Як це працює. Каналізація великого міста. Принцип роботи очисних споруд. Види очисних споруд

І сьогодні я розповім вам про каналізацію та утилізацію води у сучасному мегаполісі. Завдяки недавньому походу на Південно-Західні очисні споруди міста Санкт-Петербурга я і кілька моїх супутників одноразово перетворилися з простих блогерів на експертів світового рівня з технологій збору та очищення води, і тепер з радістю покажемо та розповімо вам, як це все влаштовано!

Труба, з якої потужним струменем ллється рейтинг соціальний капітал вміст каналізаційного колектора

Аеротенки ЮЗОС

Тож почнемо. Воді, розведеній милом і шампунем, вуличним брудом, промисловими відходами, залишками їжі, а також результатами цієї їжі перетравлення (все це потрапляє в каналізацію, а потім - на очисні споруди) має пройти довгий і тернистий шлях перед тим, як вона знову віриться в Неву або Фінську затоку. Починається цей шлях або у ґратах водостоку, якщо справа відбувається на вулиці, або у “фановій” трубі, якщо йдеться про квартири та офіси. З не дуже великих (15 см у діаметрі, всі напевно бачили їх у себе вдома у ванній чи туалетній кімнатах)фанових труб вода впереміш з відходами потрапляє у більші загальнобудинкові труби. Декілька будинків (а також вуличних водостоків на прилеглій території) об'єднуються в локальний водозбір, які, у свою чергу, об'єднуються в райони каналізації і далі - в басейни каналізації. На кожному етапі діаметр труби з нечистотами збільшується і в тунельних колекторах він досягає вже 4,7м. По такій ось здоровенної трубі брудна вода неквапливо (самотеком, ніяких насосів) доходить до станцій аерації. У Петербурзі є три великі, що повністю забезпечують місто, і трохи менше, у віддалених районах типу Рєпіно, Пушкіна або Кронштадта.

Так, щодо самих очисних споруд. У деяких може виникнути цілком резонне питання – «Навіщо взагалі очищати стічні води? Затоку з Невою все стерпають!». Загалом так воно раніше і було, до 1978 стоки практично ніяк не очищалися і відразу потрапляли в затоку. Затока їх погано бідно переробляла, справляючись, однак, із зростаючим потоком нечистот щороку все гірше. Звичайно, такий стан справ не міг не позначитися на екології. Найбільше діставалося нашим скандинавським сусідам, а й околиціПетербурга теж відчували у собі негативний вплив. Та й перспектива греблі через Фінський змусила задуматися про те, що відходи міста-мільйоника замість щасливого плавання в Балтійському морі тепер бовтатимуться між Кронштадтом і (тоді ще) Ленінградом. Загалом, переспективи з часом захлинутися нечистотами нікого не тішили, і місто в особі Водоканалу поступово почало вирішувати завдання очищення стоків. Майже повністю вирішеною її вважати можна лише останній рік - восени 2013 року було запущено головний каналізаційний колектор Північної частини міста, після чого кількість вод, що очищаються, досягла 98,4 відсотка.

Подивимося з прикладу Південно-Західних Очисних Спорудів, як відбувається очищення. Досягши самого дна колектора (дно саме знаходиться на території очисних споруд) вода потужними насосами піднімається на майже 20 метрову висоту. Це потрібно для того, щоб брудна вода проходила етапи очищення під дією сили тяжіння з мінімальним залученням насосного обладнання.

Перший етап очищення - грати, на яких залишається велике і не дуже сміття - всякі ганчірки, брудні шкарпетки, втоплені кошенята, втрачені мобільні телефони та інші гаманці з документами. Більшість зібраного вирушає прямо на звалище, але найцікавіші знахідки залишаються в імпровізованому музеї.

Басейн із нечистотами. Вид зовні

Басейн із нечистотами. Вид зсередини

У цьому приміщенні встановлені грати, що вловлюють велике сміття.

За каламутним пластиком можна розглянути зібране ґратами. Виділяються папір та етикетки

Принесене водою

А вода рухається далі, наступний крок – пісколовки. Завдання цього етапу зібрати грубі домішки і пісок - все те, що пройшло повз ґрати. Перед випуском з пісковловлювачів у воду додають хімічні реагенти для видалення фосфору. Далі вода прямує в первинні відстійники, в яких відокремлюються зважені та плаваючі речовини.

Первинні остійники завершують перший етап очищення – механічний та частково – хімічний. Відфільтрована і відстоялася вода не містить у собі сміття і механічних домішок, але в ній, як і раніше, повно не найкориснішої органіки, а також живе безліч мікроорганізмів. Цього всього теж необхідно позбутися, і починають з органіки...

Конструкція на передньому плані повільно рухається вздовж басейну

Первинні відстійники. Вода в каналізації має температуру близько 15-16 градусів, від неї активно йде пара, тому що температура навколишнього повітря нижче

Процес біологічної очистки проходить в аеротенках - це такі здоровенні ванні, в які заливають воду, закачують повітря і запускають «активний мул» - коктейль з найпростіших мікроорганізмів, заточених на перетравлення саме тих хімічних сполук, яких потрібно позбутися. Повітря, що закачується в тінки, необхідне підвищення активності мікроорганізмів, за таких умов вони майже повністю «перетравлюють» вміст ванни за п'ять годин. Далі біологічно очищену воду направляють у вторинні відстійники, де від неї відокремлюють активний мул. Іл знову вирушає в аеротенки (крім надлишків, які спалюють), а вода потрапляє на останню стадію очищення – обробку ультрафіолетом.

Аеротенки. Ефект "кипіння" через активне закачування повітря

Диспетчерська. З висоти видно всю станцію

Вторинний відстійник. Вода в ньому чомусь дуже приваблює птахів

На Південно-Західних Очисних Спорудах цьому етапі також проводиться суб'єктний контроль якості очищення. Виглядає це в такий спосіб - очищену та знезаражену воду заливають у невеликий акваріум, у якому сидять кілька раків. Раки – істоти дуже вибагливі, на бруд у воді реагують негайно. Оскільки емоції ракоподібних люди розрізняти поки що не навчилися, використовується більш об'єктивна оцінка – кардіограма. Якщо раптом кілька (захист від помилкових спрацьовувань) раків зазнали сильного стресу, значить з водою щось не так, і потрібно терміново розбиратися, який з етапів очищення дав збій.

Але це ситуація позаштатна, а за звичайного порядку речей вже чиста вода вирушає до Фінської затоки. Так, щодо чистоти. Хоч раки в такій воді і існують, і мікроби-віруси всі з неї видалені, пити її все ж таки не рекомендується . Проте вода повністю відповідає екологічним стандартам ХЕЛКОМ (коннвенції із захисту Балтики від забруднення), що за останні роки вже позитивно позначилося на стані Фінської Затоки.

Зловісне зелене світло знезаражує воду

Рак-детектор. До панциря прикріплена не звичайна мотузка, а кабель, яким передаються дані про стан тварини

Клац-клац

Скажу ще пару слів щодо утилізації того, що з води відфільтровується. Тверді відходи відвозять на полігони-звалища, а ось інше спалюють на заводі, розташованому на території очисних споруд. У топку вирушають зневоднений осад із первинних відстійників та надлишки активного мулу із вторинних. Спалювання відбувається при відносно високій температурі (800 градусів) для максимального скорочення шкідливих речовин у вихлопі. Дивно, що з усього обсягу приміщень заводу пічки займають лише незначну частину близько 10%. Решта 90% віддано величезній системі різноманітних фільтрів, що відсіюють всі можливі і неможливі шкідливі речовини. На заводі, до речі, запроваджено аналогічну суб'єктивну систему «контролю якості». Тільки детекторами виступають уже не раки, а равлики. Але принцип дії загалом такий самий - якщо вміст шкідливих речовин на виході з труби буде вище допустимого, організм молюска відразу ж відреагує.

Печі

П родувальні засувки котла-утилізатора. Призначення до кінця не зрозуміло, але як виглядають ефектно!

Равлик. Над головою у неї люлька, з якої капає вода. А поряд ще одна, з вихлопом

P. S. Одне з найпопулярніших питань, які ставили до анонсу - "Ну що там із запахом? Смердить, так?". Запахом я виявився до певної міри навіть розчарований:) Неочищений вміст каналізації (на першому фото) практично не пахне. На території станції запах, звичайно, є, але дуже помірний. Найсильніше (і це вже відчутно!) смердить зневоднений осад з первинних відстійників і активний мул - те, що вирушає в грубку. Тому, до речі, їх і почали спалювати, полігони, на які раніше звозили мул, давали дуже неприємний запах для околиць...

Інші цікаві посади на тему промисловості та виробництва.

Перш ніж розглядати конкретні приклади очисних споруд, необхідно визначити, що означають поняття «найбільше, велике, середнє та мале місто».

Для найбільших міст із населенням понад I млн чол. кількість стічних вод перевищує 0,4 млн м3/добу, для великих міст з населенням від 100 тис. до I млн чол. кількість стічних вод становить 25-400 тис. м 3 /сут. У середніх містах проживають 50-100 тис. осіб, а кількість стічних вод - Ю-25 тис. м3/добу. У малих містах та селищах міського типу кількість мешканців від 3 до 50 тис. чол. (З можливою градацією 3- Ю тис. чол.; Ю-20 тис. чол.; 25-50 тис. чол.). При цьому розрахункова кількість стічних вод змінюється досить широкому діапазоні: від 0,5 до 10-15 тис. м 3 /сут.

Частка міст у Російській Федерації становить 90% від загальної кількості міст. Необхідно також враховувати, що система водовідведення у містах може бути децентралізованою та мати кілька очисних споруд.

Розглянемо найбільш показові приклади великих очисних споруд у містах Російської Федерації: Москві, Санкт-Петербурзі, Новгороді.

Кур'янівська станція аерації (КСА), Москва - найстаріша і найбільша станція аерації в Росії, на її прикладі можна наочно вивчити історію розвитку техніки та технології очищення стічних вод у нашій країні. Площа, яку займає станція, становить 380 га; проектна продуктивність - 3,125 млн м 3 /сут, їх майже 2 /з становлять господарсько-побутові і " / 3 - промислові стічні води. У складі станції є чотири самостійних блоку споруд.

На рис. 17.3 та 17.4 наведено технологічні схеми очищення стічних вод та обробки опадів Кур'янівської станції аерації.

Технологія очищення стічних вод включає наступні основні споруди: грати, пісковловлювачі, первинні відстійники, аеротенки, вторинні відстійники, споруди для знезараження стічних вод. Частина біологічно очищених стічних вод проходить доочищення на зернистих фільтрах.

На КСА встановлені механізовані ґрати з прозорами 6 мм. На станції експлуатуються пісколовки трьох типів - вер-

Мал. 17.3.

• 1 - грати; 2 - пісколовка; 3 – первинний відстійник; 4 – аеротенк;
• 5 – вторинний відстійник; 6 – плоске щілинне сито; 7 – швидкий фільтр;
• 8 – регенератор; 9 - головна машинна будівля ЦПВ; 10 - мулоущільнювач; 11 - гравітаційний стрічковий згущувач; 1 2 - вузол приготування флокулянту розчину; 13 - споруди промводопроводу; 14 – цех обробки піску;
• 15 - стічна вода, що надходить; 16 - промивна вода з швидких фільтрів;
• 17 - піскова пульпа; 18 - вода із цеху піску; 19 - плаваючі речовини; 20 – повітря; 21 - осад первинних відстійників на споруди з обробки осаду; 22 -циркуляційний активний мул; 23 - фільтрат; 24 – знезаражена технічна вода; 25 – технічна вода; 26 - повітря; 27 - згущений активний мул на споруди обробки осаду; 28 - знезаражена технічна вода у місто; 29 - очищена вода в р. Москву;
• 30 - доочищена стічна вода в р. Москву

тикальні, горизонтальні та аеровані. Як первинні відстійники використовуються відстійники радіального типу діаметром 33, 40 і 54 м. Проектна тривалість відстоювання становить 2 год. Первинні відстійники в центральній частині мають вбудовані преаератори.

Біологічне очищення стічних вод здійснюється у чотирикоридорних аеротенках-витісняльниках, відсоток регенерації становить від 25 до 50%. Повітря для аерації в аеротенки подається через фільтросні пластини, в ряді секцій аеротенків встановлені трубчасті поліетиленові аератори фірми «Екополімер», аеротори тарілчасті фірм «Грін-фрог» і «Патфіл». Одна з секцій аеротенків реконструйована для роботи з одноїловою системою нітри-денітрифікації, в якій також передбачено систему видалення фосфатів.

Вторинні відстійники, як і первинні, прийняті радіального типу діаметром 33, 40 і 54 м. До очищення піддається близько 30% біологічно очищених стічних вод.

Мал. 17.4.

• 1 - завантажувальна камера метантенка; 2 – метантенк; 3 - вивантажувальна камера метантенків; 4 – газгольдер; 5 – теплообмінник; 6 - камера змішування;
• 7 – промивний резервуар; 8 - ущільнювач збродженого осаду; 9 - фільтрпрес; 10 - вузол приготування флокулянту розчину; 11 - муловий майданчик; 12 - осад первинних відстійників; 13 - надлишковий активний мул; 14 – газ на свічку; 15 - газ бродіння в котельню станції аерації; 16 – технічна вода; 17 – пісок на піскові майданчики; 18 – повітря; 1 9 - фільтрат;
• 20 – зливна вода; 21 - мулова вода у міську каналізацію

Для зброджування осаду на КСА використовуються метантенки, що працюють у термофільному режимі, з монолітного залізобетону із земляним обсипанням та наземні діаметром 18 м із термоізоляцією стін. Газ, що виділяється, відводиться в місцеву котельню. Після зброджування 40-45% прямує на мулові майданчики, а 55-60% - у цех механічного зневоднення. Механічне зневоднення опадів здійснюється на фільтрпресах.

Люберецька станція аерації (ЛБСА), Москва. Більше 40% стічних вод Москви та великих міст Московської області очищаються на Люберецькій станції аерації (ЛбСА), розташованої в сел. Некрасівка Московської області.

Люберецькі поля зрошення були побудовані у довоєнні роки. У 1959 р. тут було розпочато будівництво ЛБСА. Технологічна схема очищення стічних вод на ЛбСА практично не відрізняється від прийнятої схеми на КСА і включає наступні споруди: грати, пісковловлювачі, первинні відстійники з преаераторами, аеротенки-витіснювачі, вторинні відстійники, споруди з обробки осаду та знезараження стічних вод. У 1984 р. було збудовано перший, а потім і другий блок споруд Новолюберецької станції аерації (НЛбСА), в даний час пропускна здатність ЛбСА становить 3,125 млн м 3 /сут.

На станції встановлені нові зарубіжні та вітчизняні дрібнопрозорі механізовані грати (4-6 мм). Вперше на другому блоці НЛбСа застосовано сучасну одноїлову схему нітри-денитрифікації з двома ступенями нітрифікації, де близько 1 млн м 3 /добу стічних вод піддаються глибокому біологічному очищенню з видаленням біогенних елементів з очищених стічних вод.

Основними технологічними процесами обробки опадів стічних вод на ЛбСА є: гравітаційне ущільнення надлишкового активного мулу та сирого осаду; термофільне зброджування; промивання та ущільнення збродженого осаду; полімерне кондиціювання; механічне знешкодження на рамних фільтр-пресах; депонування; природне сушіння (аварійні мулові майданчики).

Центральна станція аерації, Санкт-Петербург. Очисні споруди Центральної станції аерації Санкт-Петербурга знаходяться у гирлі нар. Неви на штучно намитому острові Білому. Станція введена в експлуатацію у 1978 р.; проектна пропускна спроможність - 1,5 млн м 3 /сут було досягнуто 1985 р. Площа забудови становить 57 га.

Технологічна схема очищення стічних вод та обробки опадів Центральної станції аерації Санкт-Петербурга представлена ​​на рис. 17.5.

До складу споруд механічного очищення входять: приймальна камера, будівля механізованих решіток, пісковловлювачі, первинні відстійники діаметром 54 м, аеротенки довжиною 192 м. Подача повітря в аеротенки здійснюється через дрібнопухирчасті аератори. Регенерація активного мулу становить 33%. Після вторинних відстійників через камеру випусків очищена стічна вода скидається у р. Неву. Механічне зневоднення опадів та активного мулу здійснюється на центрипресах. У цеху спалювання осаду встановлені печі із псевдозрідженим шаром.

Мал. 17.5.

• 1 – головна насосна станція; 2 – приймальна камера; 3 – механізовані решітки; 4 - горизонтальні аеровані песколовки; 5 – радіальні первинні відстійники; 6 - трикоридорні аеротенки; 7 – радіальні вторинні відстійники; 8 – камера випусків; 9 - насосна станція цеху обробки осаду; 10 - цех обробки осаду; 11 - мулоущільнювачі; 12 - насосна станція ущільненого мулу; 13 – піскові майданчики; 14 – павільйон шахтних камер;
• 15 - блок насосно-повітродувної станції; 16 - резервуар активного мулу;
• --стічна вода;-----активний мул; - Осад;
• -------ущільнений мул

Приклади очисних споруд

Станції пропускною спроможністю 70-280 тис. м3/добу. ЦНДІЕП інженерного обладнання розроблено типові станції для біологічного очищення стічних вод пропускною здатністю 25-280 тис. м 3 /сут. Споруди запроектовані в зблокованому варіанті (блоки первинних відстійників, блоки аеротенків та вторинних відстійників - при горизонтальних та радіальних відстійниках) або у вигляді окремо розташованих ємностей (радіальні круглі відстійники). Усі споруди виконуються із збірних залізобетонних елементів. Генеральний план станції пропускною спроможністю 70-100 тис. м3/добу з горизонтальними відстійниками представлений на рис. 17.6.

Дезінфекція стічної рідини передбачається рідким хлором. Обробка осаду прийнята з аеробною мінералізацією, центрифугуванням та компостуванням. Можливі варіанти: зі зброджуванням у метантенках та механічним зневодненням; з термічним сушінням за методом зустрічних газових струменів та подальшим сушінням на мулових майданчиках.

У складі комплексу очисних споруд проектуються виробничі та виробничо-допоміжні будівлі.

Станції пропускної спроможністю 25-70 тис. м 3 /сут розроблені у двох варіантах: з горизонтальними та радіальними відстійниками.

Перший варіант вимагає меншої площі для розміщення технологічних ємностей, скорочується число та довжина комунікацій, забезпечується можливість організації будівництва потоковим методом. На рис. 17.7 показаний генеральний план станції біологічної очистки стічних вод пропускною здатністю 25-70 тис. м 3 /сут. До складу споруд очищення стічних вод входять механізовані грати типу МГ, пісколовки з круговим рухом та первинні радіальні відстійники. Біологічне очищення стічних вод проводиться в аеротенках з нелінійно розосередженим впуском стічної води та пневматичною аерацією. Дезінфекція стічних вод передбачається рідким хлором.

Для обробки опадів стічних вод та мулу передбачено їх зброджування в метантенках при термофільному режимі з подальшим сушінням на мулових майданчиках. Крім очисних споруд на території станції розташовуються: насосна станція сирого осаду, насосно-повітродувна станція, газгольдер, котельня, хлораторна, блок виробничих та побутових приміщень. Виробничо-допоміжні будівлі та споруди передбачаються у складі комплексу очисних споруд.

Станції пропускної спроможністю 1000-25 000 м 3 /сут. У середніх містах проживає 50-100 тис. осіб, а кількість стічних вод становить 10-25 тис. м3/добу.

ВАТ ЦНДІЕП інженерного обладнання розроблено проект станцій очищення стічних вод пропускною здатністю 1000-25 000 м 3 /добу, які включають такі споруди:

Мал. 17.Б.Генплан станції пропускною спроможністю 25-70 тис. м3/добу:

• 1 – приймальна камера; 2 - будівля на чотири механізовані грати МГ-11Т)