6)водородного показателя среды. pH сточных вод для эффективного течения биохимических процессов должна составлять 6,5—8,5;
7) наличия кислорода. На 1 м3 сточных вод необходимо подавать 25 м3 воздуха с содержанием кислорода не менее 2%. При коэффициенте использования кислорода, равном 0,5—1%, в иловой смеси зоны аэрации очистного сооружения (аэротенка) будет создана надлежащая концентрация растворенного в воде кислорода — на уровне 2—4 мг 02/л;
8) освещения. Процесс фотосинтеза сине-зеленых и других водорослей, входящих в состав активного ила, происходит тем лучше, чем ближе освещение к природному спектру;
9) содержания в сточных водах вредных химических веществ. Их содержание не должно превышать ПДК, особенно тех, ПДК которых установлена по общесанитарному или санитарно-токсикологическому лимитирующему признаку вредности. При одновременном присутствии в сточных водах химических веществ, обладающих эффектом суммации, сумма соотношений фактических концентраций веществ к их ПДК не должна превышать 1 ;
10) количественного и качественного состава активного ила. Минималь-
ная концентрация активного ила в зоне аэрации сооружений биологической
очистки (например, аэротенков) должна быть не менее 2 г/л.
Биологические пруды — искусственно созданные неглубокие водоемы в почвах, где отсутствует или происходит их слабая фильтрация. При неблагоприятных в фильтрационном отношении грунтах осуществляют противофильтрационные меры. В таких искусственных водоемах биологическая очистка городских, производственных и ливневых (дождевых) сточных вод протекает в условиях, приближенных к природным.
В биологических прудах можно интенсифицировать биологическую очистку и доочистку сточных вод за счет: 1) более низких скоростей движения воды; 2) незначительной глубины; 3) более интенсивного развития микроорганизмов (в отличие от природных поверхностных водоемов в 1 м3 воды биологического пруда биоценоз микроорганизмов занимает площадь в 20 м2); 4) использования в биологических прудах высших водных растений — камыша обыкновенного, рогоза узколистного, аира и др.; 5) искусственной аэрации (в соответствии со СНиП 2.04.03-85 п. 6.199 допускается проектирование биологических прудов как с природной, так и искусственной пневматической или механической аэрацией).
В качестве самостоятельных сооружений для очистки сточных вод биологические пруды используют таким образом: сточные воды после отстаивания непосредственно перед выпуском в пруд разводят речной водой в 3—5 раз и медленно в течение 2—3 сут, пропускают через пруд. Глубина пруда — от 0,6 м (в начальной части) до 1,5 (перед местом выпуска). Незначительная глубина способствует аэрации всей толщи воды и ее прогреванию, т. е. создаются благоприятные условия для биологических окислительных процессов.
Аэротенки — искусственные очистные канализационные сооружения, в которых процесс биологического окисления органических веществ сточных вод происходит аналогично самоочищению в поверхностных водоемах, но гораздо интенсивнее. Достигается это посредством бурного по сравнению с водоемами и биологическими прудами, развития биоценоза микроорганизмов активного ила в 1 м3 воды природных поверхностных водоемов биоценоз микроорганизмов занимает площадь 5 м2; в 1 м3 воды биологического пруда — 20 м2; в аэротенках в зависимости от концентрации активного ила — 1800—2400 м2) и более интенсивного насыщения иловодяной смеси в сооружениях благодаря искусственной аэрации среды.
Биологические фильтры являются сооружениями, в которых процесс биологической очистки сточных вод протекает в искусственно созданных условиях. Конструируют биофильтры двух типов: периодического (контактного) и непрерывного действия. Вследствие малой мощности и высокой стоимости контактные биофильтры сегодня не применяют. Биофильтры непрерывного действия по мощности подразделяют на капельные и высокона-гружаемые. По способу аэрации, биофильтры устраивают с естественной и искусственной (аэрофильтры) аэрацией. Окислительная мощность биофильтров (количество кислорода в граммах, которое может быть получено с1м3 фильтрующей загрузки сооружения для снижения БПК сточкой воды) с естественной и искусственной аэрацией. Поля фильтрации ' предназначены исключительно для полной биологической очистки сточных вод. Это земельные участки, на которых происходит распределение и фильтрация через почву сточных вод. Их надлежит устраивать на песках, супесках и легких суглинках. Продолжительность отстаивания сточных вод перед подачей на поля фильтрации должна составлять не менее 30 мин.
Обеззараживание бытовых сточных вод. Задача третьего этапа очистки сточных вод — обеззараживания — состоит в уничтожении патогенных бактерий и вирусов, которые находятся или могут содержаться в сточных водах.
Методы обеззараживания сточных вод делятся на две группы: реагентные и безреагентные или на химические, когда бактерицидное действие оказывают химические вещества, и физические, когда микроорганизмы гибнут вследствие действия физических факторов. К химическим (реагентным) методам относятся прежде всего хлорирование, как наиболее доступный, простой и надежный способ обеззараживания сточных вод, а к физическим (безреагентным) — озонирование и обработка сточных вод УФ-излучением, гидрокавитационное обеззараживание и др.
Удаление из сточных вод гетерогенных биодисперсий перед их выпуском в водоемы осуществляется обычно путем хлорирования. Проводя санитарную экспертизу проекта очистных сооружений канализации, врач-профилактик должен учитывать, что бытовые сточные воды и их смесь с промышленными необходимо обеззараживать после их механической и биологической очистки (см. СНиП 2.04.03-85). Обеззараживать следует хлором или натрия гипохлоритом.
Расчетная доза активного хлора после механической очистки сточных вод должна составлять 10 г/м5; после механической очистки с эффективностью отстаивания сточных вод свыше 70% и неполной биологической очистки — 5 г/м3; после полной биологической доочистки и физико-химической очистки сточных вод — 3 г/м3. Дозу активного хлора нужно уточнять во время эксплуатации, исходя из того, что количество остаточного хлора в обеззараженной воде после контакта должно составлять не менее 1,5 г/м3. Смешивание сточной воды с хлором должно происходить в смесителях любого типа: дырчатых, перегородчатых, ершовых, вихревых и пр. Продолжительность контакта активного хлора со сточной водой в контактном резервуаре или в отводных лотках и трубопроводах должна составлять 30 мин. Для обеззараживания сточных вод после биологических прудов следует предусматривать отсек для контакта сточной воды с активным хлором.
Применение УФ-излучения для обеззараживания сточных вод является перспективным благодаря разработке новых мощных источников излучения. Это ртутно-кварцевые лампы высокого давления типа ПРК и РКС (давление пара 400—800 мм рт. ст., температура оболочки — 250—300 °С). Также ртутно-аргонные лампы низкого давления (давление пара 3—4 мм рт. ст., температура поверхности — 40 °С). На 1 Вт потребляемой энергии ртутно-кварцевые лампы дают выход бактерицидной энергии 0,033 Вт, ртутно-аргонные —0,146 Вт.
Высокая эффективность обеззараживания сточных вод УФ-излучением (от бактерий группы кишечной палочки — в 104 раза, сапрофитных микроорганизмов — в 103 раза) достигается при дозе излучения 150 мДж/см2. Снижение общего количества микроорганизмов и количества бактерий группы кишечной палочки с 105 до 102 КОЕ/мл и с 104 до 2 КОЕ/мл соответственно наблюдалось даже при концентрации взвешенных веществ в обрабатываемой сточной воде от 5,5 до 16 мг/л.
Механическая (первичная) очистка хозяйственно-бытовых сточных вод предназначена для освобождения сточных вод от механических примесей, находящихся во взвешенном состоянии и имеющих диаметр частиц свыше 0,1 мкм. Сооружения механической очистки сточных вод в зависимости от назначения разделяют на две группы.
К первой группе относят сооружения предварительной механической очистки — решетки, сита, песколовки, жироулавливатели и др.
Ко второй группе относят сооружения окончательной механической обработки — горизонтальные, вертикальные, радиальные, двухъярусные отстойники, септики, осветлители-перегниватели, септики-дегельминтезаторы.
Предварительная механическая очистка сточных вод предназначена для освобождения сточных вод от грубых примесей, песка, пленок нефти, бензина, масел и пр.
Первым представителем сооружений механической очистки сточных вод являются решетки. Они предназначены для освобождения сточных вод от грубых частиц размером свыше 16 мм. Если их не удалить из сточных вод на этапе предварительной механической обработки, то они выпадут в осадок в сооружениях окончательной механической очистки — отстойниках. Такой осадок будет неоднородным, что ухудшит процесс его обезвреживания. То есть использование решеток дает возможность в отстойниках получить однородный осадок и этим облегчить технологический процесс его обработки и обезвреживания. Кроме того, решетки предназначены для предупреждения засорения насосов и труб при перекачивании сточных вод и их осадка.
Песколовки предназначены для освобождения сточных вод от тяжелых минеральных примесей (минерального балласта, не требующего обезвреживания), главным образом песка, перед тем, как они попадут в отстойники. Песколовки следует применять на очистных канализационных станциях мощностью свыше 100 м3/сут. Для того чтобы в песколовках задерживался лишь минеральный балласт (песок) и не выпадали органические вещества, скорость движения сточной воды через песколовку должна составлять 0,15—0,3 м/с. Продолжительность прохождения сточной воды через песколовки — не менее 30 с. С учетом скорости прохождения сточной воды через песколовку или его секцию и продолжительности пребывания в ней минимальная длина песколовки должна составлять: 0,3 м/с х 30 с = 9 м. Объем песка, задерживаемого в песколовке, устанавливается в пределах 0,02 л на человека. Песколовок или их отделений должно быть не менее двух. Одно отделение чистят (освобождают от песка), а другое — работает. Удалять песок нужно не реже одного раза в 2 сут. Дно песколовки иногда делают дренированным, чтобы освободить песок от излишка влаги, облегчить его удаление и высушивание.
Отстойники предназначены для окончательной механической очистки сточных вод путем их освобождения от взвешенных веществ, которые при снижении скорости движения воды под действием силы тяжести выпадают в осадок. Их можно применять как самостоятельные сооружения, когда по санитарным условиям достаточно удалить из сточных вод лишь механические примеси. Если местными условиями предусмотрена биологическая очистка сточных вод, то отстойники обязательно предшествуют сооружениям для биологической очистки. Кроме того, при использовании для биологической очистки определенных сооружений (например, аэротенков) возникает необходимость в отстаивании воды после них. Поэтому в зависимости от назначения отстойники разделяют на первичные, устраиваемые перед сооружениями биологической очистки, и вторичные — после них.
По конструктивным особенностям и направлению движения воды отстойники делятся на горизонтальные, вертикальные к радиальные.
Горизонтальные отстойники – прямоугольные резервуары, разделенные на несколько отделений. Когда одно из них чистят или ремонтируют, другие продолжают работать. Скорость движения сточных вод принимается в интервале 5-10мм/с.Горизонтальные отстойники предусматривают на станциях мощностью выше 15 000 м3 сточной воды в сутки. Их преимущество в том, что они обеспечивают высокий эффект осветления (до 50%) и стабильность в работе. Кроме того, сравнительно небольшая глубина (до 4 м) дает возможность применять горизонтальные отстойники на территориях с высоким уровнем залегания грунтовых вод. Недостатки горизонтальных отстойников — сложности в устройстве и незначительная надежность скребкового механизма для собирания осадка.
Вертикальные отстойники представляют собой круглые или квадратные в плане резервуары с конусным или пирамидальным дном. Имеют диаметр до 10 м. Сточная вода в сооружение поступает по лотку к центральной трубе. Достигнув отражательного щита, поток сточной воды меняет направление с нисходящего на горизонтальный, а затем на вертикальный восходящий. Во время вертикального восходящего потока происходит оседание взвешенных веществ. В осадок выпадают взвешенные вещества, имеющие большую гидравлическую характеристику, чем скорость восходящего потока сточной воды. Частицы с гидравлической характеристикой, отвечающей восходящей скорости сточной воды, находясь во взвешенном состоянии, агломерируются с другими. При этом их гидравлическая характеристика возрастает и они также со временем оседают. Частицы с меньшей гидравлической характеристикой, чем скорость восходящего потока, выносятся из отстойника.