На основании проведенных расчетов по определению расхода сточных вод, содержания взвешенных веществ и биохимической потребности в кислороде (БПК₂₀), а также с учетом климатических условий выбирается технологическая схема очистки сточных вод.

Технологическая схема полной биохимической очистки сточных вод включает четыре узла, комплексная работа которых обеспечивает достижения БПК₂₀ и содержания взвешенных веществ на уровне 10-15 г/м³. Более глубокая очистка возможна с применением специального узла доочистки сточных вод. К основным узлам технологической схемы следует отнести:

· механическую очистку от крупных взвешенных веществ, песка и органических загрязнений;

·  биохимическую очистку осветленной сточной воды;

·  обработку осадка;

·  дезинфекцию воды перед сбросом в водоем.

С учетом производительности очистной станции, а также приведенных выше требований, на рис. 5.1, 5.2, 5.3, 5.4  приведены технологические схемы очистки точных вод и обработки осадков.

При производительности до 30000 м³/сут возможно проводить очистку сточных вод с применением технологической схемы (рис. 5.1), включающей осветлители-перегниватели и биофильтры. Сточная вода с исходной концентрацией по БПК₂₀ на уровне 150 г/м³ и содержащая взвешенные вещества 120-160 г/м³ поступает в приемную камеру и далее в узел механической очистки: решетки, песколовки, осветлители-перегниватели.

Решетки следует принимать с подзорами не более 16 мм. Механизированная очистка решеток от отбросов и транспортирование их к дробилкам предусматривается при количестве отбросов более 0,1 м³/сут. При меньшем количестве отбросов допускается установка решеток с ручной очисткой. Отбросы поступают в дробилку и после дробления направляются либо в канал перед решеткой, либо перерабатываются совместно с осадками очистных сооружений.

Освобожденная от крупных взвешенных веществ вода поступает в песколовки. Наиболее целесообразна установка горизонтальных песколовок и песколовок с круговым движением воды при производительности 30000 м³/сут, возможна установка аэрируемых песколовок.

В песколовках задерживается до 0,02 л/(чел.сут) песка, влажность песка 60% и объемный вес 1,5 г/м³. Песок удаляется из песколовок гидроэлеваторами и песковыми насосами на песковые площадки для подсушки. Удаляемую с песковых площадок воду, практически отвечающую осветленной сточной воде, необходимо направлять в канал перед решетками или в начало очистных сооружений. При производительности 30000 м³/сут и более возможна установка бункеров для отмывки и обезвоживания песка с последующей погрузкой в мобильный транспорт. Для повышения эффективности отмывки песка следует применять бункера в сочетании с напорными гидроциклонами. Дренажная вода из бункеров должна возвращаться в канал перед песколовками или направляться в начало очистных сооружений.

     Осветлители - перегниватели возможно применять в виде комбинированного сооружения или отдельно стоящих осветлителей и комбинированных осветлителей-перегнивателей. Применение осветлителей - перегнивателей позволяет достичь эффекта очистки по взвешенным веществам до 70% и снизить БПК_полн на 15%. Вместимость камеры перегнивателя по суточной дозе загрузки осадка принимается в зависимости от влажности осадка и среднезимней температуры сточных вод.

Сброженный осадок (мезофильный процесс брожения) направляется для подсушки на иловые площадки. Иловые площадки устраиваются в зависимости от производительности и климатических условий на естественном основании с дренажем и без дренажа, на искусственном асфальтобетонном основании с дренажем, каскадные с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, площадки - уплотнители. Возможно устройство сооружений по механическому обезвоживанию осадков. Подачу иловой воды с иловых площадок следует предусматривать в начало очистных сооружений или после песколовок. При этом следует учитывать изменение состава воды, поступающей на последующую обработку. Дополнительные загрязнения от иловой воды следует принимать по взвешенным веществам 1000-2000 г/м³, по БПК₂₀ 1000-2000 г/м³. Расход иловой воды следует определять в каждом конкретном случае расчетным путем.

Подсушенный осадок влажностью 70% возможно направлять на поля компостирования. Компостирование осадков следует осуществлять в смеси с наполнителями (торф, солома, листва) или готовым компостом. Длительность процесса компостирования зависит от климатических условий, вида наполнителя и на основании опыта эксплуатации.

Возможно проводить также термическую сушку и обеззараживание осадков путем их прогревания до 60⁰С. При обосновании допускается сжигание осадка, не подлежащего дальнейшей утилизации с соответствующей очисткой газов.

Из узла механической очистки осветленная вода поступает на биохимическую очистку в биофильтры. При рассматриваемой производительности следует использовать аэрофильтры, при чем при БПК₂₀ более 300 г/м³ следует предусматривать рециркуляцию сточных вод. В биофильтрах, проектируемых с возможными разными типами загрузки, вода очищается от механических загрязнений и растворенных веществ в аэробном режиме. Процесс очистки происходит на биологической пленке, прирастающей в процессе работы биофильтра. Биофильтр позволяет снижать БПК₂₀ до 15 г/м³ при образовании избыточной биопленки до 28 г/чел.сут.

Для осветления вода после биофильтров направляется во вторичные отстойники. Вторичные отстойники, как правило, применяются либо вертикальные, либо радиальные. Время нахождения воды в отстойниках не менее 1,5 ч. Осадок – избыточная биопленка (влажностью 96- 98%) подается в камеру перегнивания осветлителя - перегнивателя для сбраживания с основной массой осадка. Вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников 10-15 г/м³.

Очищенная осветленная вода поступает в узел дезинфекции перед сбросом в водоем. Обеззараживание следует производить хлорной водой, получаемой при использовании хлора или гипохлорида натрия. Дозу активного хлора надлежит принимать в зависимости от вида очистки. При этом количество остаточного хлора в обеззараженной воде после контакта должно быть не менее 1,5 г/м³. Для смешения сточной воды с хлорной водой следует применять смеситель – лоток Паршаля.

После смешения вода поступает в контактные резервуары.

Рекомендуется использовать УФ – обеззараживание с проектирование установок НПО «ЛИТ»

В контактных резервуарах выделяется до 0,5л на 1м³ сточной воды осадка влажностью 98%. После отстаивания осадок из контактных резервуаров следует отводить на иловые площадки для подсушки с основной массой осадка, получаемого при очистке сточной воды. После контактных резервуаров вода сбрасывается в водоем с применением береговых или русловых выпусков при заборе воды на очистной станции.

На рис. 5.2 представлена технологическая схема полной биохимической очистки воды с обработкой осадка в метантенках и очисткой осветленного стока в аэротенках.

Узел механической очистки, включающий приемную камеру, решетки, дробилки, песколовки, песковые площадки или бункеры, вывоз песка на утилизацию, отличается от ранее рассмотренной схемы более производительным оборудованием. В частности, совмещением решеток и дробилок в один агрегат: решетку-дробилку.

После выделения минеральной составляющей вода из песколовок поступает на первичные отстойники. Выбор отстойников зависит от производительности станции (вертикальные, радиальные, горизонтальные), с учетом принятой технологической схемы, конфигурации и рельефа площадки и уровня грунтовых вод. Эффект осветления воды в первичных отстойниках не превышает 50-60% при времени отстаивания 1,5-2 ч. Для повышения степени очистки или для увеличения производительности отстойники могут быть дополнены блоками из тонкослойных элементов. Возможна непосредственная установка тонкослойных отстойников. Выход осадка зависит от исходного содержания взвешенных веществ. Осадок 93-94%-ной влажности, имеет плотность 1 т/м³. При механизированном удалении осадка последний следует удалять из отстойников один раз за 8 ч.

Осветленная вода из первичных отстойников поступает в аэротенки, где в смеси с активным илом (доза 2-3 г/л) очищается от растворенных органических загрязнений при интенсивной аэрации воздухом в аэробном режиме. Смесь воды и активного ила с учетом его прироста направляется во вторичный отстойник. Осадок – активный ил удаляется из отстойника, имеющего показатели работы, близкие к рассмотренным ранее на рис.5.1, причем время нахождения активного ила в отстойнике необходимо сокращать и не допускать его увеличения более 2 ч.

На насосной станции активный ил делится на два потока: циркулирующий активный ил, подаваемый в аэротенки, и избыточный активный ил, направляемый в илоуплотнитель. Осветленная вода после вторичного отстойника направляется для обеззараживания. Узел обеззараживания аналогичен ранее рассмотренному (рис.5.1.).

Избыточный активный ил подвергается уплотнению в уплотнителе. Наиболее целесообразно применение радиальных уплотнителей. Время уплотнения зависит от характеристики избыточного активного ила и колеблется от 5 до 16 ч при влажности выходящего осадка 96-97%.

Смесь избыточного активного ила и осадка из первичных отстойников поступает в узел обработки осадка.

Сбраживание осадков в метантенках можно вести с мезофильном (33-35⁰С) и термофильном (53-55⁰С) режимах. Выбор режима следует производить с учетом методов последующей обработки и утилизации осадков. Суточная доза загружаемого в метантенк осадка зависит от режима брожения и влажности смеси и нахождения в пределах 7-10% для мезофильного и 14-19% для термофильного режимов. В метантенках удается достичь максимального сбраживания осадков из первичных отстойников на 53% для избыточного активного ила – 44%. На 1 г распавшегося беззольного вещества выделяется практически 1 г газа. Объемный вес газа 1 кг/м³ при теплотворной способности 5000 ккал/м³. Газ отводится в мокрые газгольдеры, в которых находится 2-4 ч. Газ под давлением 1,5-2,5 кПа (150-200 мм водного столба) подается в котельную для получения пара, используемого в системе подогрева в метантенке.

Периодически осадок из метантенков направляется на обезвоживание. Обезвоживание возможно проводить с применением вакуумных фильтров и центрифуг. Фильтрат или фугат отводятся в начало очистных сооружений, а кек влажностью 65-70% поступает на площадки складирования. В качестве резервного узла обезвоживания необходимо предусматривать резервные иловые площадки.

На рис. 5.3 представлена схема полной биохимической очистки, предназначенная для обработки сточных вод расходом более 100 000 м³/сут при БПК₂₀ >150 г/м³. Исходной концентрации взвешенных веществ до 250 г/м³.

Схема отличается от рассмотренной выше (рис. 5.2) введением в узел биохимической очистки регенераторов активного ила.

Ввиду значительного объема осадка, получаемого при обработке сточных вод, узел обработки сброженного осадка дополнен системой подготовки осадка перед механическим обезвоживанием.

Сброженный осадок из метантенков поступает в первую промывную камеру, в которую подается иловая вода из уплотнителя осадка второй ступени. Далее осадок направляется в илоуплотнитель первой ступени, в котором происходит сгущение осадка и отделение иловой воды. Время уплотнения – до 24 часов. Иловая вода содержит до 600-900 г/м³ БПК₂₀ и до 1000-1500 г/м³ взвешенных веществ. Потом осадок направляется в промывную камеру второй ступени, в которую подается раствор коагулянта из реагентного хозяйства и техническая вода. Смесь осадка с коагулянтом поступает в илоуплотнитель второй ступени. Иловая вода, содержащая остатки коагулянта, используется в первой камере цикла промывки, а осадок направляется на механическое обезвоживание. Осадок разгружается на площадки складирования для последующей отгрузки и вывоза со станции.

Альтернативной технологией к рассмотренным выше схемам можно считать схему с аэробной стабилизацией осадка (рис. 5.4).

Узлы механической очистки осветленного стока, обеззараживания очищенной воды соответствуют рассмотренным выше технологическим схемам. Узел обработки осадка включает аэробную стабилизацию. В аэробный стабилизатор, представленный в виде блока с отстойником и илоуплотнителем, поступает осадок из первичных отстойников и неуплотненный избыточный активный ил. Смесь осадков аэрируется в аэробном стабилизаторе в течение 6-7 суток. Интенсивность аэрации 6 м³/(м^2.ч). После отстаивания аэробно стабилизированная смесь уплотняется в течение 5 ч. Осадок влажностью 96,5-98,5% направляется в узел механического обезвоживания, а иловая вода (БПК₂₀ –200 г/м³) и взвешенные вещества (до 100 г/м³) подаются в узел механической очистки перед первичным отстойником.

Следует отметить, что во избежание заражения осадка яйцами гельминтов осадок с площадок складирования перед использованием следует обрабатывать в камерах дегельминтизации.

Для более глубокой очистки сточных вод необходимо в рассмотренных выше схемах предусматривать узел доочистки. Наиболее широко применяется механическая доочистка, включающая в качестве основного сооружения песчаные фильтры [6]. Применение песчаных фильтров позволяет достичь БПК₂₀ на уровне 6-8 г/м³.

Таким образом, обоснованно выбранная схема позволит не только очистить сточные воды от населенного пункта и промышленных предприятий, но и обеспечить экологическую безопасность водоема – приемника сточных вод.