Особенности систем водоотведения малых населенных мест

 

В последние годы получили интенсивное развитие малые населенные пункты, отдаленные от крупных городов: жилые и вахтовые поселки, комплексы для отдыха населения, теле- и радиостанции, воинские части, учреждения религиозного назначения (монастыри), малые промышленные предприятия, в частности, газокомпрессорные станции и многие другие объекты. Высокие требования к степени благоустройства, с одной стороны, и удаленность объектов от централизованных систем водоотведения, с другой, диктуют необходимость устройства в них своих собственных систем отведения и очистки сточных вод. К настоящему времени наработан обширный опыт проектирования таких систем. В литературе подробно освещены вопросы очистки малых объемов сточных вод; однако особенности проектирования канализационных сетей и насосных станций освещены менее подробно, сведения не достаточно систематизированы. К настоящему времени пока не сформулировано четкого определения малого населенного пункта с точки зрения водоотведения, что затрудняет выбор нормативного документа при проектировании водоотводящих сетей, поэтому автор считает необходимым осветить этот вопрос подробно.

Традиционно принято к малым относить населенные места с суточным расходом сточных вод до 1400 м³/сут /15/. СНиП /1/ определяет как «малые» населенные пункты с количеством жителей до 5000, что, в зависимости от степени благоустройства, соответствует расходам сточных вод 500-1500 м³/сут. В то же время, при проектировании канализационных сетей, в соответствии с примечанием табл.2 СНиП /1/, «при средних расходах сточных вод до 5 л/сек расчетные расходы надлежит определять согласно СНиП 2.04.01-85»/2/. То есть, если значительная часть участков сети транспортирует расходы менее 5 л/сек, то сеть следует рассчитывать не как уличную, а как внутриквартальную. Средний секундный расход 5 л/сек соответствует суточному 432 м³/сут, и это значение, очевидно, тоже следует учитывать при формулировке понятия «малый населенный пункт».

Системы водоотведения малых населенных мест принято подразделять на индивидуальные и локальные. Большинство существующих индивидуальных систем представляет собой внутренние сети отдельных зданий с выпусками в выгребы, откуда сточные воды периодически вывозятся на централизованные очистные сооружения. Исследовательскими и проектными организациями предлагаются схемы отведения общего потока хозяйственно-фекальных сточных вод с очисткой биологическим методом на компактных установках заводского изготовления или в естественных условиях, например, в фильтрующих колодцах или траншеях. Переход к таким системам позволил бы увеличить водопотребление, а, значит, степень благоустройства объекта. Однако не конца решены вопросы защиты таких систем от промерзания, заиливания и засорения; кроме того, эксплуатация заводских очистных установок является проблемной для хозяев, не являющихся специалистами в области водоотведения. Вероятно, поэтому внедрение таких проектов пока сдерживается. Наиболее перспективной представляется схема водоотведения с разделением хозяйственно-фекальных сточных вод на два потока: «серый» - от ванн и кухонь, и «черный» - от туалетов. «Серые» и «черные» сточные воды значительно различаются по своему физико-химическому составу, концентрациям и расходам. Масса фекалий от одного человека составляет около 1500 г/сут, на формирование «черного» стока идет воды около 15 л/чел*сут. Количество серого стока составляет 100-200 л/сут*чел, и концентрация его ниже на 1 – 2 порядка. «Черный» сток накапливается в заглубленной пластмассовой емкости с периодическим вывозом на централизованные очистные сооружения, «серый» после предварительного отстаивания сбрасывается в грунт через распределительную систему трубопроводов. В сложившихся современных условиях это проектное решение представляется оптимальным по технико-экономическим и эксплуатационным показателям. По такому принципу работает, например, система водоотведения финской фирмы Labko SAKO-3.

Локальные системы предполагают централизованное водоотведение всего объекта. Общая степень благоустройства малых населенных мест несколько ниже, чем в городах, централизованное горячее водоснабжение, как правило, отсутствует. Поэтому, если удельное водоотведение в городах составляет 250-300 л/сут*чел, то в малых населенных пунктах - 125-200 л/сут*чел. Соответственно концентрации бытовых сточных вод более высокие: БПК₂₀ - 350-500 мг/л, содержание взвешенных веществ – 300–450 мг/л, количество аммонийного азота – 40-60 мг/л. Режим отведения сточных вод зависит, как известно, от общего водоотведения объекта. Чем меньше расход сточных вод, тем больше неравномерность их отведения. Если в городах общий коэффициент неравномерности K_gen^max составляет 1,3 – 1,6, то в малых населенных пунктах он равняется 2,5–3 и может достигать 8-10. Из локальных объектов наиболее сложными и интересными являются системы водоотведения комплексов для отдыха и оздоровления населения. Наиболее крупные учреждения отдыха представлены обычно не только жилыми, но и специализированными зданиями, такими как: лечебные корпуса с залами физиопроцедур и бассейнами, блок питания, банно-прачечный комбинат, гараж с мойкой машин. Это предполагает наличие в зданиях не только хозяйственно-фекальной, но и производственной канализации с сооружениями предварительной очистки производственных сточных вод на выпусках в наружную сеть или перед подачей в систему оборотного производственного водоснабжения. Кроме этого, крупные учреждения отдыха характеризуются высокой степенью благоустройства территории, поэтому водоотведение проектируется по полной раздельной системе. Дождевые воды отводятся по закрытой системе трубопроводов за границы объекта в пониженные места рельефа или в водоем. При необходимости очистки дождевых вод может быть предусмотрено щитовое заграждение в акватории реки на выпуске водосточного коллектора. Для небольших баз отдыха и большинства поселков характерны малые площади асфальтовых покрытий, а, значит, низкие коэффициенты покрова. Дождевые воды, стекающие с дорог, либо сразу просачиваются в грунт, либо по бетонным лоткам на обочинах стекают в пониженные места рельефа, не успевая достичь водоема. Поэтому в большинстве поселков проектируется неполная раздельная система канализации и основной задачей является отведение и очистка хозяйственно-фекальных сточных вод.

Для перекачки на очистные сооружения малых количеств сточных вод часто применяют погружные насосы, что обеспечивает меньший объем подземной части насосной станции благодаря оптимальной гидравлике и укороченным насосным циклам; колодец меньше также потому, что резервные насосы не устанавливают в нем, а хранят на складе. Наземная часть станции (здание) может отсутствовать совсем, поскольку единственными узлами над водой являются блок управления насосами и распредустройство. Насосные станции с погружными насосами дешевле в строительстве и эксплуатации на 40-50%.

Высокая неравномерность водоотведения в малых населенных пунктах создает сложности при эксплуатации биологических очистных сооружений. Для нормальной работы микроорганизмов необходимо поддерживать в сооружениях стабильные условия и по расходам, и по концентрациям сточных вод. Поэтому очистные сооружения проектируют, как правило, на равномерный режим работы; сточные воды подаются на очистку насосом-дозатором; для регулирования притока и откачки в схему включается резрвуар-накопитель объемом, равным суточному притоку сточных вод. Резервуар, кроме регулирования притока и откачки, выполняет и другую важную функцию: в нем завершается аммонизация органического азота. Это особенно актуально для малых населенных мест, где общая длина канализационных коллекторов составляет десятки – максимум сотни метров, а не 10-20 км, как в больших городах. Продолжительность протекания сточных вод от зданий до очистных соружений невелика, и аммонизация не успевает завершиться в сети.

Малые населенные пункты нередко располагаются в экологически чистых зонах: в верховьях рек, вблизи водоемов рыбохозяйственного назначения; поэтому требования к сбросу сточных вод весьма высоки: БПК₂₀ – 3-6 мг/л, содержание взвешенных веществ – 3- 6 мг/л, концентрации аммонийного азота – 0,39-0,5 мг/л, азота нитритов – 0,02 мг/л, азота нитратов – 9-10 мг/л. Для рыбохозяйственных водоемов регламентируется также сброс фосфатов: не более 0,05-0,2 мг/л в пересчете на фосфор. Для достижения такой степени очистки необходима многоступенчатая аэробно-анаэробная биологическая обработка сточных вод с применением как взвешенной, так и прикрепленной микрофлоры.

Схема очистки бытовых сточных вод.

		Циркулирующая смесь сточных вод и активного ила
	Сточные воды от песколовок

 

		В водоем

 

1 – первичный отстойник, 2 – зона строгого анаэробного режима (аммонизация и выделение фосфора в воду), 3 – аноксидная зона (денитрификация, завершение аммонизации), 4 – аэробная зона (окисление углеродсодержащих соединений, нитрификация, дефосфатизация, отдув свободного азота), 5 – вторичный отстойник.

Рис.6.1

В настоящее время разработаны в комплектно-блочном исполнении очистные установки, работающие по такой схеме, например, установки серии «Капля» производительностью от 6 до 1000 м³/сут ОАО «Экостройпроект», г.Пермь.

 

Исходные данные для проектирования