Бытовые сточные воды: как образуются, состав, очистка

Проблема очистки канализационных стоков всегда была одной из главных задач, с которыми человечество сталкивалось при организации цивилизованных мест проживания. Уже в древнем Риме были общественные туалеты, в которых водоотведение происходило по трубопроводам в специальные отстойники, где происходила очистка Хозяйственно Бытовых стоков от продуктов жизнедеятельности человека. Во все времена люди старались применять современные методы очистки ХОЗЯЙСТВЕННО БЫТОВЫХ стоков, использовать последние достижения науки и техники. Со времен древнего Рима многое, что изменилось в решении этой большой и важной задачи, но основные принципы, по очистки, остались теми же самыми.

Состав бытовых сточных вод

Загрязнения в сточных водах представлены в виде растворов взвешенных частиц и клейких некристаллизующихся веществ (коллоидов). В составе содержатся минералы (40%). Это соли (нитриты, сульфиты, хлориды, фосфаты и др.), частицы пыли и грунта.

Органические примеси образуются после животных и людей. В бытовые стоки поступают пищевые остатки. Органические отходы – это жиросодержащие, углеводные, белковые соединения, кислоты, клетчатка и др. Загрязнения органикой характеризуются:

1. ХПК – химической необходимостью потребления О2: сколько понадобится кислорода для окончательного окисления отходов органики.
2. БПК веществ в воде бытового назначения – биологической необходимостью потребления О2: количество свободного кислорода для окислительных процессов органических элементов стоков простейшими организмами. Без доступа кислорода процесс БПК завершается на 20-е сутки (полный БПК). Показатель рассчитывается за определенный промежуток времени при отсутствии света с температурой 20 градусов по Цельсию (БПК 5 – расход О2 на 5–е сутки составляет 70% от полного БПК). Эти данные позволяют определить количественное содержание органических отходов и снизить время расчета БПК.

Таблица. Плотность хозяйственно-бытовых сточных вод на 1 жителя в сутки.

Согласно справочнику ФККО бытовые сточные воды относят к 4 классу опасности. Они представляют угрозу для населения и должны обезвреживаться после использования.

На очистку сточных вод влияет температурный режим. В холодное время года взвешенные частицы отстаиваются на 30% дольше, чем в летний период при равных условиях. Снижается эффективность биологической очистки при 9 и ниже градусах по Цельсию. Поэтому воду для очистки нельзя подавать ниже 6 градусов.

В особую группу входят бактериальные загрязнения. В сточных водах живут микроорганизмы, бактерии, патогенные вирусы. Они приспособились к существованию внутри человеческого организма, птицах и животных. Попадая во внешнюю среду, некоторая часть их погибает. Остальные сохраняют свои болезнетворные свойства и продолжают активно развиваться.

Это бактерии туберкулеза, туляремии, бруцеллы, холерные вибрионы и другие патогены. Предельно допустимая концентрация кишечной палочки Escherichia coli выбрана индикатором уровня загрязнения. Ее количественное содержание определяет качество воды и возможность применения ее в бытовых нуждах.

Кроме микроорганизмов в составе бытовых сточных вод имеются яйца паразитных червей: аскариды, власоглава, круглых и др. Общепринятые средства (свободный хлор) на них не действует. Они погибают от высокой температуры и при воздействии солнечных лучей (высыхают). Яйца гельминтов гибнут при 55 градусах по Цельсию за 10 минут, при 60 градусах – за 5 минут, при 70 – за 10 секунд.

СанПиН установил гигиенические требования:

• к качеству воды;
• к условиям отвода стоков;
• к строительству, эксплуатации объектов, которые могут оказать влияние на состояние воды;
• к организации контроля за качеством водных ресурсов.

Флотаторы

Чтобы выделить нерастворимые вещества, в данных агрегатах используются пузырьки воздуха. Флотаторы – это емкости, в которых накапливается вода, а снизу специальным приспособлением для барботажа подаётся смесь воды и воздуха. Пузырьки воздуха захватывают загрязняющие вещества за счет своей липкости и уносят наверх, образуя пену, называемую флотошламом. Очевидно, что такой способ подходит для легких растворенных примесей. Сюда же могут быть добавлены коагулянты, которые укрупняют частички загрязняющих веществ, в случае если они совсем малы. Доза реагентов подбирается оптимальным образом, чтобы они не разрушали пузырек воздуха.

Виды бытовых сточных вод

Бытовые воды содержат коллоиды в растворимом виде и органические элементы, которые не растворяются. Их разделяют на:

• фекальные;
• хозяйственные.

Концентрация зависит от присутствия чистой воды из водопроводной сети. Хозяйственно-бытовые воды образуются после использования воды в хозяйственных нуждах: после приготовления пищи, в банях, прачечных, в больницах, общественных и жилых зданиях и т.п.

В них присутствуют физиологические выделения человека и животных, хозяйственные органические отходы. Биологические загрязнители представляют опасность для человеческого организма. Это бактерии, грибы, яйца паразитов. Неорганические составляющие – соли различных веществ. Их концентрация в сточных водах достигает 45-58%.

В воде присутствуют консервированные и неконсервированные вещества. Первые не вступают в реакцию и не могут расщепляться на составляющие элементы при очистке хозяйственно-бытовых сточных вод.

Второй вид загрязнителей устраняют с помощью биологической очистки. Песок, шлак, ил, остатки водорослей являются загрязнителями физического характера. Биологические – микроорганизмы и грибки.

Зачастую сточные воды загрязняются химическими продуктами: пестицидами, тяжелыми металлами, соединениями химических элементов и т.д.

Угол наклона

Важным моментом является угол наклона трубопровода. Этот момент важен при сооружении самотечных систем. При невозможности соблюдения требуемого угла наклона, приходится планировать постройку напорной системы, в которой стоки перекачиваются при помощи фекального насоса.

Многие домашние мастера, которые берутся за самостоятельный монтаж, недооценивают этот момент, а между тем, ошибки и в ту, и в другую сторону, снижают эффективность работы системы.

Если угол будет недостаточно большим, то поток будет двигаться по трубопроводу с низкой скоростью. При этом часть крупных включений успеет выпасть в осадок в трубах, а это чревато образованием засоров. Слишком большой угол также нарушит нормальное движение транспортируемой среды. Вода будет стекать чрезмерно быстро, не успевая уносить с собой тяжелые включения, которые будут задерживаться в трубах, образуя засоры.

Оптимальный угол наклона зависит от диаметра трубы, которая используется для создания трубопровода. Чем меньше диаметр, тем большим должен быть угол уклона. Так, если выбраны трубы диаметром 50 мм, то следует соблюдать уклон величиной 3 см на каждый метр. При применении 100 мм труб, уклон должен составлять 2 см.

Источники образования

Сточные воды бытового характера в каждом городе и поселке однообразны. Они содержат:

1. Отработанную воду после туалета. В ней содержатся фекалии, моча, бумага, моющие, чистящие средства и другие загрязнители бытового характера.
2. Хозяйственно-бытовые сточные воды после стирки, принятия ванны и душа.
3. Вода после приготовления еды и мытья посуды, уборки и т.д.

На нужды кухни используется до 20 процентов воды, на водные процедуры – 25, на стирку – 20 процентов, на смыв туалета – 35. Больше всего загрязняют бытовой сток кухонный и туалетный смыв.

В зданиях с центральным водопроводом и теплоснабжением усредненные нормы на одного проживающего в сутки – 250, при ее отсутствии – 100 литров.

Промышленные стоки

В их состав входят и хозяйственно-бытовые. Кроме этого присутствуют производственные загрязняющие компоненты: остатки горюче-смазочных материалов, реагентов, окислов металлов, отходов производства. Кроме этого есть атмосферные – это дождевые и талые воды, стекающие с промзоны. Очистку ливневых сточных вод осуществляют только при устройстве ливневой канализации. Основные типы загрязнителей:

• минеральные примеси, образовавшиеся в процессе производственной деятельности;
• органические примеси, характерны для предприятий переработки продуктов питания, фармакологии;
• органоминеральные, это продукты переработки нефти, газа, растительного сырья.

В стоках могут содержаться токсины, кислоты, щелочи, многое другое.

Показатели качества сточных вод

Качественные характеристики воды определяют по следующим ключевым параметрам:

• объему взвешенных частиц;
• плотности осадочных веществ;
• наличию азотно-аммонийных веществ, солей фосфатных кислот;
• содержанию ПАВ и жиров;
• химической потребностью в О2 (ХПК);
• биологической потребностью в О2 (БПК);
• уровню кислотности (рН). Основополагающими показателями являются ХПК, БПК, рН.

Показатель рН характеризует активность водорода. С его помощью определяют кислотность воды. Если жидкость имеет уровень рН больше 7 единиц, жидкость считают щелочной, а если меньше 7, то кислотной.

Общая характеристика хозяйственно-бытовых сточных вод:

1. Жидкости имеют мутный белый или серый цвет, характерный фекальный запах, небольшую прозрачность.
2. По химическим составляющим: минеральные вещества и органические элементы.
3. Загрязнители присутствуют в коллоидном виде, растворимом и взвесях.
4. Наличие микроорганизмов: грибов, бактерий, вирусов, паразитов.
5. Отводимая вода имеет уровень Рн – 7,2-7,8.

Частицы в стоках могут быть:

• крупного размера от 0,1 мм;
• эмульсии и суспензии в виде пены до 0,1 мм;
• коллоиды (0,1 мкм);
• растворы до 0,1 нм.

Опасны сточные воды с биологическими и органическими примесями. В них находятся возбудители инфекционных болезней. Они не должны попадать в реки и почву. Производят вывоз таких стоков на очистные станции, где осуществляют биологическую очистку.

Выбор канализационной конструкции

Чтобы правильно выбрать систему очистки необходимо учитывать ряд факторов:

• суммарный объём суточного потребления жидкости;
• предпочтительный вид канализационной конструкции;
• режим использования канализационной конструкции;
• место размещения объекта.

Работа некоторых устройств может осуществляться в автономном режиме. Для функционирования других требуется электричество или другие виды энергии. Определённые системы нельзя использовать при близком размещении подземных вод.

При обустройстве очистной системы следует руководствоваться существующими санитарными нормами. Если для удаления отходов придётся применять ассенизаторскую машину, необходимо предусмотреть возможность свободного подъезда к месту хранения отходов.

Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод

Современные технологии, которые применяются для очищения от загрязнений хозяйственно-бытовых стоков, настолько прогрессивны, что воду без опасений можно использовать вторично. Ее применяют для полива и технических нужд.

Механическая очистка

Механические методы очистки применяют на начальном этапе. С его помощью извлекают крупнодисперсионные остатки в стоках путем отстаивания и фильтрации. Для этих целей используют фильтра грубой очистки в отстойниках. С помощью этого метода извлекают до 70% загрязнителей. Весь процесс делится:

• отстаивании;
• процеживании;
• фильтрации.

Механические методы применяются в ливневках, чтобы предотвратить попадание мусора в канализационную систему.

Отстойники применяют с тепловой обработкой осадка и без обработки. Обработку высокой температурой применяют для обеззараживания от яиц паразитов и инфекционных бактерий. Осадок подогревают с помощью пара до 115 градусов по Цельсию.

Обработанные осадки, относящиеся к минеральным удобрениям, могут повышать урожайность растений. Внесение их в почву должно гарантировать отсутствие яиц паразитов и патогенных вирусов.

Этапы очистки бытовых сточных вод

Биологическая очистка

Для переработки бытовых сточных вод используют биологическую очистку. Установки глубокой биологической очистки с помощью простейших организмов перерабатывают органические соединения. Они расщепляют с помощью кислорода загрязнения на газ и воду.

Бактерии нуждаются в О2, поэтому для них создают специальные условия. Анаэробные бактерии перерабатывают органику в герметичных емкостях. При этом выделяется метан. На таких установках необходима вентиляционная система.

Нормы

Строгие требования по очистке касаются только промышленной области. При этом в нормативах указаны конкретные допустимые концентрации различных химических веществ касательно источников непромышленного происхождения. Их сброс в почвы или открытые водоемы без очистки не допускается.

По хозяйственным стокам, сбрасываемые в водоемы, действуют нормативные требования по содержанию и концентрациям.

Общепринятые нормы указаны в СанПиН № 4630–88:

• Значение pH должно быть в пределах 7,4-7,8.
• Среднее содержание фосфатов – 0,95 мг/дм3.
• Содержание сульфатов – 28,5 мг/дм3.
• Содержание хлоридов – 62 мг/дм3.

Важно! Неочищенные воды из канализации запрещено сливать в водоемы. Не следование этому правилу приводит к административной ответственности.

Элементы очистных сооружений

Для создания бытовых очистительных систем используется следующее оборудование HELYX:

• трубы и детали трубопроводов
• насосные станции
• колодцы
• системы ультрафиолетовой дезинфекции
• емкости специального назначения
• сорбционные фильтры
• пескоотделители
• сепараторы
• бензомаслоотделители

Канализация

Различают ливневую, хозяйственно-бытовую и промышленную канализацию. Иногда они замкнуты в единый комплекс. Одновременно поступают на очистные сооружения. В частных домах разрабатывается автономная система, позволяющая очищать хозяйственно-бытовые жидкие отходы в замкнутом цикле с последующим использованием технической воды.

Обеззараживание

Очищенные жидкости содержат большое количество бактерий, в том числе патогенных, поэтому перед сбросом в водоем они должны быть обеззаражены. Для дезинфекции применяются:

• санобработка хлорсодержашими реагентами;
• озонирование;
• ультра-фиолетовое облучение.

Каждый способ имеет свои достоинства и недостатки. Хлорирование подразумевает применение хлора – токсичного вещества, поэтому работа с ним требует особой осторожности. Жидкость после хлорирования должна быть выдержана не менее получаса для удаления хлорных соединений. Для этого применяют контактные резервуары.

Очищенные жидкости содержат большое количество бактерий, в том числе патогенных, поэтому перед сбросом в водоем они должны быть обеззаражены

Такие резервуары при большой производительности, занимают значительные площади. Озонирование – дорогостоящая энергоемкая процедура и осуществляется в герметичных конструкциях. УФ обеззараживание ограниченно по производительности.