Разговоры юного энергетика. Часть 2.1 Очистка бытовых сточных вод, как это сделано⁠⁠

Добрый день всем читателям, возникла идея опубликовать некоторую серию статей, посвященных охране окружающей среды, экологии и описанию процессов переработки продуктов жизнедеятельности и т.д . Надеюсь, что данная тема будет интересна большинству читателей, не обладающих «специальными знаниями» в данной сфере.

Вступление : Все, что будет написано в статье, есть ни что иное как отражение моих мыслей и опыта работы. Я ни в коем случае не хочу навязывать свою точку зрения. Спасибо за понимание.

Перед тем как начать читать вторую часть, рекомендую ознакомиться и с первой, дабы быть немного в теме.

Часть  1.1. https://pikabu.ru/story/razgovoryi_yunogo_yenergetika_chast1...

Часть 1.2. https://pikabu.ru/story/razgovoryi_yunogo_yenergetika_chast1...


Часть 2.1. Очистка бытовых сточных вод, как это сделано.


Перед тем как начать описывать действительно сложные процессы очистки бытовых сточных вод я расскажу о пути воды к очистным сооружениям (далее ОС). После использования по назначению некогда питьевая вода при попадании в сливное устройство (всех типов) переквалифицируется в канализационную воду. Питьевая вода в ходе использования «вбирает» в себя такие элементы как жир в большом количестве, разнообразные и всевозможные ПАВы(поверхностно активные вещества на основе которых созданы моющие средства шампуни, гели для душа), фосфаты от стиральных порошков, ну и собственно продукты жизнедеятельности, которые очень богаты азотом. Для бытовых сточных вод характерен высокий показатель БПК (биологическая потребность кислорода) также есть и ХПК (химическая потребность кислорода). Посмотрев на два этих показателя в воде, можно безошибочно определить принадлежность воды к бытовым стокам или промышленным. БПК покажет мне уровень загрязненности органическими веществами, а ХПК соответственно  неорганическими веществами.  Весь этот коктейль (а на самом деле не только этот) поступает в систему канализации. Система канализации города сложная и разветвленная инженерная сеть. Сложность состоит в том, что сточная вода подается до ОС самотеком! Вообще, когда сточная вода покидает пределы дома ( где она перемещается строго в трубах) систему можно назвать открытой, т.к вода после домов идет по лоткам (открытые трубы полукруглого или квадратного сечения. Система канализации выстраивается таким образом, чтобы не допустить оседания на дно лотка загрязняющих веществ, в противном случае отвод сточных вод прекратится( и лоток нужно будет промывать). Для этих целей все лотки идут с уклоном в сторону ОС. Если представлять систему визуально- то это дерево со множеством веток с листьями. Дак вот листья - это наши с Вами дома, ветки –лотки  по которым течет канализация, а ствол дерева- это основной коллектор, ну а корни (а точней в моем вымышленном дереве один корень) это ОС для очистки сточных бытовых вод. Т.к лотки устраиваются самотеком, то при их проектировании возникают лютые боли чуть ниже спины. Представьте, лотки должны проходить  с некоторыми ограничениями по точке промерзания, если для Екатеринбурга глубина промерзания грунта -1,8 метра (средняя, т.к зависит от типа грунта), то для лотка наименьшее заглубление можно сделать 1,6 метра (то есть выше на 20 см чем глубина промерзания, ели мне не изменяет память) Постоянный уклон очень часто играет злую шутку и бывают две ситуации 1я- либо лотки «норовят» выбраться к нулевой отметке, чего допускать нельзя. Либо стремятся вглубь на приличные глубины. Все это происходит при наложении канализационных сетей на абсолютные отметки земли. Приправьте это изменяющимися расходами + расходами от таяния снегов+ дождевая канализация, которая чаще всего смешивается с хоз. бытовой. и получите настоящий КАЕФ при проектировании. По правде сказать, лично я проектированием канализационных сетей не занимался (только лишь в рамках института), но поверьте на слово, проложить  канализационную сеть задача не из легких.  Но речь не об этом, канализация проложена, нам нужно сейчас это очистить.

Отдельно хочется упомянуть ливневую канализацию. К сожалению, во многих городах ливневая канализация смешивается с бытовой (с природы же не возьмешь плату по тарифам за водоотведение). На самом деле это отдельная тема для рассуждений, в принципе устройство локальных очистных сооружений для дождевых талых вод можно осуществить, но «подводных камней» очень много, а речь идет не об этих очистных, поэтому опустим лирику.

При попадании в основной коллектор, вода огромным потоком поступает на ОС. Хочу отметить, что очистка на таких сооружениях ведется механическим и биологическим методом. Приведенная описываемая схема - есть самый минимальный набор, который необходим для очистки. Как и всегда в крупных городах можно встретить этот же набор сооружений, но с некоторыми модификациями, которые ускоряют процесс и улучшают качество очистки.

После приемной камеры или напрямую после коллектора сточная вода поступает  в здание решеток, где происходит отделение ну ооочень крупных объектов от воды. Это могут быть и различные палки, одежды, к моему большому сожалению, и браться наши меньшие и к еще большему сожалению, люди (в 90-х и 00-х чаще, сейчас реже). Открытые люки – труднозаметная ловушка для человека под шафе или просто невнимательного, а про играющих детей, которые сильно увлечены и говорить не приходится ( сразу хочу заметить, про разный тип и размеры лотков  коллекторы могут доходить до очень больших размеров , будь ты хоть 30кратный чемпион мира по плаванию не сможешь сделать ничего, первое это высокие скорости потока, второе свойства канализационной воды). Прозоры на решетках составляют 4-10 мм.  После здания решеток вода подается на песколовки. Песковолвки служат для отделения тяжелых частиц взвеси и бывают двух типов: 1) горизонтальные песколовки (представляют собой прямоугольную емкость и очень напоминают обычные отстойники, принцип работы предельно прост, вода подается в песколовку, в начале пути воды отстойник имеет намного большую глубину нежели на выходе, таким образом, взвешенные вещества остаются в глубокой части, а осветленная вода проходит дальше. Из глубокой части отстойника взвесь откачивается илососами- вакуумная установка точно такая же как и на ассенизаторах, кто живет в частном доме обязательно встречался). 2) аэрируемые песколовки, этакие новые технологии (примерно тоже самое, но с добавлением воздуха и возможностью добавления хим. реагентов для затворения ( процессом перемешивания и распределения в толще воды). Хочу отметить, что «вид» воды который Вы слили в канализацию из дома и вид воды, который поступил на ОС отличаются, вода при течении очень так хорошо перемешивается и на ОС приходит некой однородной массой( по причине описанной выше- талые воды, ливневка, пром.предприятия).

Второй механической ступенью является первичный отстойник(и).  Почти всегда в роли первичных отстойников выбираются отстойники радиального типа (представляют собой круглый в плане отстойник, который заглублен в землю. Суть отстаивания в радиальных отстойниках следующая

Так выглядит радиальный отстойник "в жизни"

А это его технологическая схема

На дно осядяют взвешенные вещества, на верх всплывают жиры, ПАВы. А через пеноуловитель проходит осветленная вода.  Жиры и осадок откачиваются и направляются на иловые площадки (см. ниже)

После первичных отстойников осветленная вода поступает на модуль биологической очистки. Тут то и кроется самая мякотка и «чудеса».  Вода подается на аэротенки. Аэротенки отстойник коридорного типа с точками подвода воздуха.

Аэротенк в разрезе

Суть метода заключается в следующем-  осветленная вода подается в коридор для смешения с активным илом, который поступает в самом начале  аэротенка . Сразу хочу заметить, что биологическая очистка длится 4-6-8 часов. Процесс совсем не быстрый.

Вообще, если говорить об очистке бытовых сточных вод, то на язык приходит лишь одна фраза- активный ил. Активный ил – смесь бактерий и разный простых организмов, которые питаются кхм- кхм сами поняли чем (загрязнениями конечно). Все дело в ферментах, которые вырабатываются в активном иле. Таким образом, активный ил, окисляет как биологические загрязнения так и неорганические. Визуально активный ил выглядит как земля в водном растворе, по цвету может быть черным или коричневатым этакая землянистая суспензия. Ах, если бы режиссеры читали мою статью, то активный ил при должной фантазии, мог бы стать героем зомби фильмов или хорроров, активный ил поглащает все. Вообще, когда я впервые увидел процесс биологической очистки то впал в некоторое недоразумение- земля поедает загрязнение. Осознание того факта, что активный ил это единая система некого живого организма приходило долго.

Да не грязь это! А активный ил

Активный ил, он на каждых очистных сооружениях «свой». Т.к канализационная вода собирается с одних и тех же районов, где уклад жизни вполне определен. Ил подстраивается на поглощение тех или иных веществ(при примерно одинаковом количестве поступлений). ИЛ- живой организм которому нужно постоянно ЖРАТ, и дышать. Если вы дадите илу ЖРАТ некачественные продукты (яды, неорганические вещества в больших количествах, такие как нефтепродукты и т.д), то активный ил пошлет Вас нафиг и покроется слизью, этакая защита от ядов . Слизь не будет давать контактировать ядам с илом.  Также ил может вспухать-  связано это с изменением количественного и качественного состава воды (остановлюсь позже). Может возникать активное пенообразование, которое будет свидетельствовать о большом поступлении СПАВов (синтетических поверхностно активных веществ- их генерирует и сбрасывают пром. предприятия)

Ил может пениться (точней можно сказать - кипеть) связано со многими факторами начиная от недостатка кислорода для ила, изменением температурного режима или недостатка биогенных элементов в сточной воде (читай любимого блюда).

Этакий грудной ребенок, которого технологи очистных хранят как зеницу ока. При сбойных ситуациях у технологов очень часто в з»агашнике» есть либо специально отведенный коридор в аэротенке, для выращивания (восстановления) ила. Если ил «помер окончательно» и нет времени для его полного выращивания, то это ЧС. В этом случае активный ил в срочном порядке берется на соседних ближайших очистных сооружениях. В особо крайних случаях ил привозят на вертолетах. Привезенный ил некоторое время адаптируется под «существующую» воду и начинает работать кушать и размножаться, процесс поступления канализационных вод не прекратить.

А вообще, думаю, вы удивитесь когда узнаете, что «здоровый» ил пахнет морем или свежей землей (это не шутка) и живет без кислорода до 2-х часов.


Адаптируя ситуацию - легче всего работать в данном случае городах миллиониках. Все дело в коэффициенте неравномерности потребления воды. Чем больше город, тем потребление воды более «ровное». Представьте г. Москву, там коэффициент неравномерности потребления воды стремится к 1. Это означает, что каждый час или в каждую единицу времени расход и качество примерно одинаковы, все это благосклонно отражается на  качестве очистки.

А теперь представьте городок с 30 тысячами населения-  утром все встали умылись пошли на работу, приток воды произошел, во рабочие часы суток приток воды (а для активного ила- приток еды минимален) Активный ил задает резонный вопрос- а что собственно ЖРАТ? Ну а если нечего, тогда я спать. Ил угнетается и переходит в пассивное состояние, но вот стоит дожить до вечера, все начинают мыть посуду, готовить еду мыться и приток, что называется достигает пика. Ил немного прифигев от такого притока далеко не сразу перестраивается и просыпается, он начинает кипеть(см. выше почему). Также активный ил у городов с небольшим населением сильно страдает от промышленных выбросов, в случае оных, они просто не успевают перемешаться с обычной сточной водой и ил травится. Сравнить я это могу с ложкой яда, которую перемешают в стакане и с ложкой яда, которую перемешают в ведре.  Ил может травить себя, но потихоньку это ж почти как человек. Такая вот эпопея.

И теперь уже традиционно, я сделаю некоторую паузу, дабы не томить читателя и продолжу свой рассказ в части 2.2. Спасибо за внимание.