рециркуляции R должна быть не менее
0,3 для вторичных отстойников с илососами; не менее
0,4 для отстойников с илоскребами и не менее 0,6 при
самотечном удалении ила. Иловый индекс зависит от
нагрузки на ил (табл. 11.8).
Прирост активного ила п, мг/л, в аэротенках при
очистке городских сточных вод определяется по фор-
муле
П = 0,8В-[-К„£а, (11.22)
Где В — концентрация взвешенных веществ в сточной воде, посту-
пающей в аэротенк, мг/л; Кп“0,3—0,6 — коэффициент прироста.
£ 61. Аэротенки
287
Таблица 11.7. Параметры для расчета аэротенков
Вид сточных вод Максимальная скорость окисле- ния, мг БПКполн/<г * Константа вида органических загрязнений, мг БПКПолн/л Константа влия- ния кислорода, мг Ов/л Коэффициент ин- гибирования, г/г
Городские 85 33 0,625 0,07
Нефтеперерабатывающих за- водов: 1 система 33 3 1 >81 0,17
II > 59 24 1,66 0,16
Азотной промышленности 140 6 2,4 1,11
Целлюлозно-бумажной про. мышленности: сульфат-целлюлозное 125 59 1,5 0,16
производство сульфит-целлюлозное про- 72 67 1,7 0,17
изводство Первичной обработки шер- сти I ступень и > Дрожжевых заводов 32 6 232 156 33 90 1,66 0,16
Оргсинтеза 83 200 1,7 0,27
При проектировании аэротенков с регенераторами
продолжительность окисления загрязнении определяют
по формуле — Lg ~~ /?вр(1-3)р ’ (11.23)
Таблица 11.8. Значения илового индекса
Вад сточных вод Иловый индекс J, см3/г, при нагрузке на ил, мг/(г-сут)
100 200 I 300 400 500 600
Городские 130 100 70 80 95 130
Нефтеперерабатывающих заводов 120 70 80 120 160
Синтетического каучука 100 40 70 100 130
Комбинатов искусственного волок- на 300 200 250 280 400
Целлюлозно-бумажных комбинатов 220 150 170 200 220
Химкомбинатов азотной промыш- ленности 90 60 75 90 120
138
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных ВОД
где — степень рециркуляции активного ила, определяемая по фор-
муле (11.21); ар —доза ила в регенераторе, г/л;
ар^(-^~+0а: <п-24)
адоза ила в аэротенке, r/л; р<— удельная скорость окисления,
определяемая по формуле (11.19) при дозе ила ар.
Продолжительность обработки воды в аэротенке t, ч,
определяют по формуле
*a=-S-,gTL (П.25)
a Lf
Продолжительность регенерации /р, ч, составит
— 1ц-
Объем аэротенка, м3, будет равен
^a = M‘ + «)Q. (И .26)
где Q — расчетный расход сточных вод, мэ/ч.
Объем регенератора, м3, составит
Wp^tpRQ. (11.27)
Конструкция аэротенков
В отечественной практике получили распространение
аэротенки с пневматической аэрацией, которые представ-
ляют собой длинные железобетонные резервуары, состо-
ящие из нескольких секций. Число секций зависит от
количества поступающей на очистную станцию сточной
воды. Каждая секция разделена на коридоры продоль-
ными перегородками, не доходящими с одной стороны до
поперечной стены резервуара. По этим коридорам пос-
ледовательно из одного в другой проходит сточная вода.
Поперечное сечение коридора аэротенков бывает прямо-
угольным или квадратным. Отношение ширины коридо-
ра к рабочей глубине принимается от 1:1 до 1:2.
Необходимый для нормальной работы аэротенков
воздух подается компрессорами или воздуходувками под
соответствующим давлением по воздуховодам. Различают
мелкопузырчатую, среднепузырчатую и крупнопузыр-
чатую аэрацию. При мелкопузырчатой аэрации круп-
ность пузырьков воздуха составляет 1—4 мм, при сред-
непузырчатой—5—10 мм, при крупнопузырчатой — бо-
лее 10 мм. К мелкопузырчатым относятся керамические,
$ 61. Аэротенки
Рис. 11.18. Распределение воздуха
в аэротенке перфорированными
трубами (а) и фильтросными пла-
стинами (б)
/ — воздуховоды; 3, 4 — стояки; 3 —
перфорированная труба; 5 —воздуш-
ный канал; 6 — фильтросные пластины
тканевые и пластиковые аэраторы, а также аэраторы
форсуночного и ударного типов, к среднепузырчатым —
перфорированные трубы, щелевые аэраторы и др.; к
крупнопузырчатым — открытые снизу вертикальные тру-
бы, а также сопла.
На рис. 11.18 показано распределение воздуха пер-
форированными трубами и фильтросными пластинами.
Обычно воздух в перфорированные трубы или под филь-
тросные пластины поступает из стояков, которые отхо-
дят от основного магистрального воздуховода, распола-
гаемого на продольной стенке аэротенка. Перфориро-
ванные трубы помещают с одной стороны аэротенка для
обеспечения циркуляции потока в поперечном сечении.
Отверстия в них диаметром 2—2,5 мм расположены на
расстоянии 10—15 см друг от друга. Более целесообраз-
но применять фильтросные пластины, так как в этом слу-
чае поступающий воздух распыляется на мелкие пузырь-
ки, что повышает равномерность распределения и коэф-
фициент использования воздуха. Фильтросы располагают
в один или несколько рядов обычно с одной длинной
стороны коридора аэротенка. Их заделывают или в об-
щий подфильтросный канал, устраиваемый в днище аэ-
ротенка, или в специальные съемные ящики. Практика
эксплуатации действующих станций показывает, что
фильтросы лучше заделывать в общий фильтросный ка-
нал, разделенный перегородками на отдельные секции.
Подавать воздух нужно по стоякам, обслуживающим
подфильтросный канал. Один стояк может обслужить
20—40 м длины подфильтросного канала. Фильтросные
пластины с течением времени загрязняются частицами
пыли, волокнистыми веществами, ржавчиной, окалиной;
поры могут зарастать бактериальной пленкой. В связи
с этим увеличивается сопротивление проходу воздуха
через фильтросные пластины и повышается необходи-
ЫОу
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
мая мощность воздуходувок. Фильтросные пластины мо-;
жно регенерировать. Регенерируют их обычно на месте,
не снимая с канала. Правилами технической эксплуата-
ции канализации фильтросные пластины рекомендуется
очищать металлическими щетками, промывая их 30 % -
нцм раствором соляной кислоты. Эти методы очистки
несколько восстанавливают проницаемость пластин, но
на короткий срок, поэтому в среднем через семь лет
фильтросные пластины полностью заменяют.
Во ВНИИ ВОДГЕО испытаны пористые керамичес-
кие трубы диаметром 300 мм. Пористая труба состоит
из секций длиной по 500 мм, соединенных между собой
на резиновых кольцевых прокладках. Концы трубы гер-
метизируют заглушками, имеющими в центре отверстия
для натяжного стержня, которым уплотняют стыки и
крепят секции аэратора. Натяжной стержень имеет на
концах резьбу и натяжные гайки. Воздух в аэратор по-
дается по стояку, который присоединен к тройнику с
приваренными к нему фланцами, соответствующими раз-
мерам пористой трубы. Трубу через каждые 3—5 м при-
тягивают к желобу проволочными хомутами, продетыми
в анкерные петли.
В ряде стран в конструкциях аэраторов используют
пористые пластики и синтетические ткани. По конструк-
ции тканевые аэраторы бывают рамные, тарельчатые и
решетчатые. Достоинством тканевых аэраторов по срав-
нению с керамическими диффузорами является возмож-
ность их полной регенерации при промывке.
Представляет интерес схема подачи воздуха «по си-
стеме крупных пузырей», осуществленная на станции
Ашер (Франция). Воздух подают через трубы, опущен-
ные вниз и открытые снизу. В воду поступают крупные
пузыри воздуха. При этой схеме используется кислород
не только сжатого, но и атмосферного воздуха за счет
бурного перемешивания. При этом расход воздуха воз-
растает незначительно и устраняются трудности, которые
связаны с эксплуатацией аэротенков, оборудованных
фильтросными пластинами и диффузорами.
Аэротенки-смесители широко применяют для очистки
высококонцентрированных (БПКполн ДО 1000 мг/л) сточ-
ных вод и городских сточных вод со значительной при-
месью промышленных сточных вод. В них обеспечива-
J-61. Аэротенки
261
ются рассредоточенная подача воды и активного ила и
рассредоточенный отвод иловой смеси, благодаря чему
происходит моментальное перемешивание сточных вод
и активного ила, поддерживаются постоянными состав
иловой смеси и скорость процесса окисления в аэротен-
ке. При двухступенчатой схеме работы аэротенков при
очистке высококонцентрированных сточных вод в каче-
стве первой ступени применяют аэротенки-смесители, а
на второй ступени — аэротенки-вытеснители. Союзводо-
каналпроект разработал серию типовых проектов аэро-
тенков-смесителей различной пропускной способности.
В аэротенки-вытеснители в отличие от аэротенков-
смесителей и аэротенков промежуточного типа сточная
вода поступает в коридор аэротенка с торца и переме-
щается медленно к торцу противоположной стороны. Для
активного перемешивания вновь поступившей сточной
воды с содержимым аэротенка подается воздух. При не-
значительных колебаниях расхода сточных вод и отсут-
ствии в них токсичных веществ предпочтительнее приме-
нять аэротенки-вытеснители вместо аэротенков-смесите-
лей, так как они проще в эксплуатации и имеют меньший
объем. Типовые проекты аэротенков-вытеснителей
разработаны ЦНИИЭП инженерного оборудования.
Существуют конструкции аэротенков с механической
и низконапорной аэрацией. Эти системы распростране-
ны в отечественной практике главным образом на стан-
циях малой и средней производительности.
Конструкции механических аэраторов, устанавливае-
мых в аэротенках, весьма различны. Принцип их работы
заключается в том, что вместе с механическим переме-
шиванием содержимого в аэротенке в воду засасывается
воздух. Механические аэраторы можно классифициро-
вать следующим образом:
1) по принципу действия — импеллерные (кавитаци-
онные и поверхностные);
2) по плоскости расположения оси вращения рото-
ра— с горизонтальной и вертикальной осью вращения;
3) по конструкции ротора — конические, дисковые,
цилиндрические, колесные, турбинные и винтовые.
Наиболее широкое распространение получили аэра-
торы поверхностного типа, особенностью которых явля-
ется незначительное погружение их в сточную воду и не-
242
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
посредственная связь ротора с атмосферным воздухом.
К ним относятся аэраторы типа «Симплекс», щетки Кес-
еенера, дисковые и др.
Поверхностный турбинный аэратор (рис. 11.19, а) со-
стоит из собственно аэратора (центробежного ротора),
электродвигателя и редуктора. При вращении ротора
лопасти отбрасывают воду к периферии, создается гид-
равлический прыжок и происходит интенсивный пере-
нос кислорода воздуха в воду. Снизу к ротору подсасы-
вается жидкость, в результате чего интенсивно насыща-
ется кислородом весь объем аэротенка.
В пневмомеханических аэраторах (рис. 11.19,6) осу-
ществляется принудительная подача воздуха. Сжатый
воздух, подаваемый под крыльчатку, дробится и переме-
шивается во всем объеме аэротенка.
Представляет интерес конструкция механического
аэратора дискового типа со стабилизатором, особенно
когда аэротенк совмещен со вторичным отстойником в
одном блоке. Аэратор развивает как гидродинамический
напор, обеспечивающий перемешивание воды в аэротен-
ке, -так и гидростатический, Обусловливающий образова-
ние воронки и доступ воздуха в межлопастное простран-
ство аэратора. Гидростатический напор, развиваемый
аэратором, может быть использован и для возврата ак-
тивного ила из вторичного отстойника. Возврат ила осу-
ществляется за счет разности уровней воды в межлопа-
стном пространстве аэратора и вторичном отстойнике
(рис. 11.20).
Четырехкоридорный аэротенк может работать с от-
дельной регенерацией ила и без нее (рис. 11.21). Если
аэротенк работает без отдельной регенерации, то сточ-
ная вода из первичных отстойников поступает в распре-
делительный канал 1 перед аэротенками, затем при от-
крытом шибере на водосливе 2 проходит через аэротенк
и по каналу 5 — в распределительный канал 8 за аэро-
тенками, после чего подается через водослив или затоп-
ленное отверстие 10 в коридор 7. Возвратный ил из вто-
ричных отстойников подается в коридор 1 по трубопро-
воду. Иловая смесь, пройдя последовательно коридоры
1, II, III и IV, дюкером отводится во вторичные отстой-
ники.
Если аэротенк работает с 25 %-вой регенерацией ила,
$ 61» Аэротенки
243
Рис. 11.19. Аэратор механический
поверхностный типа МП (а) и
пневмомеханический типа ПМ (б)
1 — плита; 2 — редуктор; 3 — муфта;
4 — вал; 5 — турбина; 6 — воздухорас-
пределитель; 7, 8 — роторы с двумя
рядами лопаток; 9 — приводной элект-
родвигатель
Рис. 11.20. Схема использования механического аэратора дискового
типа со стабилизатором потока для подачи ила из отстойника
/ — аэратор; 2 — зона отстаивания; 3 — трубопровод возвратного активного
ила; 4 — стабилизатор потока
244
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод*
Рис. 11.21. Четырехкоридориый
аэротенк
/ — распределительный канал пе-
ред аэротенками; 2, 3, 7. 10 — во-
досливы; 4 — шибер на канале;
5 — средний канал; 6 — дюкер; в —
распределительный канал за аэро-
тенками; 9 — трубопровод возврат-
ного активного ила
Рис. 11.22. Схема аэроакселатора
1 —• подача сточной жидкости; 2 — зо-
на аэрации; 3 — циркуляционная зона;
4 — слой взвешенного осадка; 5 —тру-
бопровод избыточного активного ила;
6 — эона отстаивания; 7 — воздухоотде-
литель; 8 — переливные окна; 2— ме-
ханический турбоаэратор; 10 — трубо-
проводы пеногашения; 11 — раздели-
тельная перегородка (перфузор); /2 —
водосборный лоток; 13 — трубопровод
очищенной воды; 14 — перегородка воз-
духоотделителя; 15 — юбка перфузо-
ра; 16 — дырчатый воздуховод для
взмучивания осадка; 17 — дырчатый
воздуховод для подсоса ила; 18 —
струенаправляющий козырек; 19 —>
фильтросные пластины; 20 — придон-
ная щель
то сточная вода из канала I через водослив (или за-
топленное отверстие) 2 подается в начало коридора II.
Возвратный ил по трубопроводу подается в коридор I.
В этом случае коридор I называется регенератором, а
коридоры — II—IV — собственно аэротенком. Если реге-
нерация ила 25 %-ная, то для нее отводится 25 % рас-
четного объема аэротенков (коридор I); при 50 %-ной
регенерации — 50 % расчетного объема аэротенков (ко-
ридоры I и II), при 75 %-ной регенерации — 75 % рас-
четного объема аэротенков (коридоры I—III). При
50 % -ной регенерации ила сточная вода подается в нача-
ло коридора III через водослив 7, а иловая смесь отво-
дится в конце коридора IV дюкером. При 75 %-ной ре-
генерации ила сточная вода подается в коридор IV через
водослив 3. Под регенерацию ила отводятся коридоры
I—III.
Аэроакселатор, разработанный НИКТИ ГХ, являет-
ся разновидностью аэротенка-отстойника (11.22). Сточ-
ные воды поступают в нижнюю часть зоны аэрации. По-
даваемый в эту зону воздух создает в ней циркуляцию
I (И. Аэротенки
24₽
Рис. 11.23. Аэротенк с неравномерно рассредоточенным впуском
сточной воды
/ — подающий трубопровод; 2 — верхний канал осветленной воды; 3—распре-
делительный лоток осветленной воды; 4 — перепускные отверстия между ко-
ридорами; 5 — щитовые затворы с регулируемым водосливом; 6 — воздуховод;
7 — пористые керамические трубы; 3—водослив для выпуска иловой смеси;
9 — отводящий лоток очищенной воды; 10 — подача активного ила в аэротенк
и вызывает подсос иловой смеси из отстойника. Из зоны
аэрации иловая смесь через воздухоотделитель поступа-
ет в отстойник. Выпавший ил через щель возвращается
в зону аэрации, а сточные воды проходят через слой
взвешенного осадка, поступающего в отстойную зону,
а далее в сборный кольцевой лоток.
Укрводоканалпроектом разработаны типовые проек-
ты аэроакселаторов диаметром 18 и 24 м с пневмомеха-
нической и пневматической аэрацией.
В последние годы применяют аэротенки с неравно^
мерно рассредоточенным впуском сточной воды (рис»
IM Глава И. Сооружения для биологической очистке.срочных во/)
Рис. 11.24. Аэротенк-осветлитель с наклонными (а) и вертикальны-
ми (б) боковыми стенками
/ — эона аэрации; 2 —переливные окна; 3 — козырек; 4 —зона осветления j
5 — лоток; 6 — трубопровод избыточного ила; 7 — циркуляционная щель; 8 —
трубопровод подачи воздуха в щель; 9 — зуб; 10 — перфорированный трубо*
провод подачи сточной воды; // — аэратор; 12 — перегородка; /3 —зона дега-
зации; 14 — шибер
11.23). Их конструкция позволяет поддерживать высо-
кую концентрацию активного ила. Аэротенки имеют про-
дольные лотки для впуска сточной воды, оборудованные
подвижными водосливами, обеспечивающими неравно-
мерный впуск воды в аэротенк. Высокая доза активного
ила позволяет уменьшить объем аэротенка на 15—30 %.
Благодаря подаче воды пропорционально концентрации
активного ила сохраняется постоянной по длине соору-
жения скорость окисления загрязнений.
§61. Аэротенки
247
Рис. 11.25. Схема противоточного аэротенка
/ — зона аэрации: 2 —зона эрлифтной циркуляции; 3— впускные окна; 4-^
козырьки; 5 — по л у погружная перегородка; 6— струенаправляющие лопатки;
7 — перегородки; 8 — зона отстаивания; 9 — водосборный лоток; 10 — воронки;
// — винтовые крепления; 12 — иловые эрлифты; 13 — циркуляционные щели;
14 — мелкопористые пневматические аэраторы; 15 — решетки из дырчатых труб
ЦНИИЭП инженерного оборудования разработаны
типовые проекты двухкоридорных аэротенков с неравно-
мерно рассредоточенным впуском сточной воды и пере-
менным объемом регенерации в блоке с вторичными го-
ризонтальными отстойниками.
Аэротенки-осветлители проектируют в виде прямо-
угольных в плане резервуаров с наклонными (рис.
11.24, а) или вертикальными боковыми стенками (рис.
11.24,б). Конструкция этих аэротенков-осветлителей по-
зволяет уменьшить общий объем сооружений биологиче-
ской очистки за счет сокращения продолжительности
аэрации до 3—5 ч и исключения вторичных отстойников.
Сточная вода поступает по перфорированному трубо-
проводу, расположенному в нижней части зоны аэрации,
где происходят ее смешение с активным илом и аэра-
ция. Иловая смесь через переливные окна поступает в
зону осветления, движется вдоль разделительных пере-
городок вниз к щелям и разделяется на два потока. Один
поток через щель возвращается в зону аэрации, а другой
248
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
Рис. 11.26. Аэроокислитель радиального типа диаметром 16 м
/ — трубопровод циркулирующего ила; 2 — периферийный лоток; 3 —полупо-
гружная перегородка; 4 —радиальные лотки; 5 — приемная чаша; 6 — аэраци-
онный мост; 7 — электродвигатель; 8 — трубопровод очищенной жидкости; 9 —
аэратор; 10 — трубопровод выпуска осадка; И — подающий лоток; 12 — редук-
тор; /3 —щелевые отверстия отстойника
поток, двигаясь вверх, создает взвешенный слой актив-
ного ила.
Во ВНИИ ВОДГЕО разработана конструкция проти-
воточного аэротенка, в котором обеспечивается длитель-
ный контакт иловой смеси с пузырьками воздуха за счёт
§ 61. Аэротенки
249
создания противоточного движения воды и воздуха, что
значительно повышает эффект использования кислорода.
Противоточный аэротенк (рис. 11.25) состоит из трех
зон: аэрации, эрлифтной циркуляции и отстаивания.
В нижней части зоны аэрации расположены мелкопори-
стые пневматические аэраторы. Струенаправляющие ло-
патки с винтовыми креплениями обеспечивают равно-
мерное распределение сточной воды по ширине зоны аэ-
рации.
Зона эрлифтной циркуляции отделена от зоны аэра-
ции полупогруженной перегородкой и имеет решетку из
дырчатых труб. В центральной части зоны аэрации рас-
положена зона отстаивания и отделена от нее перего-
родками с циркуляционными щелями и впускными окна-
ми с козырьками.
Сточная вода подается в верхнюю часть зоны аэра-
ции, где создается нисходящее движение ее вследствие
циркуляции между зоной эрлифтной аэрации, создава-
емой эрлифтом. Нисходящее движение воды и восходя-
щее движение воздуха создают противоток, вследствие
чего обеспечивается длительный контакт иловой смеси
с пузырьками воздуха.
Иловая смесь через впускные окна непрерывно посту-
пает в отстойную зону, где она разделяется. Часть ило-
вой смеси через щели возвращается в зону аэрации, дру-
гая часть смеси поднимается вместе с водой и образует
взвешенный фильтр. Граница раздела осветленной воды
и взвешенного ила обеспечивается непрерывным отсосом
ила эрлифтами через воронки. Осветленная вода через
зубчатые водосливы собирается водосбросным лотком.
Для очистки сточных вод применяют аэроокислители
(рис. 11.26), в которых совмещены аэротенк, оборудо-
ванный механическими аэраторами, и вторичный отстой-
ник. Аэротенк работает в режиме длительной аэрации,
при которой происходят минерализация активного ила
и нитрификация сточных вод. Неотстоенные сточные во-
ды подаются по периферийному лотку в аэрационную
секцию, где они смешиваются в спиралеобразном движе-
нии с иловой смесью, которая приводится в движение и
аэрируется турбинными аэраторами. Из аэрационной
секции иловая смесь через щелевые отверстия попадает
в отстойник с периферийной подачей сточных вод. Освет-
259
Глава II. Сооружения для биологической очистки сточных вод
ленная вода собирается центральной чашей и отводится.
Ил по иловой трубе удаляется в насосную станцию, от-
куда циркуляционный активный ил возвращается в аэра-
ционную секцию, а избыточный — на обезвоживание.
Известны конструкции аэротенков с пластмассовой
загрузкой — биотенки, в которых процесс биологической
очистки протекает как с использованием свободно пла-
вающего активного ила, так и пленки, наращиваемой на
загрузочном материале. Загрузка имеет вид кассет или
блоков из жестких пластмассовых или гибких рулонных
материалов. Биотенки рекомендуется применять для очи-
стки высококонцентрированных сточных вод.
На рис. 11.27 показана конструкция биотенка, разра-
ботанная кафедрой канализации ЛИСИ совместно с
Ленводоканалпроектом. Биотенк выполнен на базе аэро-
тенка коридорного типа с низконапорной аэрацией. Пер-
пендикулярно продольным стенкам аэротенка установ-
лены кассеты, на которые натянута перфорированная ви-
нипластовая пленка. Часть кассет установлена над
аэраторами.
В отечественной практике наибольшее распростране-
ние получили аэротенки с пневматической аэрацией.
Однокоридорные аэротенки обычно применяют на
очистных станциях небольшой пропускной способности
при работе по схеме без регенераторов, когда отстоен-
ная вода и возвратный активный ил подаются в верхо-
вую часть коридора. Распределительный канал отстоен-
ной воды расположен с верховой стороны коридора, а
распределительный канал иловой смеси — с низовой сто-
роны. Двухкоридорные аэротенки целесообразно приме-
нять при регенерации активного ила, когда объем реге-
нератора составляет 50 % общего объема сооружений, а
также при небольших и средних пропускных способно-
стях станции аэрации. Трехкоридорные аэротенки более
приемлемы для работы без регенерации ила.
Наиболее гибкими, допускающими любую схему ра-
боты, являются четырехкоридорные аэротенки. Такие
аэротенки построены на Курьяновской и Люберецкой
станциях аэрации (Москва).
На рис. 11.28 показан типовой четырехкоридорный
аэротенк, разработанный ЦНИИЭП инженерного обо-
рудования. Длина коридора 84 м. Коридоры аэротенка
$ 6>. Аэротенки
Рис. 11.27. Конструкции коридор-
ного биотениа с низконапорной
аэрацией
/ — подача сточных вод; 2 — подача
воздуха; 3— основная за грузна; 4—
загрузка над аэратором; 5 — аэратор;
i — направляющие; 7 — скоба
Рис. 11.28. Типовой четырехкоридорный аэротенк, разработанный
ЦНИИЭП инженерного оборудования
/ — распределительный лоток; 2 — трубопровод опорожнения аэротенков и
вторичных отстойников; 3 — камера задвижек опорожнения; 4 —лоток актив*
ного ила; 5 — регенераторы; 6 ~ аэротенки; 7. щитовые затворы
5-6
Ж
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
могут быть шириной 4, 5, 6 и 9 м. При ширине коридора
4 и 5 м рабочая глубина аэротенка составляет 3,2 и 4,4 м,
а при ширине 6 и 9 м — 4,4 и 5 м. Такой аэротенк рабо-
тает по принципу аэротенка-вытеснителя.
Аэротенк может работать с 25 % -ной регенерацией
ила, когда сточная вода подается в начало коридора II
из верхнего канала осветленной воды, а регенератором
Служит коридор I, куда подается циркулирующий (воз-
вратный) активный ил по трубопроводу. При 50 %-ной
регенерации ила сточная вода подается в начало кори-
дора III из нижнего канала осветленной воды.
Воздух диспергируется с помощью фильтросных пла-
стин, уложенных в бетонных каналах, которые устраива-
ют в дне аэротенка вдоль продольной стенки его коридо-
ра. В коридорах I и II укладывают по три ряда филь-
тросных пластин, а в коридорах III и IV — по два ряда.
Для удаления воды из подфильтросных каналов в пе-
риод пуска воздуходувок в работу служат водовыброс-
ные стояки диаметром 60 мм. Для предотвращения вы-
падения взвешенных веществ и активного ила в верх-
нем и нижнем каналах осветленной воды, а также в рас-
пределительном канале вторичных отстойников воздух
подается через воздушные стояки диаметром 33,5 мм.
Фирмой «Дегремон» (Франция) разработано не-
сколько конструкций, совмещающих аэротенк коридор-
ного типа со вторичным отстойником, называемых окси-
контактом. Осветленная сточная вода подается в аэра-
ционную часть (аэротенк), из которой иловая смесь
направляется в отстойную часть (вторичный отстойник).
Воздух распределяется равномерно по всей площади аэ-
ротенка с помощью аэраторов «Вибрэйр», вмонтирован-
ных в днище. Вследствие аэрации происходит подсос
{возврат) активного ила, отделившегося в отстоенной
части. Избыточный активный ил периодически удаляют.
При проектировании аэротенков необходимо рассчи-
тывать воздуховоды и подбирать компрессоры или воз-
духодувки в соответствии с расходом воздуха и необхо-
димым давлением. При расчете воздуховодов подбирают
диаметры труб и определяют потери напора в них. Диа-
метр воздуховодов выбирают в соответствии с оптималь-
ными скоростями движения воздуха, которые принима-
ют в общем и распределительном воздуховодах 10—
$' 61. Аэротенки
iss
15 м/с, в воздуховодах небольшого диаметра, подающих
воздух в лоток под фильтросы,—4—5 м/с.
Циркуляционные окислительные каналы
Для биологической очистки небольших объемов сточ-
ных вод все более широкое распространение находят
циркуляционные окислительные каналы .(ЦОК). ЦОК
обычно устраивают замкнутой О-образной формы в плат
не при расходе сточных вод до 1400 м3/сут. Они могут
обеспечить полную биологическую очистку с БПК и кон-
центрацией взвешенных веществ в очищенных водах до
25 мг/л.
Перед поступлением в ЦОК сточная вода проходит
решетку с прозорами 10—16 мм. Из ЦОК иловая смесь
направляется в отстойник, откуда избыточный ил пода-
ется на иловые площадки, а возвратный ил — снова в
ЦОК.
ЦОК следует проектировать на проточный режим.
Иловая смесь в канале обычно аэрируется механичес-
ким роторным аэратором. Для очистки бытовых сточных
вод объем канала определяется из условия 0,3 м3 на од-
ного жителя. Расчетная глубина канала 1 м, продолжи-
тельность пребывания воды не менее 1,5 сут, концентра-
ция активного ила 4 г/л.
Вторичный отстойник проектируют обычно вертикаль-
ного типа с продолжительностью отстаивания 1,5 ч. Пло-
щадь иловых площадок определяют из условия 0,38 м2
на одного жителя. Дренажные воды желательно направ-
лять в ЦОК для очистки.
Наиболее стабильно ЦОК работают в южных райо-
нах и в средней полосе СССР. Имеется опыт примене-
ния ЦОК для очистки сточных вод мясокомбинатов и
кожевенных заводов.
Окситенки
Окситенк является высокоэффективным сооружением,
в котором происходит интенсивный процесс биологичес-
кой очистки сточных вод с применением технического
кислорода и высоких концентраций активного ила (рис.
11.29).
«4
Глава II. Сооружения для биологической очистки сточных вод
Рис. 11.29. Окситенк
/ — продувочный трубопровод; 2 и
5 —задвижки с электрическим при-
водом; 3 — электродвигатель; 4 —
турбоаэратор; 6 — герметическое
перекрытие; 7 — трубопровод пода-
чи кислорода; 8 — вертикальные
стержни; 9 — сборный лоток; /О —
труба для сброса избыточного ила;
// — круглый резервуар; 12 — ци-
линдрическая перегородка; /3 —
зона аэрации; 14 — скребок; 15 —
окна для поступления возвратного
ила в зону аэрации; 16 — окна для
перепуска иловой смеси из зоны
аэрации в илоотделитель; /7 —тру-
ба для подачи сточной воды в зо-
ну аэрации; 18 — илоотделитель;
19 — труба отвода очищенной воды
Конструктивно окситенк выполнен в виде резервуа-
ра круглой формы в плане с цилиндрической перегород-
кой, которая разделяет весь объем на зону аэрации
((центральная часть) и илоотделитель (по периферии).
В средней части цилиндрической перегородки устроены
окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в
илоотделитель, в нижней части перегородки — окна для
поступления возвратного ила в зону аэрации.
Зона аэрации оборудована герметическим перекрыти-
ем, на котором устанавливается электродвигатель тур-
боаэратора. На перекрытии смонтированы трубопровод
подачи кислорода и продувочный трубопровод с электро-
задвижками.
Илоотделитель оборудован перемешивающим устрой-
ством, которое представляет собой радиально располо-
женные решетки из вертикальных стержней d=30—
60 мм, размещенных на расстоянии 300 мм друг от дру-
га. В нижней части решеток шарнирно подвешен скре-
бок. Илоотделитель работает со взвешенным слоем ак-
тивного ила, уровень стабилизируется автоматически пу-
тем сброса избыточного ила через трубу.
$ 61. Аэротенки Wr
Сточная вода поступает в зону аэрации по трубе. Под
воздействием скоростного напора, развиваемого турбо-
аэратором, иловая смесь через окна попадает в илоот-
делитель. Благодаря направляющим щиткам жидкость
в илоотделителе медленно движется по окружности, что
в сочетании с перемешиванием значительно интенсифи-
цирует процесс отделения и уплотнения ила. Очищенная
вода проходит сквозь слой взвешенного активного ила,
доочищается от взвешенных и растворенных органичес-
ких веществ, поступает в сборный лоток и отводится по
трубе. Возвратный активный ил опускается по спирали
вниз и через окна попадает в камеру аэрации. Окситенк
оборудуется системой автоматизации, обеспечивающей
подачу кислорода в зону аэрации в строгом соответствии
со скоростью его потребления. Система автоматически
поддерживает заданную концентрацию растворенного
кислорода в иловой смеси окситенка при любых измене-
ниях состава, концентрации или расхода сточной воды.
Достоинства окситенка — высокая эффективность ис-
пользования подаваемого кислорода, значительное-сокра-
щение общего объема сооружения в связи с двухцеле-
вым использованием объемов илоотделителя, а также
автоматическое регулирование подачи кислорода в соот-
ветствии со скоростью его потребления.
Благодаря значительному запасу растворейного кис-
лорода в иловой смеси, поступающей в илоотделитель, и
ее перемешиванию в циркуляционной зоне одновремен-
но и интенсивно протекают два процесса — биологиче-
ское окисление и разделение иловой смеси. В зоне взве-
шейного фильтра также одновременно протекают два
процесса — осветление очищенной воды и доокисление
оставшихся органических веществ.
Оптимальными параметрами технологического режи-
ма очистки сточных вод в окситенках являются: концен-
трация растворенного кислорода 10—12 мг/л (в аэротен-
ках 2—4 мг/л), доза ила 6—8 г/л (в аэротенках 2,5—
3 г/л), период аэрации (включая пребывание в илоот-
делителе) 2,5—3 ч (в аэротенках 16—20 ч). Эффектив-
ность использования кислорода в окситенках 90—95 %v
При этом окислительная мощность окситенков выше,
чем аэротенков, в 5—6 раз; капитальные затраты мень*.
ше в 1,5—2 раза; эксплуатационные — в 2,5—3 раза.
ЙИ
Глава 1L Сооружения для биологической очистки сточных вод
Разработана также конструкция секционированного
окситенка-вытеснителя с отдельным вторичным отстойни-
ком. Он представляет собой герметический прямоуголь-
ный резервуар, разделенный на четыре—шесть секций
Поперечными перегородками, в которых имеются отвер-
стия для пропуска иловой смеси и газа. На перекрытии
расположены механические аэраторы и стояк для выбро-
са газа. Сточная вода, циркуляционный ил и кислород
подаются в первую секцию, последовательно переходят
из секции в секцию и из последней секции иловая смесь
по трубе поступает во вторичный отстойник.
§ 62. Вторичные отстойники и илоуплотнители
Сточная вода, обработанная на станциях с биологи-
ческой очисткой, содержит активный ил (после аэротен-
ков) или отработавшую биологическую пленку (после
биофильтров). Для выделения из сточной воды этих масс
применяют вторичные отстойники, которые как и первич-
ные подразделяются на горизонтальные, вертикальные,
радиальные. Для очистных станций небольшой пропуск-
ной способности обычно применяют вертикальные, а для
средних и больших станций — горизонтальные и ради-
альные отстойники. Продолжительность отстаивания и
максимальную скорость движения сточной жидкости в
Отстойниках принимают в зависимости от назначения
отстойника. По конструкции вторичные вертикальные
отстойники не отличаются от первичных. Расчет и про-
ектирование их проводятся в соответствии со СНиП
2.04.03-85.
Осадок из вторичных отстойников всех типов удаля-
ют под гидростатическим напором не менее 0,9—
1,2 м. Объем иловой камеры принимают равным объему
выпадающего осадка: для вторичных отстойников после
биофильтров — за период не более 2 сут, а для вторич-
ных отстойников после аэротенков — не более 2 ч.
На крупных очистных станциях широкое распростра-
нение получили радиальные вторичные отстойники. Мос-
ПодоканалНИИпроект разработал типовые вторичные
радиальные отстойники из сборного железобетона. От-
стойник диаметром 24 м показан на рис. 11.30. Смесь
$ 62. Вторичные отстойники и илоуплотнители
257
План
Рис. If.30. Вторичный радиальный отстойник из сборного железо-
бетона
/ и // — подводящий и отводящий трубопроводы; 2 —лкж-лаз; 3—металли-
ческий направляющий цилиндр; 4 —сборный желоб; 5 — илосос: б—«трубопро-
вод возвратного активного нла; 7 — трубопровод опорожнения; 3 —датчики
уровня нла; 9 — труба для электрокабеля; 10 — выпускная камера
256
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
сточной воды и активного ила по подводящему трубо-
проводу диаметром 1200 мм направляется в центральное
распределительное устройство, которое представляет со-
бой вертикальную трубу, переходящую в расширяющийся
раструб, оканчивающийся ниже уровня воды в отстойни-
ке. Выходя из распределительного устройства, смесь по-
падает в пространство, ограниченное стенками направ-
ляющего цилиндра высотой 1,3 м, который обеспечивает
заглубленный выпуск иловой смеси в отстойную зону.
Осветленная вода собирается через водослив сборным
кольцевым лотком, из которого поступает в выпускную
камеру. Активный ил, осевший на дно отстойника, уда-
ляется в иловую камеру самотеком под гидростатичес-
ким напором с помощью илососа.
Вторичный горизонтальный отстойник применен на
станции аэрации г. Зеленограда. Сточная жидкость по-
дается по трубопроводу и распределяется по ширине ко-
ридора через затопленные щели. Осветленная вода со-
бирается через зубчатый водослив в лоток, из которого
отводится трубой.
В начале отстойника имеется иловой приямок, куда
сгребается выпавший активный ил скребками, прикреп-
ленными к цепям, которые приводятся в движение от
электродвигателя через редуктор. Из илового приямка
ил удаляется под гидростатическим напором по иловой
трубе. К этой же трубе присоединен трубопровод, слу-
жащий для опорожнения отстойника. Отделение отстой-
ника имеет длину 30 м, ширину 6 м и глубину зоны от-
стаивания 2,5 м.
Илоуплотнители. Основная масса активного ила,
осаждающегося во вторичном отстойнике, должна пере-
качиваться снова в аэротенк — это так называемый цир-
куляционный активный ил. Количество этого ила по объ-
ему составляет в среднем 30—50 % расхода очищаемой
в аэротенке сточной жидкости. Следует иметь в виду,
что во вторичном отстойнике осаждается активного ила
больше, чем это необходимо для циркуляции. Этот из-
лишек— избыточный активный ил — нужно отделять от
общей массы циркуляционного ила. Количество избыточ-
ного активного ила также относительно велико и при его
влажности 99,2 % составляет 4 л/сут на одного челове-
ка. Прежде чем направить ил на обработку в метантен-
§ 63. Биологическая очистка производственных сточных вод
259
ки, необходимо уменьшить его влажность и объем в спе-
циальных сооружениях — илоуплотнителях.
Для уплотнения избыточного активного ила обычно
применяют вертикальные и радиальные илоуплотнители.
Разделение воды и ила происходит за счет гравитацион-
ных сил. Продолжительность уплотнения, скорость дви-
жения жидкости в отстойной зоне и влажность уплотнен-
ного ила принимают в соответствии со СНиП 2.04.03-85.
Для активного ила после полной биологической очи-
стки не рекомендуется применять вертикальные илоуп-
лотннтели. В высотном отношении илоуплотнители дол-
жны располагаться так, чтобы сливная вода из них по-
давалась в аэротенки самотеком.
ЦНИИЭП инженерного оборудования разработал но-
вую конструкцию радиального илоуплотнители с верти-
кальной решеткой на илоскребе. При перемещении ре-
шетки происходит укрупнение частиц ила, они быстрее
осаждаются и лучше уплотняются.
Находят распространение флотационные илоуплотни-
тели, чаще всего работающие по принципу напорной
флотации. При напорной флотации частицы активного
ила прилипают к мелким пузырькам воздуха и всплыва-
ют на поверхность флотатора. Во флотационном уплот-
нителе конструкции ВНИИ ВОДГЕО иловая смесь, на-
сыщенная воздухом через эжекторы на всасывающей
трубе, насосом подается в напорный резервуар, затем в
дырчатый распределитель и в зону осветления. Извест-
на также оригинальная конструкция флотационного уп-
лотнителя Украинского института инженеров водного
хозяйства.
§ 63. Биологическая очистка производственных
сточных вод
Биологическая очистка необходима для производст-
венных сточных вод, содержащих органические приме-
си, которые после предварительной обработки могут
окисляться в результате биохимических процессов.
С биологической точки зрения окисляются почти все
органические загрязнения. Следует, однако, иметь в виду,
что для окисления некоторых органических веществ, со-
держащихся в сточных водах в больших количествах
260
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
(например, фенола), потребуется весьма длительный пе-
риод, вследствие чего биологическая очистка при этих
условиях будет экономически нецелесообразной. Поэто-
му иногда предварительно уменьшают содержание орга-
нических веществ (например, путем разбавления водой).
Последующая биологическая очистка сточных вод ста-
новится в таких случаях уже экономически оправданной.
Производственные сточные воды разбавляют обычно бы-
товыми водами.
Для биологической очистки производственных сточ-
ных вод может быть использован любой из существующих
способов биологической очистки бытовых сточных вод.
Производственные сточные воды по характеру загрязне-
ний весьма разнообразны. Скорости окисления органиче-
ских загрязнений зависят от состава сточных вод и обычно
определяются экспериментально. В этом состоит осо-
бенность расчета биофильтров и аэротенков, применяе-
мых для очистки производственных сточных вод.
Возможна аэробная и анаэробная биологическая очи-
стка. Для аэробной очистки используют аэротенки раз-
личных конструкций: окситенки, фильтротенки, флототен-
ки, биодиски и биологические пруды. Для полной очист-
ки высококонцентрированных производственных сточных
вод применяется двухступенчатое анаэробно-аэробное
окисление. Первой ступенью служат метантенки, а вто-
рой — аэротенки.
Для обеспечения нормального хода процесса биологи-
ческой очистки сточные воды необходимо подвергнуть
предварительной обработке: 1) удалить жировые и смо-
листые вещества; 2) довести концентрацию ядовитых ве-
ществ (циан, фенол, пикриновая кислота, древесный
спирт) и солей тяжелых металлов (меди, цинка, висму-
та, хрома, ртути и др.) до предельно допустимой для
биологического процесса; 3) нейтрализовать сточные во-
ды до pH=6,54-8,5; 4) удалить крупные нерастворенные
или волокнистые вещества с помощью специальных уст-
ройств (сит, волокноуловителей и др.); 5) произвести
предварительное отстаивание.
Особенно вредное влияние на микроорганизмы, осу-
ществляющие биологическое окисление, оказывает содер-
жание ядовитых веществ в недопустимых концентраци-
ях. Так, при содержании меди в сточной воде свыше
$63. Биологическая очистка производственных сточных вод
261
0,5 мг/л биохимические процессы замедляются, а при
10 мг/л почти совсем прекращаются. Если содержание
ядовитых веществ превышает допустимую концентра-
цию, производственные сточные воды следует разбавлять
бытовыми, незагрязненными производственными или био-
логически очищенными сточными водами.
При пуске сооружений для биологической очистки
производственных сточных вод необходимо соблюдать
правило «постепенного привыкания» микроорганизмов к
специфическим загрязнениям этих вод. Если позволяют
условия, то биологические сооружения вначале должны
работать на бытовых водах, а затем к ним постепенно
добавляют производственные сточные воды. Обычно пос-
ле некоторого пускового периода, когда микроорганизмы
в очистных сооружениях в достаточной степени разовь-
ются, подачу бытовых сточных вод можно уменьшить
или даже прекратить совсем.
Многие виды производственных сточных вод содер-
жат недостаточное количество соединений фосфора, азо-
та и калия, представляющих собой биогенные вещества,
которые необходимы для нормальной жизнедеятельно-
сти микронаселения биологических сооружений. Поэто-
му к производственным водам добавляют бытовые во-
ды, содержащие биогенные элементы в достаточном
количестве. Проводят также искусственную подпитку био-
генными элементами в виде растворов аммиачной селит-
ры, суперфосфата, азотнокислого калия и других соеди-
нений. Биогенные растворы приготовляют и дозируют
так же, как и на нейтрализационных установках. Коли-
чество биогенных элементов (азота, фосфора и калия)
в смеси производственных и бытовых сточных вод опре-
деляется из соотношения БПК, азота и фосфора; при
этом азота должно быть 2—4 % БПК, а фосфора — 0,3—
0,8%.
Перед подачей на биологические сооружения произ-
водственные сточные воды проходят предварительную
обработку, после которой содержание нерастворенных
примесей не должно превышать 150 мг/л, БПК — более
1000 мг/л, концентрация ядовитых веществ — выше пре-
дельно допустимой и общее количество растворенных со-
лей— более 10 г/л.
Многие производственные сточные воды неравномер-
262
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
но потребляют кислород, в связи с чем требуется пода-
ча воздуха в аэротенки в соответствии с потреблением
кислорода. Поэтому в аэротенках в начале сооружений
увеличивается интенсивность аэрации или дифференци-
руется подача активного ила по длине аэротенка.
БПК не всегда показывает действительную концен-
трацию органических веществ в производственных сточ-
ных водах. Содержание органических веществ более пол-
но характеризуется показателем ХПК. Разница между
ХПК и БПК свидетельствует о приросте биомассы в соо-
ружениях. Для сточных вод с относительно большой
ХПК и малой БПК следует применять аэротенки, так
как биофильтры могут заиливаться вследствие большо-
го прироста биомассы.
Производственные сточные воды имеют специфичес-
кий состав, поэтому их необходимо искусственно подпи-
тывать биогенными элементами и разбавлять, дифферен-
цировать подачу воздуха, активного ила и сточной жид-
кости в аэротенки, чтобы обеспечить оптимальное
соотношение между количеством вводимых загрязнений,
воздухом и активным илом.
Для очистки производственных сточных вод чаще
используются аэротенки, так как они лучше других соору-
жений могут регулировать режим работы при измене-
нии состава стока и имеют большую пропускную спо-
собность на единицу объема сооружения. При БПКполн
менее 500 мг/л применяют обычные аэротенки с подачей
сточной воды и активного ила в начало аэротенка. При
содержании ядовитых и трудно окисляемых веществ в
сточных водах, а также при БПКполн более 500 мг/л
применяют аэротенки-смесители. Их конструкция позво-
ляет выравнивать скорость потребления кислорода и кон-
центрацию загрязнений по длине аэротенка.
Используется двухступенчатая схема очистки сточных
вод в аэротенках, которая обеспечивает более устойчи-
вую работу сооружений при колебании расходов сточ-
ных вод и концентрации загрязнений. В каждой ступени
аэротенка развивается специфическая микрофлора, спо-
собная окислять соответственно поступающие органиче-
ские загрязнения. Обычно в качестве I ступени применя-
ют аэротенки-смесители, в качестве II ступени — аэро-
тенки-вытеснители. В этой схеме часть объема аэротенков
§ 63. Биологическая очистка производственных сточных вод
263
выделяют под регенераторы, которые обеспечивают
более устойчивую работу. В них поддерживают более
высокую концентрацию активного ила, чем в самом аэро-
тенке, что позволяет увеличить скорость потребления
кислорода и уменьшить период аэрации.
Каждая ступень имеет самостоятельные регенерато-
ры, которые занимают 25—50 % общего объема аэротен-
ков. Иногда во II ступени регенераторы не предусмат-
ривают и после I ступени аэротенков устраивают вто-
ричные отстойники (перед II ступенью), что удорожает
строительство сооружений. Однако двухступенчатая схе-
ма аэротенков обеспечивает устойчивый эффект очист-
ки и поэтому экономически оправдывается. Для I сту-
пени предложены также аэротенки-отстойники, которые
могут работать при дозе активного ила до 8 г/л, что
позволяет сократить общий объем аэротенков. Недостат-
ком двухступенчатой схемы является необходимость уст-
ройства промежуточных вторичных отстойников и свя-
занной с ними системы распределительных лотков. Од-
нако этот недостаток компенсируется более высоким И
устойчивым эффектом очистки сточных вод.
Некоторые виды производственных сточных вод со-
держат поверхностно-активные и другие вещества, кото-
рые способствуют пенообразованйю в аэротенках. Необ-
ходимость борьбы с пенообразованием вызвана тем, что
при обильном образовании пены, на которой сорбирует-
ся активный ил, происходит его вынос из аэротенка
(особенно при ветре) и, следовательно, доза ила в аэро-
тенке падает и нарушается процесс очистки. Кроме то-
го, пена препятствует прониканию кислорода воздуха из
атмосферы в толщу воды в аэротенке. Наиболее распро-
странены гидравлические способы гашения пены.
Одним из основных способов интенсификации работы
сооружений биологической очистки производственных
сточных вод является повышение дозы активного ила в
зоне аэрации. Для этого необходимо применять спосо-
бы отделения ила, обеспечивающие его быстрый возврат
в зону аэрации. С этой целью используют напорный фло-
тационный илоотделитель, позволяющий повысить ско-
рость разделения иловых смесей.
МИСИ им. В. В. Куйбышева разработана конструк-
ция биоокислителя-фильтротенка (рис. 11.31). При ис-
264
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
План
Рис. 11.31. Фильтротенк радиального типа
/ —наружная боковая стенка; 2 —зона аэрации; 3 — лоток циркулирующего
активного ила; 4 — лоток поступающей сточной воды; 5 — фильтровальные на-
садки; 6 — камера дегазации; 7 — струенаправляющая перегородка; 3 —
зона отстаивания; 9 —сборный лоток очищенной воды; 10 — ферма илососов;
11 — мостик; 12 — эрлифт; 13 — камера управления; 14 — воздуховод; 15 — тру-
бопровод избыточного активного ила; 16 — иловая камера; 17 — трубопровод
циркулирующего активного ила; /3 —илососы; 19 —> трубопровод очищенных
сточных вод; 20 — клапаны отведения иловой смеси; 21 — трубопровод посту-
пающей сточной воды
ходной величине БПКполи 1500—2000 мг/л, дозе актив-
ного ила 12—25 г/л, периоде аэрации 3—5 ч достигает-
ся эффект очистки 90 % •
В фильтротенке радиального типа зона аэрации име-
ет вид кольцевого резервуара, в центральной части ко-
§ 63. Биологическая очистка производственных сточных вод
265
торого устроена зона отстаивания с периферийным впус-
ком осветляемой иловой смеси и центральным сбором ос-
ветленной воды. На наружной боковой стенке имеется
кольцевой лоток для впуска и распределения поступа-
ющей сточной воды и кольцевой лоток для впуска и рас-
пределения возвратного активного ила.
На внутренней боковой стенке, являющейся общей
для зон аэрации и отстаивания, размещены фильтро-
вальные насадки с запорной арматурой и системой от-
водящих патрубков осветленной иловой смеси и трубо-
проводов для подачи сжатого воздуха. Воздух подается
для продувки в целях восстановления рабочих свойств
фильтровальных насадок. Осветление концентрирован-
ной иловой смеси, поступающей в зону отстаивания из
зоны аэрации, обеспечивается сетчатой фильтровальной
перегородкой, попеременно работающей в режимах филь-
трования и обратной продувки сжатым воздухом.
Сточные воды некоторых производств имеют концен-
трацию по БПКполн Ю—30 г/л, по ХПК 30—40 г/л. Во-
ды с такой концентрацией загрязнений нельзя подавать
на аэротенки, а разбавить сток до необходимой степени
часто невозможно. Для предварительной очистки таких
высококонцентрированных стоков применяют биохимиче-
скую очистку в анаэробных условиях. Таким методом
очищают стоки некоторых предприятий пищевой и фар-
мацевтической промышленности, а также фабрик пер-
вичной обработки шерсти.
Технологическая схема очистки высококонцентриро-
ванных сточных вод в анаэробных условиях включает
следующие процессы (рис. 11.32):
а) задержание крупных примесей на решетках и в
песколовках;
б) усреднение состава стоков по расходу и концен-
трации;
в) нагрев стока до температуры 35 °C;
г) сбраживание в двухступенчатых метантенках с ре-
циркуляцией осадка.
После метантенков следует проводить дегазацию
сброженных сточных вод с последующим отстаиванием.
Доочистка таких вод производится в одно- или двухсту-
пенчатых аэротенках.
266
Глава 11. Сооружения для биологической очистки сточных вод
Рис. 11.32. Схема станции анаэробного сбраживания с доочисткой
в аэротенках
§ 64. Доочистка сточных вод
В практике довольно часто возникает необходимость
в доочистке или глубокой очистке биологически очищен-
ных сточных вод. При доочистке сточных вод снижают-
ся величины ВПК и ХПК, уменьшается содержание взве-
шенных веществ, азота, фосфора, происходит насыщение
воды кислородом. В результате доочистки сточных вод
существенно уменьшается вредное влияние сбрасывае-
мых сточных вод на водоемы. Доочищенные сточные во-
ды можно использовать в технологических процессах на
предприятиях, в результате чего уменьшается количест-
во сточных вод, сбрасываемых в водоемы, и количество
свежей воды, забираемой на производственные нужды.
При доочистке сточных вод широко используется их
фильтрация через фильтры различной конструкции (рис.
11.33). В результате фильтрации уменьшается содержа-
ние в сточной воде главным образом взвешенных ве-
ществ, а также нефтепродуктов, фосфора и других за-
грязнений. Непременным элементом этой схемы являются
барабанные сетки, задерживающие крупные загряз-
нения. Быстроток-аэратор предназначен для насыщения
воды кислородом.
В зависимости от требований к качеству воды для
доочистки применяют фильтры следующих конструкций:
§ 64. Доочистка сточных вод
267
Рис. 11.33. Схема
станции доочистки сточных вод с фильтрованием
Рис. 11.34. Схема каркасно-засып-
ного фильтра
/ — поддерживающие гравийные слои:
2 — распределительная система для
воды: 3 — подача воздуха при промыв-
ке; 4—песчаная засыпка; 5 —гравий-
ный каркас; 6 — трубчатая система
для подачи исходной и отведения про-
мывной воды; 7 — подача исходной во-
ды; 8 — отвод промывной воды; 9 — по-
дача промывной воды; 10 — отвод
фильтрата
с нисходящим или восходящим потоком воды, радиаль-
ные однослойные или двухслойные, с подвижной загруз-
кой, каркасно-засыпные, аэрируемые, с плавающей за-
грузкой. В качестве фильтрующего материала применяют
кварцевый песок крупных фракций, гравий, гранитный
щебень, гранулированный доменный шлак, антрацит, го-
релые породы, керамзит, полистирол, шунгизит.
Каркасно-засыпной фильтр является многослойным,
в котором фильтрация воды происходит в направлении
убывающей крупности зерен загрузки. Конструкция кар-
касно-засыпного фильтра (рис. 11.34) аналогична конст-
рукции обычного скорого фильтра с нисходящим движе-
нием воды и нижним отводом промывной воды. Подача
воды осуществляется по системе желобов. Дренажная
система представлена в виде дырчатых труб с поддер-
живающими гравийными слоями. На поддерживающий
2Л Глава II. Сооружения для биологической очистки сточных вод
гравийный слой загружают гравий и песок. Песок за-
полняет межпоровое пространство гравийного каркаса.
Вместо гравия можно применять щебень, а вместо песка
шлак, керамзит, мраморную крошку, антрацит. Достоин-
ства каркасно-засыпного фильтра — работа в режиме
беспленочной фильтрации, высокое качество фильтрата,
повышенная грязеемкость загрузки.
Для доочистки сточных вод при соответствующем
технико-экономическом обосновании применяют микро-
фильтры, фильтры с плавающей (пластмассовой) загруз-
кой, установки пенной флотации (для доочистки сточных
вод от поверхностно-активных веществ). Для доочистки
сточных вод от трудноокисляемых примесей использу-
ют коагуляционные и сорбционные установки.
Для доочистки сточных вод можно также применять
озонаторные установки в сочетании с фильтрами. Сточ-
ная вода, обработанная озоном, стерильна (озонирова-
ние позволяет обеззараживать воду), не имеет запаха,
цветности, мутности. Доочистка сточных вод от соедине-
ний азота и фосфора необходима в том случае, когда при
сбросе их возможно возникновение эвтрофикации водое-
мов, а также когда сточные воды направляются в систе-
мы оборотного водоснабжения предприятий, в которых
возможно биологическое обрастание трубопроводов и
аппаратов.
Для удаления из воды соединений фосфора наиболее
широко применяют реагентный метод. В качестве реаген-
тов используют известь, сернокислый алюминий и серно-
кислое железо.
В биологически очищенных сточных водах азот нахо-
дится в форме нитритов, нитратов и солей аммония. Для
удаления из сточных вод соединений азота применяют
физико-химические и биологические методы. К физико-
химическим методам относятся: отдувка аммиака, ион-
ный обмен, адсорбция активным углем с предваритель-
ным хлорированием, электролиз, озонирование, химичес-
кое восстановление, обратный осмос, электродиализ, ди-
стилляция. Биологические методы удаления соединений
азота — нитрификация и денитрификация.
$ 65. Физико-химические способы очистки сточных вод
269
ГЛАВА 12. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ
ОЧИСТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ вод
§ 65. Физико-химические способы очистки
производственных сточных вод
К физико-химическим способам очистки сточных вод
относятся экстракция, сорбция, эвапорация, кристалли-
зация, флотация, ионный обмен, диализ, дезактивация,
дезодорация, обессоливание.
Экстракция — выделение растворенных органических
примесей из сточных вод путем их обработки не смеши-
вающимся с водой растворителем-экстрагентом.
Сорбция — извлечение из сточной воды растворенных
органических веществ и газов путем концентрации их на
поверхности твердого тела, поглощения из раствора твер-
дыми телами или жидкостями или путем химического
взаимодействия растворенных веществ с твердым телом.
Кристаллизация — выделение загрязнений из стоков
в виде кристаллов.
Флотация — выделение из сточных вод примесей пу-
тем введения флотореагента, обволакивающего частички
примесей и удаляемого из воды вместе с ними.
Ионный обмен — извлечение из сточных вод загряз-
нений с помощью ионитов.
Диализ — разделение растворенных веществ и кол-
лоидов с помощью мелкопористых перегородок, не про-
пускающих коллоиды.
Дезактивация — удаление из сточных вод радиоак-
тивных веществ.
Дезодорация — устранение запахов путем аэрирова-
ния, хлорирования и озонирования.
Обессоливание — выделение из сточных вод солей
путем выпаривания, вымораживания, ионного обмена и
обратного осмоса.
Все перечисленные методы очистки сточных вод, как
правило, предусматривают извлечение из них полезных
веществ. Эти методы называются регенеративными. Их
чаще всего применяют для обработки концентрирован-
ных сточных вод. Прибыль от реализации регенериро-
ванных веществ позволяет частично или полностью ком-
пенсировать расходы на очистку сточных вод.
m
Глава 12. Сооружения для физико-химической очистки сточных вод
§ 66. Экстракция, сорбция и эвапорация
Экстракция. Сущность экстракционного метода очи-
стки производственных сточных вод состоит в следую-
щем. При смешении взаимонерастворимых жидкостей
содержащиеся в них загрязняющие вещества распреде-
ляются соответственно своей растворимости по закону
распределения:
К = СЭ/СВ, (12.1)
где К — коэффициент распределения, который для растворяемого
вещества является вполне определенной величиной; Сэ и Св — кон-
центрация веществ в растворителе (экстрагенте) и воде.
Метод экстракции экономически выгоден в том слу-
чае, если извлекаемые вещества содержатся в значитель-
ной концентрации или имеют высокую товарную стои-
мость. Экстракция может осуществляться в одну или
несколько ступеней.
Если в сточной воде содержится фенол, то для его
выделения воду можно смешать с бензолом (растворите-
лем), в котором фенол растворяется в значительно боль-
шей степени. Таким образом, последовательно действуя
бензолом на воду, можно добиться почти полного уда-
ления фенола из воды. В качестве растворителей обычно
применяют различные органические вещества — бензол,
четыреххлористый углерод и др.
Схема непрерывной экстракции представлена на рис.
12.1. Экстракцию проводят в металлических резервуа-
рах-экстракторах, имеющих форму колонн с насадками.
Снизу подается растворитель, удельный вес которого
меньше удельного веса воды, вследствие чего раствори-
тель поднимается вверх. Загрязненная сточная вода под-
водится сверху. Слои воды, встречая на своем пути рас-
творитель, постепенно отдают загрязняющие вещества.
Очищенная от загрязнений вода отводится снизу. Таким
способом, в частности, можно очищать производствен-
ные сточные воды, содержащие фенол.
Чаще применяют многоступенчатую противоточную
экстракцию. Сточные воды и экстрагент поступают на
установку с противоположных сторон. Экстракт (раст-
вор извлеченных веществ в экстракторе) удаляется
из первой ступени, а очищенные сточные воды (ра-
финат) из последней ступени. Примером такой очистки
§ 66. Экстракция, сорбция и эвапорация
271
Рис. 12.1. Схема непрерывной
экстракции
1— воздушная труба; 2—сточная во-
да; 3 — экстрагент; 4 — очищенная во-
да; 5 — чистый экстрагент
Рис. 12.2. Схема установки для сорбции из воды нитропродуктов
активным углем
1 — сборник сточных вод; 2 — подача сточной воды; 3 — напорная емкость;
4 — регулятор скорости напора; 5 — очищенная вода; 6— колонна; 7 — подача
охлаждающей воды; 8 — конденсатор; 9— конденсат; 10 — растворитель; 11 —
сборник растворителя; 12 — сборник экстракта; 13 — экстракт на ректифика-
цию; 14 — острый пар
может служить извлечение нитропродуктов из сточных
вод бензолом.
Сорбция. Этот процесс заключается в том, что за-
грязнения из сточной жидкости или поглощаются телом
твердого вещества (абсорбция), осаждаются на его ак-
тивно развитой поверхности (адсорбция), или вступают
в химическое взаимодействие с ним (хемосорбция). Для
очистки производственных сточных вод чаще всего ис-
пользуют адсорбцию. Для этого к очищаемой сточной
272
Глава 12. Сооружения для физико-химической очистки сточных вод
Рис. 12.3. Установка для удале-
ния из воды летучих фенолов
1 — подача фенолосодержащих сточ-
ных вод; 2 — сборник сточных вод;
3 — теплообменник; 4 — пар; 5 — кон-
денсат; 6 — колонна дефеноляции; 7 —
подача пароотгонной смеси; 8— погло-
тительный раствор щелочи; 9 — венти-
лятор; 10 — сборник фенолятного рас-
твора; 11 — выпуск очищенных сточных
вод
жидкости добавляют сорбент (твердое тело) в размель-
ченном виде и перемешивают со сточной водой. Затем
сорбент, насыщенный загрязнениями, отделяют от воды
отстаиванием или фильтрованием. Чаще очищаемую воду
пропускают непрерывно через фильтр, загруженный сор-
бентом.
В качестве сорбентов применяют: активный уголь,
коксовую мелочь, торф, каолин, опилки, золу и др. Луч-
шее, но наиболее дорогое вещество — активный уголь.
Для восстановления сорбционной емкости активный
уголь подвергается регенерации химическими раствори-
телями, паром или термообработке. Весьма важным яв-
ляется то, что сорбенты способны извлекать из воды
органические соединения, не извлекаемые обычно дру-
гими, например биологическими методами.
Сорбция может происходить в статических или ди-
намических условиях. Сорбция в статических условиях
происходит при интенсивном перемешивании воды с
сорбентом, после чего сорбент отделяется от воды отста-
иванием или фильтрованием. Сорбция в динамических
условиях обычно осуществляется путем фильтрования
сточных вод через загрузку сорбента. Она более техно-
логична и экономична, чем сорбция в статических ус-
ловиях.
Примером эффективного применения сорбции может
служить процесс извлечения из сточных вод нитропро-
дуктов активным углем. Установка (рис. 12.2) состоит
из двух адсорбционных колонн, работающих поперемен-
но. Активный уголь марки КАД загружен на подстила-
ющий слой из кокса, уложенного на деревянную решет-
ку. Сверху уголь также покрыт слоем кокса и закрыт
§ 66. Экстракция, сорбция и эвапорация
273
деревянной решеткой. Высота слоя угля около 5 м. Сточ-
ные воды поступают в напорный бак и через регулятор
потока в нижнюю часть одной из колонн.
Первоначальная концентрация нитропродуктов в
сточных водах 100—400 мг/л после адсорбциойной ко-
лонны снижается до 2—4 мг/л. По мере работы фильтра
концентрация нитропродуктов на выходе постепенно
возрастает и по достижении 20 мг/л колонну останавли-
вают на регенерацию. Регенерацию угля проводят раст-
ворителями с отгонкой следов растворителя острым па-
ром. Отработавший растворитель (экстракт) направля-
ют на перегонку. Регенерированный растворитель воз-
вращают в цикл очистки, а нитропродукты, что очень
ценно, вновь используют в основном технологическом
процессе.
Эвапорация — отгонка с водяным паром летучих ве-
ществ, загрязняющих сточную воду. Отгоняют либо в
периодически действующем аппарате, либо в непрерыв-
но действующих дистилляционных колоннах.
Схема эвапорационной установки для удаления из
сточной воды летучих фенолов показана на рис. 12.3.
Очистка производится в пароциркуляционных колоннах
дефеноляции. Верхняя часть колонны является отпар-
ной, а нижняя — поглотительной. Сточная вода через
орошающее устройство подается в верхнюю часть колон-
ны и стекает вниз по насадке навстречу пару. Происхо-
дит отгонка фенолов. Очищенная вода отводится, а смесь
водяных паров и фенола (пароотгонная смесь) забира-
ется вентилятором и подается в нижнюю часть колон-
ны. На середине высоты происходит орошение насадки
горячим раствором щелочи, которая поглощает из пара
фенолы. Отработавший раствор, содержащий фено-
ляты, собирается и отводится на переработку. Нескон-
денсировавшиеся пары через стояк поступают в верх-
нюю часть колонны.
Преимущество эвапорационной очистки сточных вод
по сравнению с другими методами регенеративной очи-
стки состоит в том, что в сточные воды не вводятся до-
бавочные загрязнения в виде остающихся в воде реаген-
тов. Метод эвапорации достаточно прост и удобен для
последующей биологической доочистки обесфеноленной
сточной воды.
«74
Глава 12. Сооружения для физико-химической очистки сточных род
§ 67. Кристаллизация, флотация, ионный обмен
Кристаллизация. Этот метод можно использовать для
очистки производственных сточных вод со значительной
концентрацией загрязнений, обладающих способностью
образовывать кристаллы. Обычно проводят предвари-
тельный процесс — выпаривание сточной воды, чтобы
создать повышенную концентрацию загрязнений, при
которой возможна их кристаллизация. Для ускорения
процесса кристаллизации загрязнений сточная вода ох-
лаждается и перемешивается. Выпаривание и кристал-
лизация сточной воды осуществляются обычно в естест-
венных прудах и водоемах. Этот способ очистки произ-
водственных сточных вод неэкономичен, поэтому широ-
кого применения не получил.
Применяются следующие типы кристаллизаторов: пе-
риодического действия с естественным охлаждением за
счет испарения воды, периодического действия с переме-
шиванием и искусственным охлаждением, непрерывного
действия, выпарные с подогревом, вакуумные.
Вакуум-кристаллизационные установки получили ши-
рокое распространение в черной и цветной металлургии
для выделения солей металлов. Процесс проводят при
вакууме, при котором травильный раствор углеродистых
сталей в серной кислоте закипает и испаряется, снижа-
ется температура раствора и повышается концентрация
железного купороса. Вакуум создается с помощью па-
роструйных насосов-эжекторов. Наиболее распростране-
ны многоступенчатые установки непрерывного действия.
Наибольшее разрежение создается в последней (четвер-
той) ступени. Горячий раствор перетекает из одной сту-
пени в другую, постепенно охлаждаясь до 10 °C. Пульпа
(смесь кристаллов с маточным раствором) выводится
из четвертой ступени и подается на центрифуги.
Флотация используется для удаления из сточных
вод нефтепродуктов, жиров, поверхностно-активных и
других веществ. Процесс основан на всплывании дис-
персных частиц вместе с пузырьками воздуха. Его ус-
пешно применяют для очистки производственных сточ-
ных вод. Процесс флотации состоит в том, что молеку-
лы нерастворенных частиц прилипают к пузырькам
воздуха и всплывают вместе с ними на поверхность воды.
$ 67. Кристаллизация, флотация, ионный обмен
275
В зависимости от характера насыщения воды возду-
хом различают напорную (компрессорную), барботаж-
ную (пенную), электрическую, вакуумную, биологическую
и химическую флотацию. Наибольшее распространение
получила напорная (компрессионная) флотация. Конст-
рукции таких флотаторов разработаны ВНИИ
ВОДГЕО и ЦНИИ МПС. Пенную (барботажную) фло-
тацию применяют для удаления поверхностно-активных
веществ.
Для повышения эффекта флотации в воду вводят ре-
агенты, что обусловлено физико-химическими свойства-
ми флотируемых частиц и смачиваемостью их поверх-
ности. В качестве реагентов при флотационной очистке
при необходимости применяют соли железа и алюминия
и флокулянты ПЭИ (полиэтиленимин), ПАА (полиак-
риламид), ВПК-101. Для повышения эффекта флотации
иногда проводят корректировку pH сточных вод едким
натром, щелочью или кислотой.
Сточная жидкость насыщается воздухом следующи-
ми способами: подачей воздуха во всасывающую трубу
насоса; путем выделения пузырьков воздуха из раство-
ра с изменением давления; подачей воздуха с помощью
пористых и импеллерных машин. Воздух подают во
всасывающую трубу насоса от компрессора или с помо-
щью эжекции. Водовоздушную смесь направляют в от-
крытый резервуар (рис. 12.4,а), где пузырьки воздуха,
всплывая, флотируют твердые частицы. На поверхнос-
ти воды образуется пена, насыщенная твердыми части-
цами, которая непрерывно удаляется.
Перенасыщение воды воздухом создается также в ре-
зультате выдерживания смеси воды и воздуха под дав-
лением или под глубоким вакуумом. Затем смесь сточ-
ной жидкости и воздуха (рис. 12.4,6) подается в резер-
вуар, где происходит флотация.
Диспергирование воздуха фильтросными пластинами
применяют при обработке больших масс воды. При этом
получаются пузырьки воздуха крупностью 2—20 мм.
Для создания пузырьков меньшей крупности используют
пластины с мелкими порами. Если сточные воды содер-
жат поверхностно-активные вещества, то поверхностное
натяжение на границе раздела фаз уменьшается, а ус-
ловия флотации улучшаются. В импеллерных машинах
Глава 12. Сооружения для физико-химической очистки сточных воД
Рис. 12.4. Схемы безнапорной (а) и напорной (б) флотационных
установок
/ — подача сточной воды; 2 —приемный колодец; 3 — всасывающая труба;
4 — воздухопровод; 5 — насос; 6 — открытая емкость; 7 — труба для сбора пе-
ны; 8 — выход очищенной воды; 9 — напорный резервуар
при быстром вращении турбинки за лопастями созда-
ется пониженное давление, воздух засасывается из ат-
мосферы и диспергируется в жидкости.
Широкое распространение получил метод пенной фло-
тации, основанный на способности частиц водных диспер-
сий прилипать к пузырькам газа и выноситься с ними в
слой пены. Для проведения процесса пенной флотации в
сточной воде должны содержаться поверхностно-актив-
ные вещества, обладающие достаточной пенообразующей
способностью. Эффект флотации зависит от рН-среды,
температуры сточных вод, интенсивности подачи возду-
ха и других факторов. Продолжительность флотации со-
ставляет 15—45 мин в зависимости от состава сточных
вод.
Находит применение метод электрофлотации. При
этом вещества, содержащиеся в сточных водах, сорбиру-
ются на пузырьках газа, образующихся при электроли-
зе. Размер пузырьков газа меньше, чем при механичес-
кой аэрации, поэтому они распределяются более равно-
мерно.
Электрофлотаторы обычно применяют для обработ-
ки относительно небольших количеств сточных вод (до
20—40 м3/ч) с высоким содержанием солей и низкой
электропроводностью. Используется постоянный ток низ-
кого напряжения 0,2—1,2 кВт/м3, продолжительность об-
работки 5—20 мин. Для интенсификации процесса иног-
да применяют коагулянты и флокулянты.
Один из эффективных методов очистки производст-
венных сточных вод — очистка на ионообменных фильт-
$ $7. Кристаллизация, флотация, ионный обмен
277
рах. Для этого применяют ионообменные смолы (кати-
онообменные и анионообменные).
Иониты — синтетические ионообменные смолы, по-
лимерные вещества, имеющие подвижный ион (катион
или анион), способный вступать в реакцию обмена с ио-
нами того же знака, находящимися в растворе. Иониты
загружают в фильтры различных конструкций.
Ионообменная очистка осуществляется путем после-
довательного фильтрования через катиониты и аниони-
ты. В процессе очистки иониты насыщаются и их регене-
рируют. Перед регенерацией иониты взрыхляют. Катио-
ниты регенерируются слабыми растворами кислот, а ани-
рниты — слабыми растворами щелочей. Затем произво-
дится отмывка ионитов.
Продуктами регенерации являются элюаты — раство-
ры кислот и щелочей, содержащие извлекаемые из иони-
тов компоненты. Первые порции элюатов являются наи-
более концентрированными но извлекаемым компонен-
там. Их нейтрализуют или, что наиболее целесообразно,
из них утилизируют ценные продукты. Нейтрализацию
производят путем смешения кислот и щелочных элюа-
тов, а также дополнительно вводят кислоты или щелочи.
Для успешного протекания процесса ионного обмена
содержание взвешенных веществ в обрабатываемой во-
де и ее ХПК не должны превышать 8 мг/л. Если это ус-
ловие не соблюдается, то воду предварительно очищают
на кварцевых и сорбционных фильтрах.
Ионообменные установки применяют для извлечения
из сточных вод фенола, формальдегида и других органи-
ческих веществ, цинка, меди, никеля, хрома, цианидов.
Метод ионного обмена отличается относительно вы-
сокой стоимостью и усложняет эксплуатацию сооруже-
ний, поэтому целесообразность его применения должна
быть подтверждена соответствующими технико-экономи-
ческими расчетами.
278
Глева 13. Сооружения для химической очистки сточных вод
ГЛАВА 13. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ
очистки ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ сточных вод
К химическим методам очистки производственных
сточных вод относятся коагулирование, нейтрализация и
окисление.
Коагулирование — это процесс осветления и обес-
цвечивания сточных вод с использованием реагентов-ко-
агулянтов и флокулянтов.
Нейтрализация — процесс подкисления или подщела-
чивания воды с целью изменения величины pH и при-
ближения ее к нейтральной.
Окисление веществ, содержащихся в сточных водах,
применяется тогда, когда эти вещества нельзя извлечь
или разрушить другими способами, в том числе путем
биохимического окисления.
§ 68. Коагулирование
Сущность процесса коагулирования заключается в
том, что к сточной воде добавляют реагент (коагулянт),
способствующий быстрому выделению из нее мелких
взвешенных и эмульгированных веществ, которые при
простом отстаивании не осаждаются. Реагент добавляют
обычно перед подачей сточной воды в отстойники. Взве-
шенные вещества с коагулянтом осаждаются в отстой-
ных бассейнах.
Этим способом очищают сточные воды, содержащие
очень мелкие взвешенные вещества, например, воды тек-
стильных предприятий (красильные и отбельные отделе-
ния), вискозных фабрик и т. п., воды нефтеперерабаты-
вающих заводов, содержащие эмульгированные продук-
ты, банно-прачечные и душевые сточные воды, а также
сточные воды заводов химической промышленности.
В качестве коагулянтов используют известь, сульфат
алюминия, алюминат натрия, сульфат железа, хлорид
железа и др.; иногда добавляют смесь этих реагентов.
Тип применяемого реагента и его доза зависят от соста-
ва обрабатываемой воды, требуемой степени очистки от
загрязнений и других факторов. При обработке сточной
воды коагулянтами иногда необходимо поддерживать
оптимальную величину pH путем подщелачивания или
§ 69. Нейтрализация
279
подкисления. Реагенты смешивают со сточной водой в
механических смесителях с вращающимся устройством,
гидравлических смесителях, подводящих трубопроводах.
Для образования хлопьев коагулянтов применяют ка-
меры хлопьеобразования различных конструкций, в ко-
торых производят механическое или гидравлическое пе-
ремешивание.
Для интенсификации процесса смешения, хлопьеоб-
разования и осветления за рубежом применяют освет-
лители со «взвешенным фильтром» и осветлители с
«хлопьевидной суспензией и циркуляцией».
Осветлитель «со взвешенным фильтром» работает по
следующему принципу. Сточная жидкость и коагулянт
подаются в центральную камеру осветлителя через рас-
пределительное кольцо. В центральной камере происхо-
дит процесс хлопьеобразования. Здесь сточная жидкость
перемешивается мешалками и направляется в перифе-
рийную часть, где создается определенная скорость по-
тока и образуется «взвешенный фильтр». Этот фильтр,
состоящий из хлопьев коагулянта, способствует задер-
жанию взвешенных частиц.
Для интенсификации процессов коагуляции и осажде-
ния взвешенных веществ применяют органические при-
родные и синтетические высокомолекулярные флокулян-
ты. Наиболее распространен катионно-анионный флоку-
лянт— полиакриламид (ПАА). Оптимальная доза ПАА
для очистки производственных сточных вод составляет
0,4—1 мг/л.
§ 69. Нейтрализация
Сточные воды нейтрализуются при их химическом
взаимодействии с веществами. Производственные сточ-
ные воды многих предприятий с повышенным содержа-
нием кислот или щелочей нельзя спускать в канализа-
ционную сеть, на очистные станции и в водоемы без пред-
варительного доведения концентрации этих загрязнений
до допустимых значений. К таким производственным
сточным водам относятся воды химических, машино-
строительных, металлургических и нефтеперерабатыва-
ющих заводов и особенно тех заводов, где имеются галь-
ванические и термические цехи.
280
Глава 13. Сооружения для химической очистки сточных вод
Существует несколько способов нейтрализации про-
изводственных сточных вод:
а) непосредственное смешение кислых стоков со ще-
лочными перед спуском их в канализационные сети;
б) использование активной щелочности городских
сточных вод или водоема;
в) добавление реагента в пропорциях, необходимых
для нейтрализации;
г) фильтрация загрязненных вод через нейтрализую-
щие материалы.
Наиболее часто встречаются производственные сточ-
ные воды с повышенной кислотностью, которые сильно
воздействуют на материалы труб и отрицательно влия-
ют на микробиальные процессы, происходящие на стан-
циях аэрации. В производственных сточных водах могут
содержаться сильные кислоты (первой группы), кальци-
евые соли которых хорошо растворимы в воде (НС1,
HNO3)’; сильные кислоты (второй группы), кальциевые
соли которых трудно растворимы в воде (H2SO4, H2SO3),
и слабые кислоты (СО2СН3СООН—уксусная).
Нейтрализация сильных кислот первой группы не
представляет затруднений, так как образующие их соли
растворимы в воде и никакого осадка не дают. Сильные
кислоты второй группы нейтрализовать значительно
сложнее, так как в осадок выпадает большое количество
солей, например гипс CaSC>4 при нейтрализации серной
кислоты. Кроме того, гипс отлагается на поверхности
нейтрализующего материала и тормозит процесс реак-
ции.
Если производственные сточные воды поступают в
сеть неравномерно и в небольших количествах, то кислые
стоки смешивают со щелочными. При этом в некоторые
часы суток поступают преимущественно щелочные воды,
а в другие часы суток — кислые воды. Для перемеши-
вания таких сточных вод строят специальные резервуа-
ры-усреднители для взаимной нейтрализации сточных
вод.
Нейтрализацию добавлением реагента проводят тог-
да, когда смешение стоков и использование активной
щелочности водоема не дают желательных результатов,
т. е. сточная вода остается кислой.
Для нейтрализации кислот применяют едкий натр,
§ 69. Нейтрализация
261
едкое кали, известь, известняк, доломит, мрамор, мел,
магнезит, соду, отходы щелочей и пр. Чаще всего исполь-
зуют гидроокись кальция (гашеная известь). Для ней-
трализации щелочных сточных вод используют серную,
соляную, азотную и другие кислоты.
Реагент можно добавлять в виде раствора (способ
мокрого дозирования) или в виде сухого порошка (спо-
соб сухого дозирования). Оба эти способа чаще всего
применяют для нейтрализации серной кислоты. При
пропускной способности установки до 4—5 т/сут нейтра-
лизуемой кислоты выгоднее использовать мокрое дози-
рование, при большей пропускной способности — сухое.
При мокром дозировании реагентом служит известковое
молоко, которое приготовляют из обычной товарной из-
вести, подвергнув ее дроблению и гашению в специаль-
ных аппаратах. Из этих аппаратов известковое молоко
подается насосами в растворные баки, разводится до не-
обходимой концентрации и через дозировочные баки на-
правляется в смеситель, расположенный в канале, по
которому движется очищаемая сточная вода. Контакт
реагента со сточной водой, необходимый для завершения
реакции, осуществляется в специальных резервуарах-
нейтрализаторах, рассчитанных на 10—15-минутное пре-
бывание в них жидкости. Нейтрализатор может быть
совмещен с отстойником.
Принципиальная схема нейтрализационной установки
показана на рис. 13.1. В состав сооружений входят
резервуары-усреднители кислых и щелочных стоков /, ап-
параты для гашения извести 2, склад негашеной извести
3, растворные баки 4, дозаторы 5, нейтрализаторы 6, от-
стойники 7 и сооружения для обезвоживания осадков 8.
Схема известкового хозяйства при сухом способе хра-
нения извести показана на рис. 13.2. Известь разгружа-
ется в приемный бункер и с помощью пластинчатого
питателя подается на транспортер, а затем в дробилку.
Известковое молоко поступает в резервуар, откуда пере-
качивается насосами в расходные резервуары. Дозиро-
вание извести производится с помощью автоматического
дозатора в зависимости от pH обрабатываемой воды.
Для нейтрализации кислых вод можно использовать
также отходы местного производства, в частности, шла*м
из цеха химической водоочистки ТЭЦ. Подобного рода
282
Глава 13. Сооружения для химической очистки сточных вод
Рис. 13.1. Принципиальная схема
нейтрализационной установки
Рис. 13.2. Механизированная уста-
новка для приготовления раство-
ров извести при сухом способе ее
хранения
/ — пластинчатый питатель; 2 — лен-
точный транспортер; 3 — молотковая
дробилка; 4 — ковшовый элеватор; 5 —
бункер дробленой извести; 6 — резер-
вуар для хранения известкового моло-
ка; 7 — шаровая мельница; 8—класси-
фикатор; 9, 10 — насосы
Сброс очищенных
сточных вод
План
установки применяют для нейтрализации сточных вод
травильных цехов заводов черной металлургии.
Нейтрализация фильтрацией заключается в том, что
сточную жидкость пропускают через слой фильтрующе-
§ 69. Нейтрализация
283
го материала. При прохождении жидкости через такой
фильтр реакция нейтрализации должна полностью за-
канчиваться. В качестве фильтрующего материала для
нейтрализации кислот применяют известняк, мрамор и
доломит. Этот способ имеет ряд преимуществ: он более
прост и дешев, эффективен при неравномерной концен-
трации кислот в сточных водах.
Окисление. Этот метод используют в том случае, ког-
да другими методами очистки, в том числе и биохимичес-
ким, не удается разрушить или удалить вредные вещест-
ва, содержащиеся в производственных сточных водах.
Например, сточные воды обогатительных фабрик часто
содержат цианистые соединения. Для обработки этих
вод применим метод химического окисления путем вве-
дения в воду гипохлорита. В качестве реагентов исполь-
зуют гипохлорит кальция, гипохлорит натрия или хлор-
ную известь. Комплекс сооружений для очистки сточных
вод окислением представляет собой реагентное хозяйст-
во, которое состоит из склада реагентов, растворных ба-
ков и дозаторов, камеры реакций и отстойников.
Применяется также электрохимическая обработка
производственных сточных вод. При электрохимической
обработке сточных вод проводят анодное окисление, ка-
тодное восстановление растворенных загрязняющих ве-
ществ, электрокоагуляцию или электродиализ. При такой
обработке токсичные вещества превращаются в нетоксич-
ные или малотоксичные. При электродиализе из сточных
вод удаляются соли, кислоты или щелочи, которые мо-
гут регенерироваться. При электрохимической обработ-
ке производственных сточных вод, содержащих циани-
ды, амины, спирты, азокрасители и пр., происходит их
анодное окисление.
При электролизе на катоде выделяется газообразный
водород и разряжаются растворенные в воде ионы ме-
таллов. На аноде выделяются кислород и галогены,
окисляются некоторые ионы и молекулы с образованием
других ионов и молекул. Аноды из железа и алюминия
под действием постоянного электрического тока раство*
ряются с образованием оксигидратов и основных солей
металлов, способных к коагуляции.
Эффект очистки зависит от состава сточных вод, при-
меняемых материалов для электродов, плотности тока и
Глава 13. Сооружения для химической очистки сточных вод
Рис. 13.3. Технологическая схема электрокоагуляционной установки
для очистки сточных вод от шестивалентного хрома и ионов Дру-
гих тяжелых металлов
/-резервуар-усреднитель; 2 —бак для приготовления раствора хлористого
натрия; 3 — источник постоянного электрического тока; 4 — бак с раствором
щелочного реагента; 5—'аппарат для обезвоживания осадка; 6 — отстойник;
7 — электролизер; 8 — насос
Воздух
Рис. 13.4. Технологическая схема озонаторной установки
1 — теплообменники; 2 — влагоотделитель; 3 — войлочный фильтр; 4 — осуши-
тельная установка; 5 — генератор озона; 5 —отвод отработавшего газа; 7 —
впуск сточной воды; 8 — предварительный реактор; 9 — основной реактор;
/0 — выпуск очищенной воды
пр. Применение электрохимических методов целесооб-
разно при относительно высокой электропроводности
сточных вод.
§ .7,0. Примеры очистки сточных вод промышленных предприятий
285
Наибольшее распространение получила электрокоагу-
ляция с применением анодов из листового железа и алю-
миния. Электрокоагуляция применяется, например, при
очистке сточных вод гальванических производств, содер-
жащих шестивалентный хром и ионы тяжелых метал-
лов (медь, никель, цинк и др.). Сточные воды (рис. 13.3)
обрабатываются в проточных электролизерах со сталь-
ными электродами и горизонтальным или вертикальным
движением воды. При электролизе происходит химиче-
ское восстановление хромат- и бихроматионов ионами
двухвалентного железа, образующимися при растворе-
нии стальных анодов. Образуется также гидроокись
хрома, железа и других тяжелых металлов.
Перспективной является обработка сточных вод озо-
нированием, позволяющим осуществить глубокую очист-
ку и использовать воды повторно в производстве. В про-
цессе обработки сточной воды озон, подаваемый в реак-
тор в виде озоновоздушной смеси, диспергированной на
мельчайшие пузырьки, вступает в химические реакции.
Озон получается путем синтеза кислорода воздуха под
действием электрического разряда.
Принципиальная технологическая схема озонаторной
установки приведена на рис. 13.4. Она состоит из узла
получения озона и узла очистки сточных вод. Узел полу-
чения озона в свою очередь состоит из блока очистки и
осушки воздуха и блока получения озона. В первом бло-
ке воздух проходит теплообменник, влагоотделитель,
фильтр и осушительную установку. Затем воздух посту-
пает в генератор озона. Сточная вода, прошедшая био-
логическую очистку, подается в реакторы, в которые по-
ступает также озонированный воздух, и проходит про-
цесс окисления.
§ 70. Примеры очистки сточных вод
промышленных предприятий
Очистка радиоактивных сточных вод. При малых рас-
ходах концентрированных радиоактивных вод применя-
ют выпаривание. Органические вещества, содержащиеся
в сточных водах, перед выпариванием необходимо уда-
лить.
2М
Глава 13. Сооружения для химической очистки сточных вод
Наиболее распространены следующие физико-хими-
ческие и биологические методы очистки радиоактивных
сточных вод:
1) осаждение, при котором в воду вводится стабиль-
ный изотоп или его соль; после смешения или после хи-
мических реакций изотопы осаждаются;
2) коагулирование с осаждением, применяемое для
очистки сточных вод, содержащих радиоактивные колло-
иды. Например, для удаления радиоактивного фосфора
используют сернокислый алюминий или хлорное желе-
зо;
3) адсорбция радиоактивных веществ на сорбентах,
вводимых в воду с последующим их осаждением;
4) ионный обмен на ионитовых фильтрах с одновре-
менным обессоливанием и умягчением воды;
5) реагентное умягчение воды с одновременным уда-
лением радиоизотопов; для умягчения используют соду
и известь;
6) биологическая очистка радиоактивных вод на аэ-
ротенках и биофильтрах.
Очистка производственных сточных вод, содержащих
поверхностно-активные вещества (ПАВ). Существующие
сооружения механической и биологической очистки не
обеспечивают необходимой степени очистки сточных вод
от ПАВ. При механической очистке удаляется не более
10 % ПАВ; кроме того, некоторые из них ухудшают ус-
ловия осветления в отстойниках. В процессе биохимичес-
кой очистки большинство ПАВ совсем не разрушаются
или разрушаются только частично. Кроме того, ПАВ
тормозят биохимические очистные процессы, вызывают
образование обильной пены в аэротенках, вместе с пеной
из аэротенков в ветреную погоду выносится активный
$ 7!. Дезинфекция сточных вод
287
ил и доза последнего в аэротенках снижается. Поэтому
концентрация ПАВ в сточных водах, поступающих на
биологическую очистку, не должна превышать 10—100
мг/л в зависимости от вида ПАВ.
Сточные воды, содержащие ПАВ, перед подачей на
сооружения биологической очистки целесообразно обра-
ботать физико-химическими методами (флотация,
электрокоагуляция и т. п.).
В МИСИ им. В. В. Куйбышева разработана схема
очистки сточных вод с высокой концентрацией ПАВ пу-
тем предварительной флотации (рис. 13.5). Производст-
венные сточные воды, пройдя решетку и песколовку,
поступают на флотатор, где значительная часть ПАВ
выделяется диспергированием воздуха. Для этого при-
меняют флотаторы любой конструкции (напорные, им-
пеллерные, с подачей воздуха через пористые материа-
лы). Образовавшаяся флотационная пена, насыщенная
ПАВ и взвешенными веществами, непрерывно удаляется
из флотатора в коридор. В коридоре пена гасится с по-
мощью центробежных насадок конденсатом, образовав-
шимся в результате разрушения пены. Флотоконденсат
скапливается в резервуар и перекачивается насосом по
трубопроводу в коридор для гашения пены брызгалка-
ми. Избыток циркуляционного конденсата, содержащий
ПАВ в концентрации 2—4 г/л, может выпариваться на
установке. После флотатора сточные воды поступают на
сооружения биологической очистки.
Зарубежные специалисты для удаления ПАВ из сточ-
ных вод рекомендуют сорбционные методы. Для этог9
применяют активный уголь, глину и другие материалы.
Сорбционные методы трудоемкие и дорогие, поэтому не
получают широкого распространения.
ГЛАВА 14. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ
СТОЧНЫХ ВОД И ВЫПУСКА ИХ В ВОДОЕМЫ
§ 71. Дезинфекция сточных вод
После биологической очистки количество бактерий в
сточных водах значительно уменьшается. Так, при био-
логической очистке на искусственных сооружениях (на
188
Глава 14. Сооружения для обеззараживания сточных вод
биофильтрах или аэротенках) общее содержание бакте-
рий уменьшается на 95 %, при очистке на полях ороше-
ния—на 99%. Однако полностью уничтожить болезне-
творные бактерии можно только обеззараживанием сточ-
ных вод. Сточные воды обеззараживают различными спо-
собами: хлорированием, электролизом, бактерицидными
лучами и др.
Наибольшее распространение получил способ хлори-
рования сточных вод. Хлор вводят в сточную воду или в
виде хлорной извести, или в газообразном виде. Количе-
ство активного хлора, вводимого на единицу объема сточ-
ной воды, называется дозой хлора и выражается в грам-
мах на 1 м3 (г/м3).
По СНиП 2.04.03-85 расчетную дозу активного хло-
ра следует принимать: после механической очистки сточ-
ных вод — 10 г/м3; после полной искусственной биологи-
ческой очистки—3 г/м3; после неполной искусственной
биологической очистки — 5 г/м3. Хлор, добавленный к
сточной воде, должен быть тщательно перемешан с ней.
Для того чтобы обеспечить бактерицидный эффект, хлор
следует держать в контакте со сточной водой до 30 мин,
после чего воду можно спустить в водоем.
Установка для хлорирования газообразным хлором
состоят из хлораторной, смесителя и контактных резер-
вуаров. В хлораторной устанавливают хлораторы для
приготовления раствора хлорной воды из хлоргаза. Хло-
раторы разделяются на две основные группы: напорные
и вакуумные.
На рис. 14.1 приведена технологическая схема хлора-
торной. Отбор хлора производится из стальных балло-
нов объемом 30—55 л. Баллон снабжен сифонной труб-
кой, опущенной почти до дна, через которую хлор выходит
из баллона. В хлоратор подается газообразный, хлор.
Хлоропровод, идущий к дозатору, присоединяют к про-
межуточному баллону для впуска жидкого и выпуска га-
зообразного хлора. Расход хлора из баллонов определя-
ют с помощью весов, на которых размещают баллоны с
жидким хлором. Из хлоратора выходит хлорная вода с
определенной дозой хлора и смешивается со сточной во-
дой, Для смешения используют смесители различных
конструкций.
Разработаны электролизные установки для получе-
$ 71. Дезинфекция сточных вод
289'
Рис. 14.1. Технологическая схема хлораторной пропускной способ-
ностью до 5 кг/ч
/ — весы; 2 — стойки с баллонами; 3 — грязеуловители; 4 — хлораторы; 5 —
эжекторы
Рис. 14.2. Схема установки по обеззараживанию сточных вод элект-
ролизом
/ — бак хранения насыщенного раствора соли; 2 — эрлифт первого подъема;
3 — воздухоотделитель; 4 — бачок постоянного уровня воды; 5 — дозатор-сме-
ситель; 6 — газосборник; 7 — электролизеры; 8 — бак-накопитель дезинфектан-
та; 9 — насос-дозатор; 10 — рециркуляционный эрлифт; I — раствор воды; 11-
раствор гипохлорита натрия;! III —подача воздуха; IV — подача воды; V —
выпуск газов; VI — подача дезинфектанта в смеситель очищенной воды
ния гипохлорита натрия из технической поваренной со-
ли. Обеззараживание воды гипохлоритом натрия мето-
дом электролиза является одним из видов хлорирования.
Схема электролизной установки показана на рис. 14.2.
В приемный бак насыпают поваренную соль и заливают
водой. Раствор подается в рабочий бак, где разбавляет-
2М
Глава 14. Сооружения для обеззараживания сточных вод
ся водой до концентрации 100—120 г/л. Затем через до-
затор электролит поступает в электролизер. Гипохлорит
натрия собирается в баке-накопителе, из которого пода-
ется в необходимых дозах в зависимости от расхода
сточной воды.
Установки для хлорирования сточной воды хлорной
известью применяют на небольших станциях при расхо-
де сточных вод до 1000 м3/сут. Установка состоит из хло-
раторной, в которой размещены баки для приготовления
раствора хлорной извести, вспомогательных устройств,
смесителя и контактных резервуаров.
Раствор хлорной извести крепостью 10—15 % приго-
товляют в специальных затворных баках. Из затворного
бака раствор перепускают в растворные или рабочие
баки, в которые добавляют чистую водопроводную воду
для доведения крепости раствора до 2—5 %. Из рабочих
баков хлорная вода через дозирующий бачок поступает
в смеситель.
Для станций средней пропускной способности затвор-
ные баки должны иметь механические мешалки, приво-
димые в движение электродвигателями. Лопасти меша-
лок и вала делают из дерева во избежание коррозии.
Хлорный раствор смешивают со сточной водой в смеси-
телях. Смесители бывают различных конструкций. На
небольших станциях аэрации чаще применяют ершовый
смеситель, т. е. канал с рядом поперечных перегородок.
Для получения необходимого бактерицидного эффек-
та смесь хлорной воды со сточной выдерживают в тече-
ние 20—30 мин в специальных контактных резервуарах,
устраиваемых по типу вертикальных или горизонталь-
ных отстойников.
Обеззараживание сточных вод возможно методом озо-
нирования.. Озон энергично взаимодействует с минераль-
ными и органическими веществами. После озонирования
количество бактерий уменьшается на 99,8%. Недоста-
ток этого метода — относительная сложность оборудова-
ния и высокая стоимость обеззараживания.
Перед спуском очищенных сточных вод в водоем при
необходимости производят дополнительное насыщение
этих вод' кислородом. При достаточном перепаде по
высоте уровней площадки очистных сооружений и уров-
ня воды в водоеме устраивают многоступенчатые водо-
§ 71. Дезинфекция сточных вод
291
Рис. 14.3. Конструкция рассеивающего выпуска
/ — труба; 2 —обойма выпусков; 3 — гравийная засыпка; 4 — стенка обоймы;
5 —решетчатое дно обоймы; — береговой колодец выпуска; 7 —решетка;
в —береговой трубопровод; 9—поперечные стенки обоймы; 10 — крышка обой-
мы с отверстиями; // — щели в трубе; /2 — опорные поперечные трубы
сливы-аэраторы, в остальных случаях приходится устра-
ивать специальные барботажные сооружения для насы-
щения сточной воды кислородом.
292
Глава 14. Сооружения для обеззараживания сточных вод
§ 72. Выпуск сточных вод в водоем
Очищенные сточные воды при искусственной очистке
отводят по каналу к месту спуска их в водоем. Отводной
канал обычно заканчивается береговым колодцем, из ко-
торого очищенные сточные воды через выпуск сбрасы-
ваются в водоем. Чем благоприятнее условия для пере-
мешивания спускаемых сточных вод с водами водоема,
чем лучше используется самоочищающая способность
водоема, тем более загрязненные сточные воды могут
быть сброшены в него.
Выпуски сточных вод классифицируются по типу во-
доема (речные, озерные и морские), по месту располо-
жения (береговые, русловые и глубинные) и по конст-
рукции (сосредоточенные и рассеивающие).
Береговые сосредоточенные выпуски проектируются в
виде открытых каналов, быстротоков, консольных сбро-
сов, оголовков. При этом происходит весьма незначи-
тельное разбавление сбрасываемых сточных вод с водой
водоема, поэтому использование самоочищающей спо-
собности водоемов очень низко. Такие выпуски применя-
ют для сброса дождевых или малозагрязненных сточных
вод. Чаще устраивают русловые рассеивающие выпуски,
обеспечивающие наилучшее смешение сточных вод с реч-
ными. Глубинные выпуски применяют при сбросе сточ-
ных вод в озера, водохранилища, моря.
Конструкция рассеивающего фильтрующего струйно-
го выпуска показана на рис. 14.3. Выпуск представляет
собой стальную перфорированную трубу с металличес-
кой обоймой со щелями. Обойма заполнена гравием или
щебнем. Площадь щелевых отверстий решетчатого дна
обоймы составляет 40—50 % его площади. Выход воды
в виде вертикальных струй обеспечивает эффективное
смешение с водой водоема.
$ 73. Сооружевия для подготовки вод к повторному использованию
293
ГЛАВА 15. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ вод
К ПОВТОРНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
§ 73. Сооружения и оборудование для подготовки
очищенных и обезвреженных сточных вод
к повторному использованию
В настоящее время весьма актуальной является
проблема предотвращения загрязнения водоемов сточ?
ными водами. Решение этой проблемы ведется по ряду
направлений: рациональное использование воды на про-
мышленных предприятиях, переход на безводные техно-
логические процессы, повторное использование произ-
водственных и городских сточных вод, оборотное водо-
снабжение на промышленных предприятиях. Конечной
целью является создание таких систем водного хозяйст-
ва предприятий, при которых отсутствует или минима-
лен сброс сточных вод в водоемы.
При решении вопроса канализования промышленных
предприятий с уменьшением сброса сточных вод в водо-
ем необходимо предусматривать повторное использова-
ние сточных вод на производстве и извлечение из них
ценных веществ (хвостов). Степень повторного исполь-
зования сточных вод определяется их составом, количе-
ством и местными условиями. Если вода в производст-
венном процессе только нагревается, но не загрязняется,
то после охлаждения в градирнях и брызгальных бас-
сейнах ее можно использовать в системе оборотного во-
доснабжения предприятий. Загрязненные производствен-
ные сточные воды (например, сточные воды газоочистки
металлургических заводов) можно использовать вновь
в производстве только после механической очистки (от-
стаивания).
При повторном использовании сточных вод в систе-
мах оборотного водоснабжения температура воды и кон-
центрация загрязнений непрерывно изменяются. Интен-
сивность этого процесса зависит от системы водоснаб-
жения и режима ее работы. Для того чтобы концентрация
загрязнений не превышала предельно допустимой, осу-
ществляют продувку системы, т. е. сбрасывают часть за-
грязненной воды, а вместо нее добавляют свежую, так
2М
Глада 15. Сооружения для подготовки сточных вод
называемую подпиточную воду. Количество подпиточной
воды равно сумме всех потерь воды из системы.
Качество воды в системе оборотного водоснабжения
можно регулировать тремя способами: продувкой, очи-
сткой сбрасываемой сточной воды, очисткой оборотной
воды, возвращаемой в производство.
Городские и производственные сточные воды можно
использовать повторно, подвергая только механической
очистке, полной биологической очистке и доочистке (пос-
ле биологической очистки) в системах оборотного водо-
снабжения предприятий или цехов (наиболее распрост-
раненный случай). Очищенные сточные воды одних пред-
приятий направляют для технического водоснабжения
других предприятий или цехов, кроме того, очищенные и
обезвреженные городские сточные воды используют для
технического водоснабжения предприятий или цехов.
В качестве методов доочистки сточных вод наиболее ши-
роко применяются микрофильтрация, фильтрация через
зернистые материалы, отстаивание с коагулированием,
флотация с использованием реагентов или без них, био-
логическое окисление в прудах с естественной или искус-
ственной аэрацией, сорбция, окисление, методы удаления
азота и фосфора. Повторное использование биологичес-
ки очищенных производственных сточных вод в техноло-
гических процессах определяется требованиями, предъ-
являемыми к воде.
Во ВНИПИнефти выполнены проекты, в которых
предусмотрено повторное использование биологически
очищенных сточных вод для ряда нефтеперерабатываю-
щих заводов. Союзводоканалпроект разработал анало-
гичные проекты для химических и горнообогатительных
предприятий.
Запрещается использовать очищенные сточные воды
на предприятиях пищевой, мясомолочной и фармацевти-
ческой промышленности, где возможно заражение про-
дуктов производства, что угрожает здоровью человека.
В других отраслях промышленности необходимо соблю-
дать меры предосторожности, исключающие контакт лю-
дей с технической водой, и предусматривать мероприя-
тия по технике безопасности.
На рис. 15.1 показана схема оборотного водоснабже-
ния цеха мокрой газоочистки доменного производства.
§ 73. Сооружения для подготовки вод к повторному использованию
295
Рис. 15.1. Схема использования
сточных вод для оборотного
водоснабжения цеха газоочист-
ки доменного производства
Рис. 15.2. Схема производст-
венного водоснабжения авто-
мобильного завода с использо-
ванием доочищенных сточных
вод КСА
а — прямоточная система с после-
довательным использованием воды;
б — система оборотного во доена б*
жения; / — трубопровод подачи
воды с КСА; 2 —аппараты ТВЧ;
3 — канализационный трубопро-
вод; 4 — закалочные ванны; 5 —
сборник воды; 6 — насосная стан-
ция; 7 — индукционные нагревате-
ли; 8 — градирня; 9 — испарение и
унос; 10 — вода в градирни; // —
компрессоры, сварочные машины,
холодильные установки; 12 — про-
дувка; 13 — вода на охлаждение
технологического оборудования
Сточная вода от процесса
охлаждения и очистки газа
в цехе газоочистки 1 с тем-
пературой 40—45 °C и кон-
центрацией взвешенных ве-
ществ до 1500 мг/л поступа-
ет в радиальные отстойники
3, в которых концентрация
взвешенных веществ снижа-
ется до 150 мг/л. Из отстой-
ников вода насосами 9 перекачивается в градирню 10,
где температура ее снижается до 25—37 °C. Из градирни
вода насосами снова подается в цех газоочистки по тру-
бопроводу 2. Шлам 4 из отстойников подается насосами
7 по шламопроводу 6 в установку для его обезвожива-
ния или перекачивается по трубопроводу 5 в шламона-
копитель. Камера 8 служит для приема осветленной во-
ды. Все потери воды в системе пополняются водой из во-
допровода 11.
В производстве сточные воды могут быть использо-
ваны последовательно. Необходимая степень очистки
этих вод определяется технологическими требованиями
производства и их расход может быть сокращен на 20 —
30 %. Большой экономический эффект от последователь-
ного использования воды может быть получен на нефте-
т
Глава 15. Сооружения для подготовка, сточных вод
перерабатывающих заводах, В текстильной промышлен-
ности за счет внедрения противоточной промывки тканей
количество повторно используемой воды составляет 30—
50 % общего объема. На предприятиях нефтехимической
промышленности и металлургических производствах
75—87% общего количества воды находится в цик-
лах оборотного водоснабжения или используется по-
вторно.
Производственные сточные воды используют и для
орошения в сельском хозяйстве. Наиболее пригодны
сточные воды предприятий пищевой, азотно-туковой, не-
которых производств текстильной промышленности.и др.
Производственные сточные воды мясокомбинатов, дрож-
жевых и крахмальных заводов перед подачей на поля
орошения необходимо разбавлять бытовыми водами.
В сточных водах предприятий могут содержаться жиры,
нефть, масла, древесное волокно и пр. Эти вещества име-
ют техническую ценность, поэтому их выделяют, а воду
используют повторно. Такой прием широко применяется
в металлургической, химической и пищевой промышлен-
ности.
Представляет интерес проект (частично уже осущест-
вленный) использования очищенных сточных вод Курья-
новской станции аэрации для нужд производственного во-
доснабжения (рис. 15.2). На КСА построены сооружения
для доочистки городских сточных вод, которые должны
подаваться на ряд машиностроительных заводов, что
позволит сократить количество воды, забираемой из го-
родского водопровода. Очищенные воды можно исполь-
зовать для охлаждения в теплообменных аппаратах,
тушения кокса, гидротранспорта окалины, в компрес-
сорах, сварочных машинах, холодильных установках
и пр.
Наиболее рациональным в решении проблемы охраны
водоемов от загрязнений сточными водами является соз-
дание замкнутых систем водоснабжения и канализации
промышленных предприятий с использованием очищен-
ных сточных вод в системах технического и оборот-
ного водоснабжения и забором свежей воды из водо-
источников в основном для питьевого водоснабжения.
Для создания таких систем кроме совершенствования
методов очистки сточных вод и введения безводных про-
$74. Накопители и испарители
297
цессов необходимо разработать технологические процес-
сы, позволяющие резко сократить отходы производства
и потребление воды.
Намечены следующие основные предпосылки для дое-
дания замкнутых систем водного хозяйства промышлен-
ных предприятий:
1) применение безводных или маловодны? техноло-
гических процессов, обесЙечивающйх более полное ком-
плексное использование сырьевых ресурсов;
2) выбор комплекса производств предприятия ц их
размещение на промышленной Площадке, обеспечиваю-
щие Последовательное многократное использование во-
ды;
3) совершенствование технологических процессов, что
позволит сократить количество и загрязненность сточных
вод;
4) рациональное многократное использование воды
во всех технологических процессах и операциях и созда-
ние локальных замкнутых систем технического водоснаб-
жения;
5) классификация сточных вод как по характеру за-
грязнений, так и по их общей загрязненности и разра-
ботка региональной системы их очистки с целью повтор-
ного использования;
6) обеспечение такого качества сточных вод, посту-
пающих на внеплощадочные очистные сооружения, кото-
рое позволит осуществить их очистку на этих сооруже-
ниях;
7) обеспечение качества биологически очищенных
сточных вод, удовлетворяющего требованиям, предъяв-
ляемым к воде, используемой для пополнения потерь в
оборотных системах, и по санитарно-гигиеническим и по
токсикологическим показателям.
§ 74. Накопители и испарители
Для некоторых видов промышленных сточных вод
еще не разработаны надежные и экономичные методы
очистки. Такие воды направляют в накопители-резерву-
ары, вырытые в земле. Расход сточных вод, сбрасывае-
мых из накопителя в водоем, зависит от их состава и рас-
хода воды в водоеме. Он будет максимальным в паводок
2М
Глава 16. Основы технической эксолуатацни сетей и сооружений
и минимальным (или совсем без сброса) при минималь-
ном расходе воды в водоеме. Иногда устраивают нако-
пители без сброса воды в водоем. При проектировании
накопителей необходимо учитывать, что грунтовые воды
могут загрязняться в результате фильтрации сточных
вод из накопителя, поэтому накопители устраивают на
нефильтрующих или слабо фильтрующих грунтах. Иног-
да применяют искусственное экранирование дна и сте-
нок накопителя.
В районах с жарким климатом можно устраивать ис-
парители, в которых происходит естественное испарение
сточной жидкости. Размер испарительных площадок
зависит от количества сточных вод, величины фильтра-
ции сточных вод через дно и стенки площадок, темпера-
туры наружного воздуха, силы ветра, годового слоя
осадков и пр.
РАЗДЕЛ IV. ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ КАНАЛИЗАЦИИ
ГЛАВА 16. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ И СООРУЖЕНИЙ
§ 75. Организация службы эксплуатации
Эксплуатацией канализационных сетей и очистных
сооружений занимаются соответствующие службы, вхо-
дящие в состав производственных управлений (трестов),
отделов и участков, которые обеспечивают персоналом,
транспортом, механизмами, инструментами, материала-
ми и т. п. Основная задача эксплуатации — обеспечение
бесперебойной и надежной работы всех сооружений для
приема, отведения и переработки (очистки) сточных вод
с целью их последующего использования для нужд на-
родного хозяйства или выпуска в водоем при высоких
технико-экономических и качественных показателях, с
учетом требований охраны водоемов от загрязнения сточ-
ными водами и рационального использования водных
ресурсов.
§ 75. Организация службы эксплуатации
2W
Форма организации эксплуатационных служб зави-
сит от масштаба их деятельности, производственной
мощности и ведомственной подчиненности. Эксплуата-
ция канализационных сетей и очистных сооружений дол-
жна осуществляться в соответствии с «Правилами тех-
нической эксплуатации систем водоснабжения и водоот-
ведения населенных мест», утвержденными республикан-
скими министерствами коммунального хозяйства.
Работы по технической эксплуатации канализацион-
ной сети возлагаются на службы, которые в зависимо-
сти от протяженности сети и объемов работ могут быть
организованы в виде участков и служб сети, а для круп-
ных городов в виде самостоятельных производственных
управлений с подразделением на районные эксплуата-
ционные участки канализационной сети. Районирование
канализационной сети производят с таким расчетом, что-
бы протяженность сети района не превышала 250—
300 км с расстоянием до наиболее удаленной точки не
более 10 км.
Для бесперебойной работы канализационной сети
при ее эксплуатации необходимо осуществлять следую-
щие мероприятия:
1) контролировать правильность укладки труб при
строительстве новых участков канализационной сети;
2) вести надзор за эксплуатацией присоединенных к
системе канализационных сетей и сооружений, находя-
щихся в ведении других организаций и предприятий;
3) изучать особенности работы сети, составлять пер-
спективные планы реконструкции и развития сети;
4) вести надзор за состоянием и сохранностью сети
и оборудования на ней;
5) обеспечивать хорошие гидравлические условия для
работы сети, своевременно проводить промывку и про-
чистку сети;
6) проводить по плану текущий и капитальный ре-
монты и быстро ликвидировать аварии и затопления.
Для обеспечения нормальной эксплуатации очистных
сооружений, как правило, создают самостоятельные под-
разделения, включающие ряд технологических цехов:
механической очистки, биологической очистки, доочист-
ки, обработки осадков и др. Кроме этих цехов эксплуа-
тацию очистных сооружений обеспечивают вспомогатель-
300
Глава 16. Основы технической., эксплуатации сетей исооружений
ные подразделения: химико-бактериологическая лабора-
тория, службы контрольно-измерительной аппаратуры и
автоматики, механические мастерские, электрические
подстанции и электромастерские, отдел капитального
строительства и др.
Работой обслуживающего персонала очистных coopy-i
жений руководит через различные административные и
технические службы начальник или главный инженер
очистных сооружений; в их отсутствие управление стан-
цией возлагается на дежурного диспетчерской службы.
§ 76. Промывка, прочистка и ремонт канализационной
Сети. Техника безопасности
Наблюдения за техническим состоянием сети вклю-
чают наружный (профилактический) и внутренний (тех-
нический) осмотры сети и сооружений на ней.
Задачи наружного осмотра сети — обнаружение на-
рушения нормальной работы сети; выявление условий,
угрожающих сооружениям сети; проверка внешних при-
знаков их сохранности. Наружный осмотр проводится
не реже 1 раза в месяц, при котором проверяют: нали-
чие опознавательных знаков колодцев; внешнее состоя-
ние колодцев; наличие, целостность люков и плотность
прилегания крышек колодцев; наличие скоб в колод-
цах; степень наполнения труб; наличие или отсутствие
подпора воды в колодце, засора и других нарушений,
видимых с поверхности земли. При обходе трассы кана-
лизационной сети бригада обходчиков отмечает наличие
просадок грунта, завалов или разрытий. Определяют на-
личие газов в колодцах или спуск поверхностных вод в
канализационную сеть.
Наружный осмотр осуществляется без спуска людей
в колодец бригадой из двух человек. Небольшие дефек-
ты устраняет сама бригада. О более серьезных дефектах
бригадир сообщает руководству канализационного уча-
стка, которое принимает меры по устранению этих де-
фектов.
Технический осмотр внутреннего состояния канализа-
ционной сети, устройств и сооружений на ней выполня-
ют с периодичностью: для смотровых колодцев и ава-
рийных выпусков — 1 раз в год, для камер, эстакад и
§76. Промывка, прочистка и ремонт канализационной сети 801
переходов — не реже 1 раза в квартал, для коллекторов
и каналов— 1 раз в два года, Технический осмотр осу-
ществляет бригада, состоящая не менее чем из трех че-
ловек.
При техническом осмотре канализационных сетей
диаметром до 600 мм в последние годы широко исполь-
зуют передвижные специальные телеустановки, которые
монтируются на шасси автомобиля и укомплектовыва-
ются малогабаритной герметичной телекамерой. Теле-
камеру устанавливают на тележке с электроприводом; в
передней части тележки находится мощный осветитель.
Питание электродвигателя и осветителя осуществляется
через группу электрокабелей, соединяющих камеру с ав-
томобилем. В автомобиле установлен телеэкран, на
котором оператор видит внутреннее изображение осматри-
ваемого сооружения. При обнаружении какого-либо де-
фекта оператор регистрирует его местонахождение. Опе-
ратор может управлять скоростью движения телекамеры,
регулировать силу света осветителя. При необходимости
можно сделать видеозапись обследуемого трубопровода.
Технический осмотр коллекторов и каналов диамет-
ром более 1,5 м осуществляется путем прохода по ним
людей при полном или частичном прекращении подачи
сточной воды. Работа проводится в предварительно
проветренном и проверенном на загазованность коллек-
торе. На основании данных осмотра составляют планы
на производство текущего и капитального ремонтов се-
ти или принимают решение о внеплановом ремонте или
промывке сети.
К капитальному ремонту на сети относятся работы по
сооружению новых либо полной или частичной рекон-
струкции существующих колодцев, перекладке отдель-
ных участков линий с полной или частичной заменой
труб, замене задвижек, шиберов, вантузов. К текущему
ремонту на сети относятся: профилактическая промыв-
ка и прочистка сетей, очистка колодцев, замена скоб и
лестниц, обслуживание и регулировка задвижек, ванту-
зов и шиберов.
Во избежание засорения труб и каналов отложения-
ми осадков необходимо проводить профилактическую
прочистку канализационной сети. Трубопроводы диамет-
ром до 500 мм включительно обычно прочищают 1 раз
Ш
Глава 16. Основы гегаической эксплуатация сетей а вооружений
в год, при неблагоприятных условиях работы сети — 2—
4 раза в год исходя из условия образования в сети слоя
осадка не более V»—*/< диаметра трубы. Каналы боль-
ших размеров прочищают не реже 1 раза в год. Профи-
лактическую прочистку сети выполняют по бассейнам
канализоваияя, начиная с верховья; сначала очищают
боковые линии, а затем магистральные.
Профилактическая прочистка производится механи-
ческим и гидродинамическим способами. Механическую
прочистку осуществляют путем протаскивания по тру-
бам с помощью лебедок снарядов, разрыхляющих и сгре-
бающих осадок к колодцу. К числу таких снарядов от-
носятся совки (открытые и с закрывающимися створка-
ми), взрыхлители осадка, а также якори, корнерезы и
др. Работа с такими снарядами весьма трудоемкая, часто
требует удаления осадка через смотровые колодцы во
избежание засорения нижележащих участков сети. Поль-
зоваться протаскиваемыми снарядами надо весьма осто-
рожно во избежание повреждения стенок и стыков труб
(особенно керамических). Как правило, при профилак-
тической прочистке канализационной сети осадки раз-
рыхляются, размываются и уносятся потоком воды.
Улавливают осадок в смотровых колодцах с помощью
различных приспособлений — вилами, ведрами, совками,
насосами и др.
Работы по механической прочистке сети требуют
больших затрат ручного труда, кроме того, они выполня-
ются в антисанитарных условиях. В связи с этим лучше
применять гидравлический, гидромеханический и гидро-
динамический способы, которые обеспечивают прочистку
сети вследствие увеличения скорости движения воды.
Прочистку гидравлическим методом осуществляют
мри диаметре сети до 200 мм путем промывки водой из
водопроводной сети (или местного водоема) либо путем
накопления сточной воды в колодцах и последующего
сброса ее.
При гидромеханическом методе прочистки канализа-
ционных сетей по трубопроводам пропускают плавающие
снаряды (резиновые я металлические шары, деревянные
и металлические цилиндры, диски, ерши и самоходные
тележки), размер которых несколько меньше диаметра
прочищаемой трубы. При движении таких снарядов по
§ 76. Промывка,, прочистка и ремонт кодалвзацпотшой сети
303
трубам часть потока воды перекрывается (т. е. живое се-
чение потока уменьшается, и, следовательно, повышает-
ся скорость движения воды), создается небольшой под-
пор воды. В результате скорость движения воды под
снарядом увеличивается до 5—7 м/с, что обеспечивает
размыв осадка в лотках труб. Размываемый осадок пе-
реходит во взвешенное состояние и уносится потоком.
Передвигаются снаряды за счет энергии движущейся
воды; скорость их передвижения регулируется прикреп-
ленным к снаряду тросом.
Более эффективной является гидродинамическая
промывка сети, которая основана на размывающей и
транспортирующей способности потока воды при высо-
ких скоростях ее движения. Гидродинамическая прочи-
стка осуществляется с помощью специальных каналоочи-
стительных машин, оборудованных цистерной для чистой
воды, насосом высокого давления (до 10 МПа), бараба-
ном с высоконапорными шлангами и комплектом наса-
док. Прочистку выполняют следующим образом. Бара-
бан с шлангом устанавливают над колодцем, по направ-
ляющему блоку вводят шланг с насадкой в коллектор
против потока сточной воды. За счет реактивного дей-
ствия струй высокого давления, выходящих из отверстий
насадки, последняя передвигается по трубе самостоя-
тельно на длину шланга 80—120 м (холостой ход). Ра-
бочий ход осуществляется при включении привода бара-
бана. Высоконапорный шланг наматывается, а насадка
возвращается вместе с потоком воды в низлежащие уча-
стки.
Гидродинамический метод применяют для очистки се-
ти диаметром до 600 мм. В зависимости от угла накло-
на отверстий насадка скорость холостого хода составля-
ет 40—75 м/мм, скорость рабочего хода 6—14 м/мм при
расходе воды 25 л на каждый метр длины трубы.
Прочистку дюкеров производят промывной водой или
последовательным пропуском трех ледяных шаров раз-
мером 0,6—0,9 £>. Дюкеры протяженностью до 100 м до-
пускается прочищать резиновым мячом, удерживаемым
на тросе. Мяч снабжен устройством, которое позволяет
выпустить из него воздух при заклинивании в дюкере.
Большое скопление осадков в канализационном тру-
бопроводе может полностью или частично закупорить
304
Глава 16. Основы технической эксплуатации сетей и сооружений
трубу и вызвать излив сточных вод через люки смотро-
вых колодцев на поверхность проездов, подтопление под-
валов и т.д., что совершенно недопустимо. Такого рода
аварии необходимо ликвидировать в кратчайшие сроки.
В зависимости от степени и сложности засорения тру-
бопроводы чистят проволокой, гибким валом, пробивкой
шлангами, подмывом водой.
Пробивку проволокой и гибким валом применяют при
диаметре трубопровода до 300 мм. Работы можно вести
как из верхнего (затопленного), так и нижнего (сухого)
колодца, в зависимости от места засора по отношению к
этим колодцам. При этом используют направляющую
трубу переменной длины с изогнутым концом, которую
вводят в устье засорившейся трубы. Засор пробивают
легкими ударами проталкиваемой проволоки или гибко-
го вала, на конце которых имеются наконечники.
В трубопроводах диаметром более 300 мм засор раз-
мывают водой из сухого колодца с помощью пожарных
рукавов без наконечника либо сточной водой, откаченной
из затопленного отключенного колодца. В этом случае
давление воды создается с другой стороны засора, что
часто позволяет легко его размыть или выдавить водой
в верхний опорожненный колодец.
Для ликвидации засоров используют штанги, кото-
рые состоят из труб диаметром 13—19 мм, длиной 0,7—
0,9 м. К первой штанге привинчивают наконечник (бу-
рав, кольцо, пику, шар) и привязывают стальной трос
диаметром 6—9 мм, который зацепляется через одну к
каждой.штанге. Штангу вводят в трубопровод и после-
довательно привертывают дополнительные штанги с тро-
сом, перекинутым через блок, до тех пор, пока наконеч-
ник не достигнет засора. Засор можно пробивать вруч-
ную, если он расположен близко к колодцу, или с по-
мощью лебедки, устанавливаемой над колодцем. Про-
бивку засора штангами можно сочетать с одновремен-
ным подмывом водой.
Для устранения глухих засоров целесообразно ис-
пользовать каналоочистительные машины высокого дав-
ления с насадками, имеющими кроме сопел в боковой
поверхности дополнительное сопло и спереди. При хо-
лостом ходе насадок развивает максимальную скорость
движения. По мере приближения к засору струя воды,
§ 77. прием и пуск в эксплуатацию сооружений
808
вытекающая из переднего сопла, начинает оказывать со-
противление движению насадки вперед. При достиже-
нии равенства усилий создаваемых струй из сопел в пе-
редней и боковой части насадка последний по инерции
еще немного продвинется вперед, а затем начнет обрат-
ное движение до тех пор, пока усилие струй из сопел в
передней и боковой частях насадка не будет одинаковым.
сЭто возвратно-поступательное движение многократно
повторяется до полного размыва засора на длине 2—
5 м. Если всеми перечисленными способами не удается
ликвидировать засор, то трубы раскапывают и перекла-
дывают участок сети.
При осмотрах канализационной сети необходимо со-
блюдать требования техники безопасности. Перед спус-
ком в колодец следует убедиться в отсутствии взрыво-
опасных и вредных газов с помощью шахтерской лам-
пы. При наличии вредных газов лампа гаснет. Легкие
газы удаляют через открытые люки колодцев проветри-
ванием, а тяжелые газы — вентилятором. Запрещается
курить в колодцах и спускаться в них с фонарями, име-
ющими открытое пламя. Иногда пользуются противога-
зом со шлангом, конец которого находится на поверхно-
сти земли, или кислородными приборами.
Рабочий должен спускаться в колодец, надев предо-
хранительный пояс с привязанной к нему веревкой. Ра-
бочее место у колодца должно иметь временное ограж-
дение. Во время выполнения работ в колодце вблизй его
на поверхности земли должны находиться двое рабочих,
которые при необходимости смогут оказать помощь.
§ 77. Прием и пуск в эксплуатацию сооружений
Законченные строительством очистные сооружения
принимаются в эксплуатацию Государственной приемоч-
ной комиссией после пробной и временной эксплуата-
ции, что позволяет провести всестороннее их испытание
и вывести очистные сооружения на нормальный эксплу-
атационный режим.
Пробную эксплуатацию очистных сооружений произ-
водят при предусмотренном проектом режиме. В процес-
се пробной эксплуатации проверяют работоспособность
всех очистных сооружений, коммуникаций и контрдльно-
80в
Глава 16. Основы технической эксплуатации сетей и сооружений
измерительного оборудования. По достижении проектной
степени очистки сточных вод осуществляют временную
эксплуатацию, при которой производят технологическую
наладку очистных сооружений, обрабатывают экономич-
ные эксплуатационные режимы, уточняют дозы применя-
емых реагентов, проводят испытания сооружений на фор-
сированные режимы работы (на случай аварии).
Технологическую наладку сооружений осуществляют
спецйализированные пусконаладочные организации, ко-
торые одновременно обучают эксплуатационный персо-
нал правилам и приемам технической эксплуатации. На-
ладку очистных сооружений, в которых происходят био-
химические процессы (аэротенки,, биофильтры, метантен-
ки), проводят в теплое время года, что сокращает их
пусковой период до 1—2 мес. Для ускорения выращива-
ния определенного количества активного ила он может
быть привезен с другой очистной станции. При выращи-
вании активного ила или биопленки на месте к сточным
водам добавляют осадок из вторичного отстойника. При
наладке песколовок и отстойников регулируют водорас-
пределительные и водосборные устройства, а также уст-
ройства для сбора и удаления осадка.
§ 78. Методы контроля за работой
очистных сооружений
Для нормальной эксплуатации очистной станции ве-
дут контроль за работой как отдельных сооружений, так
и всей станции. В процессе контроля за работой соору-
жений определяют расход воды, поступающей на отдель-
ные сооружения и на станцию в целом, расходы осадка,
активного ила, воздуха, пара, газа, электроэнергии, не-
обходимых реагентов. Систематически проводят хими-
ческие и гидробиологические анализы сточных вод,
поступающих на станцию, прошедших отдельные соору-
жения, и вод, прошедших все очистные сооружения.
Расход сточной жидкости, поступающей на станцию,
определяют специальными измерительными устройствами
(лотки Паршаля, водомеры Вентури и др.), обычно обо-
рудованными самопишущими приборами. Расходы воз-
духа, газа и пара определяют с помощью сопел или
диафрагм с самопишущими дифманометрами.
$ 79. Изыскания для проектирования систем канализации
Ш
Состав сточных вод, поступающих на механическую
очистку и после нее, характеризуется такими показате-
лями, как концентрация взвешенных веществ, количество
осадка по объему, температура воды, окисляемость, про-
зрачность, цветность. Если сточные воды проходят и био-
логическую очистку, то, кроме того, определяют БПК,
содержание азота (общего, аммонийных солей, нитратов
и нитритов) и содержание растворенного кислорода.
Работники лаборатории совместно с дежурными опе-
раторами станции осуществляют технологический кон-
троль за работой отдельных сооружений и всей станции
в целом. Инженерно-технические работники очистной
станции составляют инструкции по эксплуатации очист-
ных сооружений с учетом конструкций сооружений, кли-
матических условий и производственного опыта. Они так-
же разрабатывают мероприятия, повышающие произво-
дительность сооружений, внедряют новую технику и
новаторские методы труда. Инженерно-технический пер-
сонал следит за соблюдением сроков планово-предупре-
дительного, текущего и капитального ремонтов сооруже-
ний и оборудования. Для рабочих очистной станции
систематически организуется техническая учеба.
ГЛАВА 17. ИЗЫСКАНИЯ И ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СИСТЕМ КАНАЛИЗАЦИИ
§ 79. Изыскания для проектирования
систем канализации
Перед составлением проекта системы канализации и
в период его составления проводят полевые изыскания
на месте строительства: топографические, геологические,
гидрогеологические и гидрологические. Во многих слу-
чаях необходимы санитарные изыскания (обследова-
ния). Составлению проекта предшествует также сбор
данных экономического характера и других данных, оп-
ределяемых местными условиями.
При топографических изысканиях проводят топогра-
фическую съемку участков расположения канализаци-
онных сооружений (очистных, насосных станций, вы-
пусков сточных вод и др.); профилей (с ситуационной
306
Глава 17. Изыскания и основы проектирования систем канализации
полосой), канализационных коллекторов, поперечных
профилей водных протоков (по всему сечению или толь-
ко в прибрежной части), в месте расположения выпусков
сточных вод, канализационных дюкеров.
До начала проектирования обычно имеются необходи-
мые топографические планы территории, обслуживае-
мой канализацией, которые при необходимости только
дополняют недостающей съемкой отдельных площадей
или более детальной съемкой некоторых участков. На
эти планы должны быть нанесены все надземные и под-
земные сооружения, влияющие на трассировку канали-
зационных линий, а также на расположение канализа-
ционных сооружений: железные или автомобильные до-
роги, туннели, теплофикационные каналы, кабели и пр.
Гидрогеологические изыскания касаются водных про-
токов, используемых для спуска сточных вод, а также
пересекаемых канализационными дюкерами. К гид-
рологическим данным, получаемым в результате изыска-
ний, относятся колебания уровней воды в водоеме (ми-
нимальный, меженный, максимальный, горизонты ледо-
хода и ледостава), расходы водоемов в разные времена
года (минимальный, меженный, максимальный), скоро-
сти движения воды, ледовый режим (толщина льда, вре-
мя ледохода и ледостава, образование внутриводного
льда й шуги), донные наносы. Геологические изыскания
совместно с гидрогеологическими необходимы для ха-
рактеристики грунтов со строительной точки зрения.
При составлении проекта канализации проводят са-
нитарные обследования, чтобы определить условия, при
которых спуск сточных вод не ухудшит санитарного со-
стояния водоема. Основная задача санитарного обсле-
дования— определить самоочшцающую способность во-
доема в месте спуска сточных вод и установить степень
очистки сточных вод, и, следовательно, состав очистных
сооружений. Санитарные обследования проводят по про-
грамме, вырабатываемой органами Государственной са-
нитарной инспекции.
К данным экономического и другого порядка, кото-
рые должны быть собраны перед составлением проекта,
относятся условия энергоснабжения (для строительства
и эксплуатации), наличие местных строительных мате-
риалов, условия транспорта (наличие автомобильных до-'
§ 80. Определение эксплуатационной стоимости очистки
309'
рог), расселения строительных рабочих и данные, необ-
ходимые для составления проекта организации работ.
Эти данные собирают на месте работники проейтной ор-
ганизации, которые будут заняты составлением проекта.
Основная часть изыскательских и других материалов
должна быть получена перед составлением проекта или
в период ё¥о составления. При дальнейшем проектирова-
нии- уточняются полученные ранее данные и в случае не-
обходимости расширяется объем изысканий.
§ 80. Определение эксплуатационной стоимости
отведения и очистки воды
Основной экономический показатель системы канали-
зации — эксплуатационная стоимость транспортирова-
ния, очистки и отведения воды. Эксплуатационную сто-
имость относят к 1 м3 воды и определяют по формуле
P = S/Q,
где Q — годовое количество воды (отводимой канализацией), м3;
S — сумма годовых эксплуатационных расходов, руб;
с _ - , / П1 , К; »2 . *3 я3 | \ г- I Кп
“ 100 + 100 + 100 + 100 *
Е — прямые эксплуатационные расходы за год; Ki, Кз, Кз — строи-
тельные стоимости отдельных сооружений системы канализации,
руб; л1( Л2, Лэ—амортизационные отчисления сб строительной стои-
мости данного сооружения, %; SKn— сумма амортизационных от-
числений вбей системы (канализации).
Прямые эксплуатационные расходы включают:
1) расходы на содержание управленческого аппарата и
складской) хозяйства (заработная плата с начисления-
ми, аренда, ремонт, отопление и освещение помещений
и др.); 2) расходы на содержание сетей, сооружений,
зданий и оборудования (заработная плата эксплуатаци-
онного Персонала, текущий ремонт сетей, сборужений и
оборудования; отопление и освещение зданий и сооруже-
ний; транспорт, обслуживающий сооружения, специаль-
ная охрана сооружения и др.); 3) расходы На электро-
энергию и смазочно-обтирочные материалы; 4) расходы
на химические материалы (реагенты) для очистных со-
оружений.
Амортизационные отчисления необходимы для накоп-
ления средств: а) для воспроизводства (единовременно-
810
Глава 17. Изыскания, и основы проектирования систем канализации
го полного восстановления) сооружений и оборудования
(основных средств) через некоторый срок, определяемый
долговечностью сооружений; б) для капитального ремон-
та, проводимого через определенные сроки в период экс-
плуатации сооружений.
Нормы амортизационных отчислений по отдельным
сооружениям и оборудованию, включая отчисления на
капитальный ремонт, устанавливаются министерствами
и ведомствами.
§ 81. Технико-экономическое сравнение
вариантов
В процессе проектирования зачастую производят тех-
нико-экономическое сравнение вариантов систем канали-
зации, а также отдельных канализационных сооружений,
чтобы выбрать наиболее экономичный вариант. Основ-
ные критерии для экономического сравнения вариантов —
строительная стоимость (капитальные затраты) системы
или сооружения и годовая эксплуатационная стоимость
(эксплуатационные расходы) отведения и очистки сточ-
ной воды.
При сравнении вариантов пользуются методом, ос-
нованным на принципе окупаемости капитальных зат?
рат за некоторое число лет эксплуатации. Этот метод,
укоренившийся в практике проектных организаций, в из-
вестной мере условный, так как капитальные затраты
производят за сравнительно короткий период строитель-
ства, а эксплуатационные затраты — за долгий период
эксплуатации, в течение которого экономические усло-
вия, определяющие взаимоотношение этих двух видов
затрат, могут изменяться.
Метод этот заключается в следующем. Допустим, что
требуется произвести экономическое сравнение двух ва^
риантов системы (канализации) со строительными сто-
имостями Ki и и годовыми эксплуатационными стои-
мостями соответственно Si и S2. Если К\<К% и S!<S2,
то выгодность первого варанта очевидна. Если же
^i<^2, но Si>S2, или если но Sj<S2, то сра-
зу нельзя определить, какой же вариант в конечном сче-
те выгоднее. Если, например К\<К2> но Sj>S2, то это
значит, что при осуществлении первого варианта полу,-
§ 81. Технико-экономическое сравнение вариантов
811
чается экономия в капитальных затратах, но зато в те-
чение всего периода эксплуатации будет перерасход
средств, который через некоторое время превысит полу-
ченную при строительстве экономию. Поэтому при выборе
варианта исходная величина
^2-^1
Sj — $2
где I — время в годах, за которое окупаются дополнительные вло-
жения Кг—Kt по второму варианту вследствие уменьшения экс-
плуатационной стоимости на величину St—S2.
Если время это велико, то второй вариант невыгоден,
так как излишне затраченные при строительстве средст-
ва будут возмещены только через длительный срок. При
каком-то значении t=T варианты будут равноценны, а
при еще меньшем значении t будет выгоднее второй ва-
риант. Например, при первом варианте /G=5 840 000 руб.,
Si=278000 руб., при втором варианте К2=4256000руб.;
52=367000 руб. В этом случае выгоднее второй вари-
ант, так как излишняя строительная стоимость при пер-
вом варианте окупается только через 17,9« 18 лет. Ес-
ли при первом варианте Ki = 1596000 руб., Si =
=85000 руб., а при втором варианте /С2= 1205000 руб.,
52=140000 руб., то выгоднее первый вариант t—1.
Пользуясь этим же принципом, можно применять бо-
лее удобную методику сравнения вариантов: сравнивать
так называемые приведенные стоимости по каждому из
вариантов, представляющие собой суммы строительной
стоимости и эксплуатационных затрат за Т лет. При
сравнении вариантов по этому методу в первом случае
будем иметь (при Т=10): /(i+7’S1=5 840000-|-
+7 278 000=7 849 000; ^4-TS2=4 256 000+7 367 000=
=6825000, т. е. выгоднее второй вариант.
При сравнительной оценке вариантов следует учиты-
вать не только экономические, но и технические их пре-
имущества, т. е. оценка вариантов всегда должна быть
технико-экономической. К техническим показателям от-
носятся: надежность системы канализации, простота уст-
ройства и эксплуатации системы, качество воды в источ-
нике, размеры площадей, занимаемых сооружениями,
сроки строительства и др. В некоторых случаях по этим
показателям может оказаться целесообразным выбор и
менее выгодного варианта.
312
Список литературы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1< Зацепин В. Н. Курсовое и дипломам проектирование ^одо-
проводных и канализационных сетей и сооружений: Учеб, пособие
для техникумов. — Л.: Стройиздат, 1973, — 215 с.
2, Зацепин В. H.f Шигорин Г. Гм; Зацепина М. Канализациям
Учеб, для техникумов.—Л.: Стройиздат, 1976* — 272 с.
3, Каляцун В. И. Основы водоснабжения и канализации: Учеб,
для техникумов. М.: Стройиздат, 197^1 — 207 с*
4. Калицун В. И., Ласков Ю. М. Лабораторный практикум по
канализации: Учеб, пособие для вузов.— М.: Стройиздат, 1978д —
125 с.
5. Канализация! Учеб, для вузов/С. В. Яковлев, Я- А. Карелин,
Жуков, С. К. Колобанов. — 5-е -вад. — М.: Стройиздат, 1975.—
6. Канализация населенных мест и промышленных предприя-
тий. — М.: Стройиздат, 1981. — 639 с. — (Справочник проектиров-
щика) ,
7, Карелин Я. А., Жуков Д. Д., Журов В. Н. Очистные канали-
зационные установки в странах Западной Европы. —М.: Стройиз-
дат, 1977.- 150 с.
8. Кедров В. С., Пальгунов П. П., Сомов М. А. Водоснабжение
и канализация: Учеб, для вузов,— М.: Стройиздат, 1984.— 287 с.
9, Ласков Ю. М., Воронов Ю. В., Калицун В. И. Примеры ра-
счетов канализационных сооружений: Учеб, пособие для вузов.—
М.: Высшая школа, 198L — 231 с.
10. Николадзе Г. И. Коммунальное водоснабжение и канализа-
ция: Учеб, пособие для техникумов. — М.: Стройиздат, 1983.—
422 с*
11, Очистка производственных сточных вод: Учеб, пособие для
вузов /Ci В. Яковлев, Я. А. Карелин, Ю. М. Ласков, .Ю. В. Воро-
нов. — 2-е изд. — М.: Стройиздат, 1985. — 320 с.
12, Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов/
Я. А. Карелин, И. А. Попова, О. Я- Евсеева, Л. А. Евсеева. — М.:
Стройиздат, 1982.— 184 с.
13. Очистка сточных вод предприятий кожевенной и меховой
промышленности. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, —
166 с.
14. Попкович Г. С. Автоматизация и диспетчеризация систем
водоснабжения и канализации: Учеб, для техникумов. — М.: Строй-
издат, 1978. — 193 с.
15. Туровский И. С. Обработка осадка сточных вод. — 2-е изд —
М.: Стройиздат, 1982. — 220 с.
16. Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Биологические фильтры,—
2-е изд. — М.: Стройиздат, 1982. — 120 с.
17, Яковлев С. В., Карюхина Т. А. Биохимические процессы в
очистке сточных вод, — М.: Стройиздат, 1980. — 200 с<
Предметный указатель
813
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Адсорбция 261
Аниониты 277
Аэраторы мелкопористые 238
— механические 242
— пневмомеханические 242
— турбинные 242, 249
Аэрация пневматическая 229,
238
— предварительная 147
— механическая 229, 241
Аэроакселатор 244
Аэроокислители 249
Аэротенки 104, 161, 225
— вытеснители 226, 251
— двухступенчатые 231, 262
— коридорные 238, 242
— осветлители 247
— отстойники 231
— противоточные 248
— с неравномерно-рассредото-
ченным впуском 245, 247
— с низконапорной аэрацией
241
— смесители 226, 230, 240, 262
Аэрофильтры 208, 211
Б
Бассейн канализования 38
Бензиноуловители 152
Биодиски 260
Биокоагулятор 103
Биотенк 250
Биофильтры 161, 208
— капельные 104, 208
— высоконагружаемые 208,
211
— двухступенчатые 213
— погружные 224
— с загрузкой объемной 208,
213
------- плоскостной 213
-------пластмассовой 105,213,
217
Бункер для песка 127
В
Вакуум-фильтры 105, 163, 181,
193
Валики оградительные *179
Вентиляция сети 61
Вещества поверхностно-актив-
ные 286
Водостоки 70
Воды сточные бытовые (козий*
ствённо-фекальные) 7
•---дождевые (атмосферные)
7,70
----- производственные (про-
мышленные) 7
Воздуходувки 240
Волокноуловители механизиро-
ванные 151
Выпуск аварийный 13, 69, 81,
82
Выпуск сточных вод 292
Г
Газгольдеры 109
Гидроциклоны 105, 158
— многоярусные 160
— напорные 128, 158^ 187
— открытые 158
Гидроэлеватор 119
Д
Дегельминтизация осадков 191
Дезактивация 269
Дезинфекция 104, 287
Дезодорация 269
Денитрификация 94, 104
Диализ 269
Дождемер 71
Дождеприемник 18, 78
Доочистка сточных вод 266,
268
Дренаж 180
Дробилки молоткового типа 84,
102, 113, 161
Дюкер 62
Ж
Желоб проточный 166
Жироловки 17, 152
3
Загрузка плавающая 151
Л4
Предметный указатель
Загрязнения бактериальные 89,
97
---минеральные 7, 89
— — органические 7, 89
Замораживание осадков 194
Затвор гидравлический 9, 18,
67, 223
И
Ил активный 225
— возвратный 258
— избыточный 258
— сфлотированный 259
— циркуляционный 227, 258
Илоуплотнители 256, 258
гравитационные 259
— радиальные 259
— флотационные 105, 259, 263
Индекс иловый 226
Инфильтрация 65
Испарители 297
К
Камера дегельминтизации 190
Камеры на канализационной
сети 58, 61
Канализация 4
— дождевая 70
Каналы циркуляционные окис-
лительные 253
— канализационные 54
Карты полей фильтрации 198
Катиониты 277
Кислород растворенный 98
Коагулирование 106, 278
Коагулянты минеральные 278
Колодцы смотровые 9, 58
— линейные 58
— перепадные 59
— поворотные 59
— узловые 59
Коллекторы 54
Коэффициент стока 75
Кристаллизация 106, 269, 274
Л
Ливнеспуски 15, 79
Лоток «Паршаля» 119, 306
М
Материал фильтрующий 267
Метод очистки реагентно-фло-
тационный 277
----электрокоагуляционный
Метантенки 104, 163, 165, 193
Микрофильтры 104, 151, 158,
268
Мощность окислительная 209
Н
Нагрузка осадка на иловые пло-
щадки 180
Накопители 297
Насос центробежный 81
Нейтрализация 17, 279
Нефтеловушки 152
— тонкослойные 155
Нитрификация 93, 104, 228
О
Обезвоживание механическое
181
— сточных вод 287
Обессоливание 269
Обмен ионный 106, 269, 276
Обработка осадков тепловая
185
---- стабилизационная 177
----- термическая 188
Озонирование 104, 106, 268
Окисление
— биохимическое 92
— химическое 106, 283
Окситенки 105, 253, 260
Организация службы эксплуа-
тации 298
Оросители вращающиеся 224
— спринклерные 221
Осадок 161
Осветлители 103, 104, 128
Осветлители-перегниватели 103,
163, 166, 170
Основания под трубы 51
Отстойники 128, 207
— вертикальные 128, 132
— вторичные 109, 128,161,256
— горизонтальные 128, 130, 152
— двухъярусные 103, 128, 163,
166
— первичные 102, 128, 138, 161
— радиальные 128, 139, 152
— смолоуловители 155
— тонкослойные 143, 268
Предметный указатель
ate
Очистка биологическая 102, 212,
259
— механическая 102, 112
— физико-химическая 102, 106,
269
— химическая 106, 278
— электрокоагуляпионная 285
П
Переходы трубопроводов 63, 68
Песколовки 102, 118, 207
— аэрируемые 105, 123
— горизонтальные с прямоли-
нейным движением воды 118
— с круговым движением воды
121
— тангенциальные 122
Печи 165, 191
— барабанные вращающиеся
165
— многоподовые 165, 191
Площадки песковые 102, 126
— иловые 105, 109, 163, 178,193
— иловые с поверхностным
удалением воды 181
Поля 194
— орошения земледельческие
194, 206
— подземной фильтрации 165,
194,202
— фильтрации 103, 194. 198
Потребность в кислороде био-
химическая 94
-----химическая 95
Преаэратор 103
Процеживание 151
Пруды биологические 103, 194,
260
Р
Расчет степени очистки 99
Расходы бытовых и производ-
ственных сточных вод 25
— дождевого стока 76
Реагенты для биогенной под-
питки 261
Реактор со взвешенным слоем
165
Реакция активная 91, 96, 98
Ревизия 9, 69
Режимы сбраживания осадка
162, 171
Резервуар контактный 109
— приемный 81, 83
Решетки 81, 83, 192, 112, 151,
161,207
— дробилки 102, 116, 187
— механизированные 113
С
Сбраживание осадков анаэроб-
ное 167, 171
Септики 103, 163, 165, 203
Сети канализационные 4, 9, 29
Сетки барабанные 151, 266
Сеть оросительная 207
Сжигание осадков 107, 163, 191,
193
Система водооборота замкну-
тая 16, 293
Системы канализации 7, 15
— неполная раздельная 15
— пол ураз дельна я и общесплав-
ная 15, 17
— производственно-дождевая
16
— комбинированная 15
— полная раздельная 15, 69
Скорости окисления 93
Смесители ершовые 107, 290
— с пневматическим перемеши-
ванием 107
— типа лотка «Паршаля» 306
Соединение труб 51
Сорбция 104, 106, 269, 271
Состав осадков сточных вод ; 161
Стабилизация аэробная 105,163,
177
Стабильность 96
Спринклеры 221
Станции воздуходувные 112
— насосные бытовой канали-
зации 9, 13, 40, 80
— для дождевых вод 86
---с0 шнековыми подъемни-
ками 83, 85
Степень очистки сточных вод
99
Сушилки барабанные 107, 188
— со встречными струями 105,
109, 189
— пневматические 188
— с псевдоожиженным (кипя-
щим) слоем 189
316
Предметный указатель
Сушка термическая осадков
105, 163, 181, 188
Схемы канализации 8, 13
Т
Техника безопасности на кана-
лизационных сооружениях 300
Траншея фильтрующая 204
Трассировка сети1 39
Трубопроводы напорные 48, 50,
84
— асбестоцементные 50, 84
Трубы
— асбестоцементные 50, 84
— бетонные 49
— железобетонные 49, 67, 84
— керамические 48, 66
— пластмассовые 51
— стальные 50, 61, 67
У
Уплотнение осадков 259
Усреднители 107
Установки аэрационные 225
— «Вихрь» 194
— гидроэлеваторные 119
— дегельминтизации осадков
191
— доочистки воды 266
— хлорирования сточных вод
288
— обезвоживания осадков 181
— озонаторные 268
— сжигания осадка 191, 193
— сорбционные 269, 271
— фильтрационные 153, 267
— электрокоагуляционные 285
— флотационные 269, 274
— элёктрофлотационные 276
Устройства бункерные для от-
мывки песка 127
Ф
Фильтры
— биологические 104
—у высоконагружаемые 211
— гравийно-песчаные 204
— диатомитовые 157
— двухслойные 153, 267
— — капельные 208
— каркасно-засыпные 267
— контактные скоростные 157
----• песчаные 104, 157, 267
— — погружные 224
т- сетчатые с фильтрующим
слоем 157
— с пенополиуретановой за-
грузкой 158, 267
Фильтротенки 260, 263
Фильтр-прессы 105, 163, 181,
187, 194
Флотация 269, 274
Флокулянты 187
Флототенк 260
X
Хлор активный 288
— жидкий 288
— газообразный 288
Хлорирование 288
Хлораторы 288
Ц
Центрифуги 105, 180, 186, 193
Центрифугирование 163, 181
Ш
Шерстоуловители 17
Шламонакопители 106
Э
Ввапорация 106, 269, 273
Kctpакция 106, 269
Эксфильтрация 65, 69
Электрокоагуляция 285
Электролиз 288
Электролизеры 288
Электрофлотация 276
Эстакада 63, 68
Оглавление
317
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр,
Предисловие 3
Введение • 4
Раздел I. Общие сведения о канализации 1
Глава 1. Системы и схемы канализации ... 7
§ 1. Назначение канализации и виды сточных вод . . 7
§ 2. Схемы канализационной сети населенных пунктов и
промышленных предприятий • 3
$ 3. Системы канализации............................ 15
§ 4. Условия приема сточных вод в канализацию . . 18
Глава 2. Нормы и режим водоотведения. Расчетные расходы 20
§ 5. Материалы для проектирования систем канализации 20
§ 6. Нормы водоотведения и коэффициенты неравномер-
ности . .............21
§ 7. Расчетные расходы бытовых и производственных
сточных вод 25
Раздел 11. Канализационная сеть 29
Глава 3. Основы проектирования и гидравлического расчета
канализационной сети . 29
§ 8. Движение сточных вод в канализационной сети 29
§ 9. Формы поперечных сечений труб и канЗлрв . . 30
§ 10. Формулы для гидравлического расчета канализаци-
онной сети ... 32
§ 11. Степень наполнения труб. Расчетные скорости и
уклоны .... . зз
§ 12. Таблицы и графики для расчета канализационной
сети . . 37
§ 13. Разбивка территории на бассейны канализования н
трассировка сети ... 38
§ 14. Глубина заложения и расположение труб в попе-
речном сечении проездов . 41
§ 15. Методика определения расчетных расходов сточных
вод и построение продольных профилей 44
§ 16. Правила конструирования сети 47
Глава 4. Канализационные трубы . . 48
§ 17. Трубы, применяемые для устройства канализации 48
§ 18. Соединение труб. Основания под трубы 51
Глава 5. Устройство канализационной сети 54
§ 19. Коллекторы и каналы 54
§ 20. Смотровые колодцы и соединительные камеры 58
§ 21. Вентиляция сети . 61
§ 22. Дюкеры, эстакады, переходы и пересечения с тру-
бопроводами 61
§ 23. Инфильтрация и эксфильтрация . 65
§ 24. Особенности устройства канализационных сетей на
территории промышленных предприятий . 66
§ 25. Особенности устройства канализационной сети в
районах вечной мерзлоты, сейсмических и оползневых рай-
онах, в лессовидных грунтах 68
314
Оглавление
Стр.
Глава 6. Дождевая канализация (водостоки) , , 70
§ 26. Системы дождевой канализации.....................70
§ 27. Продолжительность, интенсивность и повторяемость
дождей ..... 71
§ 28. Формулы расчетных интенсивностей 74
§ 29. Коэффициенты стока . . . . . 75
§ 30. Определение расчетных расходов дождевых вод 76
§31. Расчет сети дождевой канализации . 77
§ 32. Трассировка и устройство водосточной сети 78
§ 33. Дождеприемники . . 78
§ 34. Особенности расчета сети общесплавной канализа-
ции . 79
Глава 7. Канализационные насосные станции 80
§ 35. Схема насосной станции . . 80
§ 36. Приемные резервуары, решетки, дробилки 83
§ 37. Типы насосных станций 84
Раздел III. Сооружения для очистки и обезвреживания
сточных вод 83
Глава 8. Общие сведения об очистке сточных вод 88
§ 38. Состав и свойства сточных вод и осадков 89
§ 39. Условия растворения и потребления кислорода 92
§ 40. Биохимическая и химическая потребность в кисло-
роде . . .................................94
§ 41. Активная реакция, стабильность, бактериальные
загрязнения сточных вод . . 96
§ 42. Водоем как приемник сточных вод . 97
§ 43. Расчет необходимой степени очистки сточных вод 99
§ 44. Методы очистки городских сточных вод . 102
§ 45. Методы очистки производственных сточных вод 105
§ 46. Схемы станций для очистки городских сточных вод 107
Глава 9. Сооружения для механической очистки сточных вод 112
§ 47. Решетки 112
§ 48. Песколовки 117
§ 49. Отстойники . 128
§ 50. Предварительная аэрация и биокоагуляция 147
§51. Сооружения для механической очистки производст-
венных сточных вод . . 151
Глава 10. Сооружения для обработки осадка сточных вод 161
§ 52. Свойства осадка и способы его обработки » 161
§ 53. Септики . ... , 165
§ 54. Двухъярусные отстойники и осветлителн-нерегнива-
тели , । 166
§ 55. Метантенки , • 170
§ 56. Иловые площадки ... ♦ - 178
§ 57. Механическое обезвоживание и термическая сушка
осадков .... . 181
§ 58. Особенности обработки осадков производственных
сточных вод...................... . 193
Глава 11, Сооружения для биологической очистки сточных
вод . . . 194
Оглавление
319
Стр.
§ 59. Биологическая очистка сточных вод в естественных
условиях . 194
§ 60. Биофильтры . 208
§ 61. Аэротенки . .... 225
§ 62. Вторичные отстойники и илоуплотнители . . 256
§ 63. Биологическая очистка производственных сточных
вод .... . 259
§ 64. Доочистка сточных вод ........................ 266
Глава 12. Сооружения для физико-химической очистки про-
изводственных сточных вод . . . . 269
§ 65. Физико-химические способы очистки производствен-
ных сточных вод . . ... 269
§ 66. Экстракция, сорбция и эвапорация . 270
§ 67. Кристаллизация, флотация, ионный обмен . . 274
Глава 13. Сооружения для химической очистки производст-
венных сточных вод 278
§ 68. Коагулирование 278
§ 69. Нейтрализация . . . .... 279
§ 70. Примеры очистки сточных вод промышленных пред-
приятий . . . 285
Глава 14. Сооружения для обеззараживания сточных вод н
выпуска их в водоемы 287
§ 71. Дезинфекция сточных вод • 287
§ 72. Выпуск сточных вод в водоем ..... 292
Глава 15. Сооружения для подготовки производственных сточ-
ных вод к повторному использованию .... . 293
§ 73. Сооружения и оборудование для подготовки очи-
щенных и обезвреженных сточных вод к повторному ис-
пользованию . . . 293
§ 74. Накопители и испарители 297
Раздел IV. Основы эксплуатации и проектирования систем
канализации в < . t > 298
Глава 16. Основы технической эксплуатации канализационных
сетей и сооружений........................................ 298
§ 75. Организация службы эксплуатации . . . 298
§ 76. Промывка, прочистка и ремонт канализационной
сети. Техника безопасности ........................... 300
§ 77. Прием и пуск в эксплуатацию сооружений . . ЗОр
§ 78. Методы контроля за работой очистных сооружений 306
Глава 17. Изыскания и основы проектирования систем кана-
лизации . . . 307
§ 79. Изыскания для проектирования систем канализации 307
§ 80. Определение эксплуатационной стоимости отведе-
ния и очистки воды . . ... 309
§ 81. Технико-экономическое сравнение вариантов 310
Список литературы 312
Предметный указатель 313
Учебник
СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ ЯКОВЛЕВ
ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ ЛАСКОВ
КАНАЛИЗАЦИЯ
Редакция литературы по инженерному оборудованию
Зав. редакцией И. В. Соболева
Редактор Н. А. Хаустова
Технический редактор М. В. Павлова
Корректор К. М. Корепанова
ИБ № 3505
Сдано в набор 17.06.86. Подписано в печать 29.10.86. Т-21064. Формат
84Х108’/з2. Бумага тип. № 1. Гарнитура <Литературная». Печать высокая.
Усл. печ. л. 16,80. Усл. кр,-отт. 16,80. Уч.-изд. л. 17,18. Тираж 48 000 экз.
Изд. № АП 1-963. Заказ № 556. Цена 85 коп.
Стройиздат, 101442, Москва, Каляевская, 23а
Владимирская типография Союзполиграфпрома при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7