Процессы и аппараты защиты гидросферы

УДК  504.03(07) 
ББК   26.22я73 
          П845 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Составители: Чурбакова Ольга Викторовна 
Зайцева Елена Николаевна 

 

П845 Процессы и аппараты защиты гидросферы : учеб.-метод пособие / сост.:  
О. В. Чурбакова, Е. Н. Зайцева. (1,5 Мб). – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 
2022. – Систем. требования: PC не ниже класса Pentium I ; 128 Mb RAM ; 
Windows 98/XP/7 ; Adobe Reader V8.0 и выше. – Загл. с экрана.  

 
 
Рассмотрены основные вопросы расчета и проектирования сооружений для 
очистки промышленных сточных вод и обработки осадка. Приведены нормативные данные 
и методика проектирования, необходимые пути разработки курсового проекта «Процессы 
и аппараты защиты гидросферы». 
Предназначено для бакалавров направления подготовки 20.03.01«Техносферная 
безопасность», выполняющих курсовые и дипломные проекты. 
 
 
 
 
УДК   504.03(07) 
ББК   26.22я73 
 
  
 
© Сибирский федеральный  
     университет, 2022 
 
 

Электронное учебное издание 

 
Подготовлено к публикации издательством 
Библиотечно-издательского комплекса 
 
Подписано в свет 18.08.2022. Заказ № 16568 
Тиражируется на машиночитаемых носителях 
 
Библиотечно-издательский комплекс 
Сибирского федерального университета 
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а 
Тел. (391)206-26-16; http://rio.sfu-kras.ru 
E-mail: publishing_house@sfu-kras.ru 

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ 
 
В процессе изучения дисциплины «Процессы и аппараты защиты 
гидросферы», бакалавры выполняют курсовой проект с разработкой 
вопросов проектирования сооружений для очистки производственных 
сточных води обработки осадка. 
Состав проекта: 
1. Расчетно-пояснительная записка − 45–55 стр.  
Пояснительная записка должна содержать краткую характеристику 
производства; краткий обзор литературы по существующим методам, 
сооружениям и технологическим схемам очистки рассматриваемых 
сточных вод и обработки осадка; принципиальную схему водоотведения 
промышленного предприятия, в соответствии с исходными данными. 
Описание принятой технологической схемы очистки. Расчет основных 
сооружений в принятой схеме. Список используемых источников. 
2. Графическая часть объемом 2листа чертежей формата А1; А2. 
В графической части проекта показывается принятая технологическая 
схема очистки рассматриваемых сточных вод и обработки осадка 
(лист А1), схема сооружения в принятой технологии (лист А2). 
Проект сопровождается условными обозначениями, экспликацией  
и спецификацией (см. приложение Б).  
При 
пользовании 
настоящим 
учебно-методическим 
пособием 
необходимо, учитывать нормативные материалы и изменения к ним  
в области проектирования очистных канализационных станций и 
установок, действующих в период выполнения проекта. 
 
1. Изучение объекта канализования 
 
При 
проектировании 
очистных 
сооружений 
сточных 
вод 
промышленного предприятия необходимо изучить: 
а) технологию производства выпускаемой продукции, характер 
потребления воды и требования, предъявляемые к ее качеству;  
б) источники 
образования, 
расход, 
режим 
отведения  
и загрязненность сточных вод по всем принятым показателям; 
в) справочную, 
техническую, 
нормативную 
литературу  
и существующую проектную документацию, относящуюся к водному 

хозяйству и содержащую экологические требования к функционированию 
предприятий. 
Количественный и качественный состав производственных сточных 
вод определяется в зависимости от производительности предприятия по 
укрупненным нормам водопотребления и водоотведения для различных 
отраслей промышленности. 
 
2. Выбор методов очистки сточных вод, разработка схем очистной 
станции и локальных очистных установок 
 
Значительная доля водных запасов РФ используется для технических 
нужд. 
Огромные 
масштабы 
водопотребления 
выдвигают 
задачу 
сохранения качества воды в водоемах и рационального использования 
водных ресурсов в ряд наиболее актуальных проблем. Увеличение 
водопотребления приводит к росту объема сбрасываемых сточных вод.  
В связи с этим повышаются требования к качеству очищенных сточных 
вод. При проектировании новых и реконструкции существующих 
очистных сооружений все сточные воды предприятия должны перед 
сбросом в водоемы подвергаться очистке.  
 
2.1 Исходные данные для проектирования 
 
1. Место расположение промышленного объекта. 
2. Грунты на территории промплощадки. 
3. Уровень грунтовых вод. 
4. Выпуск очищенных сточных вод. 
5. Расходы сточных вод. 
6. Коэффициент неравномерности притока. 
7. Состав производственных сточных вод. 
8. Требования к качеству очищенных вод. 
Выбор технологической схемы очистки промышленных сточных вод 
обусловливается их количественной и качественной характеристикой  
и местными условиями. Выбор методов очистки сточных вод ведется 
одновременно с определением системы водоотведения промышленного 
предприятия и на основании данных о необходимой степени очистки. 
Выбранный метод должен быть простым, а также экономически  
и экологически целесообразным в конкретных условиях. Особое 

вниманием следует уделить извлечению ценных компонентов, утилизации 
отходов, регенерации осадков, повторному использованию очищенной 
воды в оборотной системе технического водоснабжения.  
При выборе метода очистки и состава сооружений в зависимости от 
характера загрязнений сточной воды и необходимой степени очистки 
рекомендуем обращаться к табл.1, пример расчета приведен в приложении 
А. 
В 
методическом 
пособии 
предлагается 
следующая 
последовательность: 

1. Выбор рационального метода очистки. 
2. Разработка принципиальной схемы очистной станции. 
3. Подбор сооружений по принципиальной схеме очистки.  
4. Технологический расчет выбранных сооружений, их элементов, 
основного оборудования и рабочих режимов производится в соответствии 
с приведенным алгоритмом (см. приложениеВ).  
5. Составление технологической схемы процессов очистки сточных 
води обработки осадка станций водоочистки. 
 
Таблица 1 

Характер

загрязнения 
Степень очистки 
Метод очистки 
Очистные 
сооружения 

1
2
3
4

Крупные отбросы 

Задержание 

(70÷80%) отбросов 
крупнее  
16 мм 

Процеживание 
Решетки с прозорами 

размером 16 мм 

То же 

Измельчение 

отбросов до размера 

10 мм без 
извлечения их из 
воды 

То же 
Решетки дробилки 

Мелкие отбросы 

Задержание 

(40÷50%) отбросов  
(до 16 мм) 

То же 
Сита 

То же 

Задержание 
механических 
примесей (80÷90 %) 

То же 

Сетчатые фильтрыс 

волокнистым 
подслоем 

То же 
Задержание волокон

(85 %) 
То же 
Волокноуловители 

 

Продолжение табл. 1 

Тяжелые 
минеральные 
загрязнения 

Задержание 
(70÷90%) 
Тоже 

Песколовки всех 

типов, 
гидроциклоны, 
центрифуги, 
сепараторы 

Взвешенные 
оседающие вещества 

Задержание 
(70÷80%) 
оседающих взвесей 

Отстаивание, 
выделениев 
центробежном поле 

Отстойники, 

гидроциклоны, 
центрифуги, 
сепараторы 

Грубые эмульсии, 

всплывающие 
нерастворенные 
вещества 

Задержание 
(50÷60%) 
взвесей 
Отстаивание 
Нефтеловушки, 
жироуловители 

Тонкодиспергированные 
эмульсии 

Задержание смол, 
нефти, масел, 
эфиров (85÷90%) 

Коагуляция, 
отстаивание с 
последующей 
фильтрацией 

Реагентные 

хозяйства; смесители 
отстойники (в т.ч. 
тонкослойные) и 
песчано-гравийные 
пенополиуретановые 
фильтры и 
микрофильтры 

То же 
Задержание 
(85÷90%) 

Флотация с 
применением 
реагентов 

Реагентное 
хозяйство, смесители

Взвешенные плохо 
оседающие вещества 
(загрязнения 
органического 
происхождения) 

Задержание 

(70÷90%) взвеси; 
одновременно на 
(15÷30%) 
сокращается 
биохимическое 
потребление 
кислорода (БПК) 

Преаэрация, 
биокоагуляция 

Преаэраторы, 
осветлители с 
естественной 
аэрацией, 
биокоагуляторы 

Взвешенные 
вещества, эмульсии 
(неоседающие и 
невсплывающие 
нерастворимые 
примеси) 

Задержание 

неоседаю-щих и 
невсплыва-ющих 
веществ до 
остаточной 
концентрации 

(5÷15 мг/л) 

Фильтрация 

Кварцевые, 
стружечные 
коксовые, напорные 
и безнапорные 
фильтры 

 

 

Продолжение табл. 1 

То же 
То же 
Флотация 

Напорные, 

пневматические 
флотоустановки, 
импеллерные 
машины, пенная 
сепарация 

То же 
То же 

Коагуляция 

(электрокоагуляция) 

и последующее 
отстаивание 

Усреднители 
реагентное 
хозяйство, дозаторы, 
смесители, камеры 
реакции 

электрокоагуляторы), 

отстойники ( 
осветлители со 
взвешенным слоем 
осадка) 

Кислоты, щелочи, 
соли тяжелых 
металлов 

Задержание 
металлов 
 (до 0,5÷2,0 мг/л) 
Нейтрализация 

Усреднители, 

реагентное 
хозяйство, дозаторы, 
смесители, камеры 
реакции; отстойники 
(осветлители со 
взвешенным слоем 
осадка) 

Хромсодержащие 

стоки с включением 
других тяжелых 
металлов 

Очистка до ПДК в 
воде 
То же 
То же 

То же (до 150 мг/л 

при исходном 
соотношении 
концентрации хрома 
и суммы тяжелых 
металлов 2:1) 

То же 
Электрокоагуляция 
с железными 
электродами 

Усреднители–
накопители, 
электрокоагуляторы, 
отстойники 

Цианосодержащие 
стоки с простыми и 
комплексными 
цианидами 

Очистка до ПДК в 
воде  

Химическая 

реагентная очистка 
(окисление 
цианидов до 
цианатов с 
последующим их 
разложением) 
Электродиализ 

Усреднители-
накопители, 
электрокоагуляторы, 
отстойники 

Продолжение табл. 1 

То же при 

концентрации 
цианидов (до 
150÷250 мг/л) 

То же и выше, 
(с возвратом 
концентратов  
в производство) 

То же 
Усреднители-
накопители, 
электродиализаторы 

То же при 
концентрации 
цианидов (0,2 мг/л) 

Очистка до ПДК в 
водоемах и выше 
Электролиз 

Усреднители-

накопители, емкости 
для раствора 
поваренной соли, 
электролизеры 

Кислота и железный 
купорос 
(концентрированные 
растворы) 

Снижение 
концентрации 
железного купороса 
(до 5 мг/л) 

Кристаллизация 

Кристаллизаторы с 

водяным 
охлаждением, 
центрифуги; 
кристаллизаторы с 
предварительным 
выпариванием под 
вакуумом 

Летучие фенолы 
(10÷15 г/л), смолы, 
аммиак 

Снижение 
концентрации 
фенолов (до 
300÷800 мг/л), смол 
(до 40÷50 мг/л), 
аммиака (до 
40÷50мг/л) 

Эвапорация, 
обессмоливание 

Установка по отгонке 

аммиака, 
смолоотстойник, 
фильтры, 
эвапорационные 
колонны, 
регенерационные 
установки для 
загрязненного пара 

Нелетучие фенолы 
(10÷15 г/л), смолы, 
аммиак 
То же 
Экстракция 

Установки по 

отгонке аммиака, 
экстракционные 
установки для 
загрязненного 
экстрагента 

Нелетучие и летучие 
фенолы(800÷200 
мг/л) 

Снижение 
концентрации 
фенолов(до 5÷40 
мг/л) 

Биохимическая 

очистка совместно с 

хозяйственно-
бытовыми, 
механически 
очищенными 
стоками или 
добавление 
биогенных веществ 

Аэротенки 

(биофильтры), 
вторичные 
отстойники, 
дезинфекторы.  
В случае добавки 
биогенных веществ – 
реагентное 
хозяйство, смесители

 

Продолжение табл. 1 

То же(5÷40 мг/л) 
То же (0,5÷2 мг/л) 
Биохимическая 
очистка 

Двухступенчатые 

аэротенки 
(биофильтры), 
третичные 
отстойники, 
биологические 
аэрируемые пруды, 
дезинфекторы 

Органические 
загрязнения (тонкая 
взвесь, коллоиды, 
растворенные 
вещества) 

Снижение 

концентрации 
органических 
загрязнений (по 
БПК) 

(до 15÷20 мг/л) 

То же 

Поля фильтрации,  
биофильтры всех 
типов, аэротенки 
всех типов, 
дезинфекторы 

Органические 
загрязнения, БПК (20 
мг/л) 

То же (до 5÷10 мг/л)

Доочистка 
биохимическими 
методами 

Двухступенчатые 

аэротенки 
(биофильтры), 
биологические 
пруды, дезинфекторы

 
То же 
Фильтрация 
Кварцевые скорые 

фильтры 

Легколетучие 
вещества, газы, 
легкоокисляемые 
вещества 

Снижение 
концентрации на 
(50÷70 %) 
Аэрация 

Аэрационные 

бассейны с 
пневматическими, 
механическими, 
турбинными 
аэраторами, 
брызгальные 
бассейны 

Органические 
вещества (не 
извлекаемые выше 
указанными 
методами) 

Снижение 

концентрации 
загрязнений на 
(90÷95%) и выше с 
возвратом 
очищенной воды в 
систему оборотного 
водоснабжения 

Сорбция 

Сорбционные 

установки 
динамического или 
статического типа, 
оборудованные по 
активации и 
регенерации 
сорбентов 

 

 

 

Продолжение табл. 1 

То же 
То же 

Окисление 
активным хлором, 
кислородом, озоном 
и на катализаторах 

Узел приготовления 

и дозирования 
окислителей, 
смесители, фильтры 
с пиролюзитом или  
с песком, покрытым 
окислами марганца 

Газы (Н2, С2, СО2  
и др.) 

Снижение 
концентрации газов 
на (70÷85 %) 
Дегазация 

Дегазаторы 

с барботажем; 
вакуумные 
дегазаторы с 
барботажем, 
скрубберы 

Растворенные соли 

Снижение 

концентрации на 
(90%) и выше с 
возвратом 
очищенной воды в 
систему оборотного 
водоснабжения при 
одновременной 
утилизации ценных 
примесей 

Ионообменная 
фильтрация 
Электродиализ 

Ионитовые фильтры, 
установки по 
регенерации ионитов 
 

Электродиализаторы, 
кислотное хозяйство, 
система сжатого 
воздуха 

 
Примечания: 
1. Оседающие взвешенные вещества – вещества, выпадающие  
в осадок в статических условиях в течение двух часов. 
2. Под грубыми эмульсиями подразумеваются нефть, нефтепродукты, 
смолы, масла, животные жиры, а также другие жидкие 
и не смешивающиеся с водой продукты. В их число входят и жиры, 
парафины, переходящие частично в твердое состояние при снижении 
температуры воды и относящиеся к всплывающим веществам. 
3. Всплывающие 
вещества 
– 
вещества, 
поднимающиеся  
на поверхность жидкости в статических условиях в течение двух часов. 
4. Возможно применение других методов очистки.  
 

 
 

2.2 Разработка принципиальной схемы очистной станции 
 
На основании выбранных методов очистки производственных 
сточных вод от одного вида загрязнений или их группы выбирается 
комплекс сооружений в той последовательности, в какой идет требующий 
очистки сток, который показывается на схеме, демонстрирующей лишь 
основные сооружения очистки без детальной обвязки их коммуникациями.  
Движение главных потоков (сточных вод, осадков, утилизируемых 
продуктов) изображается жирными линиями со стрелками слева направо  
и сверху вниз. А сами сооружения схематично обозначаются символами 
(кругами, треугольниками, квадратами) без применения масштаба.  
 
Выбор местоположения площадки очистных сооружений 
 
После разработки принципиальной схемы на ситуационном плане 
района или на генплане предприятия (поселка, города) назначаются места 
для очистной станции и локальных установок. Выбор площадки должен 
согласовываться с проектом планировки и застройки поселка; при этом 
учитывают рост производства, расширение территории предприятия, 
наличие 
подъездных 
путей, 
условия 
водогазотеплоснабжения  
и 
энергообеспечения. 
Местоположение 
очистной 
станции 
должно 
удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям, т.е. находиться 
ниже населенного пункта по течению реки и с подветренной стороны для 
господствующих ветров теплого периода года по отношению к жилой 
застройке и территории. При выборе площадки следует учитывать  
и гидрогеологические условия: затопляемостъ паводковыми водами, 
уровень грунтовых вод. При этом надо избегать скальных и торфяных 
грунтов. 
 
2.3 Системы водоотведения промышленных предприятий 
 
На промышленных предприятиях образуются производственные, 
бытовые и атмосферные (дождевые, талые) сточные воды. В соответствии 
с этим системы водоотведения условно разделяют на общесплавную  
и раздельную. Последние, в свою очередь, могут иметь несколько 
самостоятельных производственных сетей от различных цехов, а также