К данным сточным водам относятся:

– сточные воды от писсуаров (так называемые «желтые стоки»);

– сточные воды от туалетов (так называемые «коричневые стоки» или «черные стоки»);

– сточные воды от душевых, ванн, процессов стирки, поливомоечных нужд (мытья полов, посуды и пр.) (так называемые «серые стоки»);

– производственные сточные воды например:

– от кухонь, столовых (в т.ч. жиросодержащие);

– от бытовых прачечных (в объеме до 10% от общего объема стока);

– поверхностные сточные воды (дождевые, талые, инфильтрационные, поливомоечные, дренажные воды, поступающие в систему канализации) с площадки очистных сооружений бытовых сточных вод.

Указанные виды сточных вод либо подвергаются разделению и отдельному отводу на локальные очистные сооружения, либо смешиваются в канализационном коллекторе и поступают на очистные сооружения биологической очистки.

Учитывая значительную концентрацию органических соединений в данных сточных водах (БПК₅ от 100 до 350 мг/дм³; ХПК от 250 до 600 мг/дм³) наиболее оптимальным методом для их очистки (при отсутствии ингибирующих загрязнений) считается метод биологической очистки.

Данный метод требует минимальных эксплуатационных затрат, поскольку все основные процессы очистки осуществляются микроорганизмами (в т.ч. бактериями, простейшими и пр.), а также нематодами, многоклеточными и прочими видами биоценоза.

Указанные типы существ образуют видовой состав активного ила (биомассы), которая в процессе своей жизнедеятельности осуществляет потребление загрязняющих веществ (в основном органических, азотсодержащих и фосфорных), что приводит к очистке сточных вод.

Продуктами питания бактерий являются либо исходные загрязнения, либо метаболиты от более низких трофических уровней, что приводит практически к полной очистке сточных вод (в т.ч. от растворенных органических соединений и соединений азота).

Для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод используются несколько видов технологий:

– технологии с активным илом (непрерывный цикл);

– технологии с активным илом (циклические реакторы, периодический цикл SBR);

– технологии на основе биопленки (MBBR, FBBR, IFAS);

– технологии на основе мембранного биореактора (MBR) (погружные или напорные);

– фитобиологические сооружения;

– сооружения физико-химической очистки;

– прочие.

С целью аккумуляции отечественного и мирового опыта, унификации существующих проверенных наилучших решений, снижения ошибок при проектировании очистных сооружений были разработаны справочники наилучших доступных технологий НДТ.

В РФ действуют следующие основные справочники НДТ по очистным сооружениям:

– СП 32.13330.2018 Канализация. Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.03-85 (с Изменениями N 1, 2);

– справочник ИТС 10-2019 Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов;

– справочник ИТС 8 ─ 2015 «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях».

Справочники НДТ разработаны с использованием российского практического и теоретического опыта, принципов и положений Директив ЕС и прочего мирового опыта и являются обязательными к применению при разработке новых и реконструкции существующих очистных сооружений.

Цели, основные принципы и порядок разработки справочников НДТ установлены требованиями Федерального закона от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» и постановлением Правительства Российской Федерации от 23.12.2014 г № 1458 «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям».

В соответствии с СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения.» и справочник ИТС 10-2019 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов» применяется следующее разделение очистных сооружений на категории по мощности (производительности), устанавливаемые в соответствии с суточным притоком, м³/сут:

Сточные воды, отводимые системой канализации, включают в себя:

– сточные воды, принимаемые от абонентов, за сброс которых взимается плата (тариф);

– дополнительный приток от объектов системы водопроводно-канализационного хозяйства (в некоторых случаях могут сбрасываться без взимания платы);

– неорганизованный приток, попадающий в системы канализации в виде поверхностного стока и грунтовых вод, несогласованного сброса привозных стоков в колодцы, а также сброс неучтенной (неоплаченной) воды, потребленной через незаконные врезки, без счетчиков, либо полученной не из централизованных источников водоснабжения, не учитываемых в оплате за водоотведение.

Указанные факторы непосредственно указывают на необходимость создания системы контроля и учета расходов сточных вод, как важнейший инструмент определения объемов стоков от абонентов.

Поступающие сточные воды характеризуются своим химическим и бактериологическим составом, температурой и pH.

В качестве основных загрязнений в сточных водах присутствуют органические соединения (основная часть которых идентифицируется как белки, жиры и углеводы), а также песок и прочие взвешенные вещества.

Для оценки содержания органических соединений и применимости для их окисления процессов биологической очистки разработаны косвенные показатели, на основе количества кислорода, расходуемого на их окисление в ходе проведения аналитического определения:

– величина БПК (биохимическое потребление кислорода), используемая для оценки глубины окисления биохимических процессов. На практике приняты показатели БПК₅ и БПКполн, которые определяются после 5 и 20 суток инкубации соответственно;

– величина ХПК (химическое потребление кислорода), используемая для оценки способности окисления органических веществ химическим путем (бихроматной смесью).

Соединения азота в российской практике определяют в форме азота аммонийных солей (N-NH₄) или аммоний-иона (NH₄), а фосфора в форме фосфора фосфатов (P-PO₄).

Определение общего азота (TKN) используется в основном в зарубежной практике.

Также в хозяйственно-бытовых сточных водах от жилой застройки присутствуют значительные микробиологические и бактериологические загрязнения (бактерии, вирусы, простейшие организмы, в т.ч. возможно присутствие возбудителей опасных заболеваний).

Содержание этого типа загрязнений увеличивается с течением времени, особенно при температурах сточных вод выше +16 град. С, поэтому рекомендуется осуществлять своевременную очистку хозяйственно-бытовых сточных вод во избежание их загнивания, размножения патогенных микроорганизмов и неприятных запахов.

Приток сточных вод в значительной степени неравномерен, что отражает суточный и сезонный ритм жизни населения и работы промышленности.

По видам, бывает часовая неравномерность (в течение суток) и суточная (в течение года).

Часовая неравномерность, которая выражается часовым коэффициентом неравномерности (Кчас); имеет тенденцию к увеличению в условиях снижения удельного водопотребления воды населением (экономное водопотребление).

Чем меньше количество абонентов в населенном пункте, а также чем короче протяженность канализационной сети до очистных, тем более выражены суточные колебания притока сточных вод на КОС.

К сожалению, в Российской Федерации большое количество существующих очистных сооружений находится в аварийном состоянии или имеет высокую степень износа, что приводит к негативному воздействию на окружающую среду.

К основным проблемам устаревших существующих очистных сооружений следует отнести:

– в большинстве существующих технологических схем очистки сточных вод не предусмотрена глубокая очистка с удалением соединений азота и фосфора, что неизбежно приводит к повышенной нагрузке на окружающую среду;

– степень очистки сточных вод, сбрасываемых в водные объекты (в т.ч. высшей категории рыбохозяйственного пользования) не отвечает требованиям действующего законодательства (Водный кодекс РФ, Приказ Минсельхоза России от 13.12.2016 N 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения»; «Правил охраны прибрежных вод морей», СанПиН 1.2.3685-21 “ГИГИЕНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ И ТРЕБОВАНИЯ К ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ И (ИЛИ) БЕЗВРЕДНОСТИ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА ФАКТОРОВ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ” и пр.). При этом морально и технически устаревшие действующие сооружения по своим техническим возможностям не могут обеспечить требуемую степень очистки;

– большинство существующих сооружений по своим техническим параметрам не могут обеспечить требуемую производительность (м³/сут);

– в ряде существующих очистных сооружений в составе технологической схемы отсутствуют резервуары-усреднители состава и расхода сточных вод, необходимые с учетом высоких коэффициентов неравномерности;

– зачастую не предусмотрена механизированная очистка решеток и механизированный сбор отбросов от оборудования механической очистки;

– отсутствует требуемое резервирование оборудования;

– высокая степень износа резервуарного оборудования, трубопроводов, иловых камер, насосных станций, систем аэрации, воздуходувного оборудования и пр.;

– отсутствуют узлы измерения расходов, необходимые для настройки правильной производительности линий и отдельного оборудования;

– на ряде существующих очистных сооружений существуют морально и технически устаревшие иловые площадки (в основном в аварийном состоянии);

– применение реагентов либо не предусмотрено, либо недостаточно для полноценных процессов коагуляции, удаления фосфора, обеззараживания осадков и пр.;

– осадки сточных вод не обеззараживаются, что ухудшает санитарную обстановку на объекте и противоречит требованиям МУ 3.2.1022-01г. «Мероприятия по снижению риска заражения населения возбудителями паразитов» и прочих документов;

– свободные площади на существующих очистных сооружениях ограничены, что не позволяет производить их реконструкцию без частичного вывода из строя на период ремонта/ строительства;

– большое количество открытых резервуаров (особенно с осадком) не позволяет сократить санитарно-защитную зону (СЗЗ) канализационных очистных сооружений, т.е. затрудняет развитие территорий;

– на большинстве существующих очистных сооружений отсутствуют полноценные системы автоматизации и диспетчеризации, необходимые системы и устройства оперативного контроля, сигнализации и управления технологическими процессами, измерения расходов технологических потоков и физико-химических параметров технологических сред;

– трубопроводы, запорно-регулирующая арматура и прочие технологические и инженерные коммуникации (сети) имеют значительный износ, морально устарели и требуют замены.

При этом объемы выделяющихся средств обычно не достаточны для реконструкции сетей и очистных сооружений.

В связи с этим местными муниципальными образованиями выделаются дополнительные средства и проводятся конкурсы на реконструкцию, модернизацию или постройку новых очистных сооружений в конкретных регионах, что позволяет обеспечить объеты очистных сооружений современным, высокопроизводительным оборудованием с высокой степенью автоматизации.

По данным Минприроды России (Доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Российской Федерации в 2020 году), в 2020 году сброшено сточных вод в поверхностные водные объекты (всего)  34 232,3 млн. м³, в т.ч.: загрязненных (всего) 11 678,2 млн. м³, из них загрязненных (без очистки) 1 912,9 млн. м³.

Как видно в процентном соотношении объем сбрасываемых в водоемы загрязненных сточных вод в 2020 г составил 34,11 %, а неочищенных сточных вод 5,59 % от общего объема образующихся сточных вод.

При этом забор воды из природных источников составил 61 790,9 млн. м³.

Экономическая основа отрасли водоотведения — получение организациями -собственниками очистных сооружений оплаты за свои услуги от абонентов по тарифу за принятые сточные воды. Размер тарифа определяется экономическим расчетом и зависит от производительности очистных сооружений, наличия специфических компонентов в сточных водах, технологии очистки, тарифов на энергоносители, эксплуатационных затрат на реагенты, амортизацию оборудования, распределенных капитальных затрат на строительство новых сооружений и сетей и пр.

В общей себестоимости услуг водоотведения собственно затраты на очистку сточных вод, включая обработку осадков и реагенты обычно составляют не более 30 % — 40 % от общей себестоимости услуг водоотведения, прочие 60-70% расходуются на эксплуатацию насосных станций и сетей.