Можно без натяжки утверждать: очистка канализационных стоков - фундаментальный вопрос цивилизации. Города в их нынешнем масштабе не могли бы существовать без эффективных систем очистки сточных вод. Проблема осложняется тем, что не все стоки несут в себе компоненты только биологического происхождения, а значит, природа не всегда способна обезвредить их без вмешательства человека.
Очистка бытовых стоков — сложный процесс, в котором задействованы способности микроорганизмов, предназначенных для этого природой. Участие человека состоит в культивации этих невидимых помощников и создании им необходимых для жизни условий. При этом сточные воды очищаются до такой степени, что безболезненно спускаются в естественные водоемы, могут использоваться при поливе садов и огородов. Такую полезную метаморфозу стоков в очистных сооружениях обеспечивают микроорганизмы, участвующие в анаэробных и аэробных процессах. Для своей жизнедеятельности они не нуждаются в солнечном свете, и это в необходимых случаях позволяет проводить очистку под землей или в полностью закрытых "сосудах". Если объемы сточных вод невелики, то после этого осветленные и отстоянные воды могут быть сброшены на специальные "поля фильтрации", то есть в специально подготовленный грунт, где работу закончат бактерии, обитающие в земле. Правда, при этом остается осадок, который следует периодически удалять из емкости, где происходило очищение. Поэтому для достижения требуемой эффективности и скорости очистки необходимо сочетание деятельности анаэробных (безкислородных) и аэробных (использующих кислород) микроорганизмов (анаэробных и аэробных ступеней очистки). На стадии анаэробной биологической очистки происходит разложение сложных органических веществ на более простые, которые на стадиях аэробной очистки окисляются микроорганизмами в нитраты быстрее. В соответствии с этим наиболее эффективные методы очистки предполагают использование аэраторов. Необходимым комплексом сооружений и оборудования обладают крупные очистные станции, работающие в городах. Однако вопросы очистки сточных вод, в связи с повышением экологического сознания общества, да и с ростом населения, затрагивают и мелкие населенные пункты, и отдельных частных застройщиков. Предписанные СЭС мероприятия по охране окружающей среды вынуждают мелких застройщиков создавать свои миниочистные сооружения. Вариантов их устройства может быть несколько.
Схема доочистки сточных вод при наличии водонепроницаемых и слабофильтрующих грунтов (глины и суглинки): 1. Локальная канализационная система биоочистки. 2. Первая секция метантенка. 3. Вторая секция метантенка. 4. Капельный биофильтр. 5. Фильтрующий колодец. 6. Фильтрующая траншея.
Для небольшого объекта вдали от городской цивилизации, где невозможно подключить к централизованному сточному коллектору, лучшее решение — устройство индивидуального очистного сооружения. Вариант выбирается в зависимости от количества людей, размеров участка, грунтов, денег. Застройщик может либо использовать локальные очистные сооружения с устройством полей фильтрации на некоторой площади своей территории, или приобрести канализационную станцию, которая не требует доочистки в грунте. Первый вариант более распространен и менее затратен. Но здесь многое зависит от грунтовых и водных условий на участке. Глинистые грунты не пропускают воду и для устройства полей фильтрации непригодны, насыпать грунт невыгодно. Также невозможно устроить поля фильтрации при высоком уровне грунтовых вод (выше 2,5 м от поверхности), потому что они будут загрязнены. В этих случаях приходится использовать локальные канализационные станции.
В любой локальной очистной системе вода проходит очистку в несколько этапов, и действует за счет не нуждающихся в кислороде воздуха бактерий, а также фильтрующих и очищающих свойств грунта. Прежде всего, и для всех систем, сточные воды из здания направляются в большую емкость (обычно объемом 1-8 куб. метров), которая называется септиком. В ней обеспечивается очистка стоков на 50-65%, и затем осветленные воды направляются на обработку в специально подготовленный грунт на участке — в сооружения подземной фильтрации, которые занимают и 10-20 кв. м площади участка. Ил, который скапливается на дне септика, 1-2 раза в год удаляется из емкости ассенизационной машиной. Септики для накопления и предварительной очистки сточных вод являются первым и обязательным компонентом такого очистного сооружения. Они бывают 1-4 камерными — чем больше камер, тем качественнее очистка (и дороже септик). Септик располагается не менее чем в 5 м от дома и в 25 — от водозабора. Вот краткое и упрощенное описание работы 4-камерного септика. Стоки из дома, как правило, самотеком (организовать самотек несложно, уклон должен быть 1-2 см на 1 м длины) поступают в первую камеру, выполняющую функцию отстойника, где на дне скапливаются твердые нерастворимые фракции, а легкие вещества, масла собираются на поверхности жидкости. Очищенная от грубых механических примесей вода поступает в следующую камеру, где происходит ее брожение и более глубокая очистка. На дне образуется осадок — активный ил, в массе которого обитают бактерии и простейшие, разлагающие загрязнения. Затем вода поступает в третью камеру, откуда через съемный промывающийся биофильтр (применение биофильтра, на котором живут бактерии, повышает качество очистки и срок службы системы) проходит в четвертую камеру — осветлитель. Минимальный срок, в течение которого происходит разложение органических и минеральных примесей, — 3 дня. Соответственно рассчитывается объем септика: сколько воды расходуется в здании за это время (норма расхода в жилом доме составляет 200 л/чел, в день). Далее осветленная вода из септика направляется на поля поглощения или поля фильтрации. Через распределительный колодец она попадает в перфорированные распределительные трубы, которые укладываются под землей на глубине около полуметра с небольшим уклоном. Система труб может лежать в одной траншее или же в раздельных канавках, которые могут расходиться в разные стороны от распределительного колодца. Трубы должны заканчиваться вентиляционными отверстиями, выведенными выше поверхности грунта. Под ними укладывается фильтрующий слой толщиной 30-40 см из щебня, гравия фракции 12-30 мм. Общая глубина системы составит до 1 метра. Загрязнения оседают в толще гравия, и очищенная вода уходит в землю. Более совершенная система очистки предполагает, что фильтрующий слой делается из щебня более мелкой фракции — до 8 мм, и в основании имеет песок. Толщина фильтрующего слоя — 1-1,2 м. В нижней части песчаного слоя укладываются коллекторные трубы с отверстиями для отведения отфильтрованной сточной воды к месту сброса. Достоинства этой системы — ее энергонезависимость: насос иногда применяется только для отвода очищенной воды из коллекторных труб. Раз в 5-8 лет следует поменять или промыть щебенку фильтра.
Выбирая септик, следует ориентироваться на его объем: например, для коттеджа (где проживает семья из трех человек) требуется емкость около 2000 литров. Септики с несколькими камерами эффективнее и в 2-3 раза дороже, чем однокамерные. Обычно однокамерные септики применяются при расходе воды до 1 м3 в сутки, двухкамерные — до 5, трех — свыше 8 м3. Полимерные септики — самые популярные, бывают 1-3 камерными, легко монтируются. К этой группе можно также отнести септики, армированные стеклопластиком, повышающим прочность стенок емкости (это важно, поскольку пластик могут повредить камни, находящиеся в грунте). Пластиковых септиков настолько легкие, что в недогруженном состоянии могут быть выдавлены из земли, поэтому их закрепляют на бетонном основании якорями или тросами. Металлические септики надежнее, просты в монтаже (хотя для их установки потребуется кран). Для защиты от коррозии поверхности обрабатываются с обеих сторон битумными мастиками. Если септик сделан из нержавеющей стали, он не подвержен коррозии. Из металла выгодно делать систему септиков для целой группы домов, прочно соединяя между собой сваркой несколько емкостей. Бетонные септики не коррозируют, прочны. Такой септик можно приобрести готовый, набрать из готовых элементов или построить из монолитного бетона. Гигроскопичность материала нивелируется устройством хорошей гидроизоляцией или включением в бетон специальных добавок. Гидроизоляция емкости должна быть выполнена безупречно.
 |
 |
При монтаже системы септик закапывается в землю, так, чтобы на поверхность выступали только крышки люков. Они плотно закрываются, чтобы избежать неприятных запахов, а также попадания в систему дождевой воды. Место для установки септика должно быть сухим. Стоимость септика зависит от материала, объема, количества камер. При емкости 3 м3 (вариант для дома, где проживают 3-4 человека) самые простые, однокамерные бетонные септики стоят от 0, пластиковые — 0, металлические — от 00. Срок службы оборудования должен быть не менее 25-30 лет. Надежный вариант — приобретение системы очистных сооружений, в которую входят все необходимые комплектующие, трубы, фильтры и т. д. Строительство системы обязательно должны вести специалисты с лицензией, знающие все тонкости этих работ (желательно, чтобы фирма в дальнейшем взялась и за обслуживание).
Когда условия не позволяют устроить поля фильтрации или надо снизить затраты и объёмы работ на участке, в качестве единственно возможного решения применяются установки очистки сточных вод заводской готовности — автономные канализационные станции. При выборе установки следует учесть, что некоторые практически являются модифицированными септиками, осуществляют недостаточную очистку, а стоимость их многократно превышает цену септика. После этих сооружений также приходится применять сооружения подземной фильтрации. Полноценная станция осуществляет полный цикл очистки, после чего сточные воды могут сбрасываться в водоём, дренажную канаву или придорожный кювет. Эффективность очистки должна быть порядка 96-98 %, что достижимо только при трёх, а лучше четырёх ступенях очистки. Образующиеся при этом твердые отходы химически преобразуются настолько, что ассенизационная машина не нужна. Различные системы и установки имеют различия в технологии и различное качество т. н. "стабилизированного остатка". Чем проще утилизация, — тем выше цена установки. В таком оборудовании используется биологическая очистка, которая осуществляется за счёт жизнедеятельности микроорганизмов. В систему должна быть внесена бактериальная "закваска" и созданы благоприятные условия для существования и размножения бактерий. Для решения этой задачи в септике эффективно применение анаэробного биореактора — сооружения, в котором присутствует тот или иной вид загрузки (пластмассовые соты, ерши или др.). На загрузке закрепляются анаэробные микроорганизмы, осуществляющие гидролиз жиров, после чего сточные воды направляются на обработку в аэробных условиях. Для создания аэробных условий в сооружениях обычно требуется принудительное введение кислорода, т.к. поддержание нужной концентрации кислорода только за счёт естественной аэрации, при контакте поверхности сточных вод с воздухом, потребовало бы слишком большого объема сооружений и даже в городских очистных сооружениях применяется аэрация. Процесс в канализационных станциях полностью проходит в специальных емкостях заводского изготовления, которые могут размещаться под землей или в подвале здания. Но обязательное условие — потребление электроэнергии, поскольку требуется перемешивание и аэрация очищаемых стоков (в зависимости от количества поступаемых сточных вод, современные установки регулируют потребляемую мощность, автоматически включая режим экономии). Оборудования для глубокой очистки должно быть легко доступно для обслуживания, а конструкция — простой в обращении. Расчёт установок глубокой очистки показывает, что их полезный объем с учетом всех мероприятий по интенсификации технологического процесса должен быть равен не менее 3-кратному суточному притоку сточных вод, как и в септике. При меньшем объеме установки декларируемая степень очистки не будет достигнута. Технологическая схема работы такого оборудования (которое иногда называют "реакторами" или аэротенками) достаточно сложная. Емкость состоит из трех или четырех камер, в установку подается воздух, активный ил отделяется от осветленной воды и постоянно циркулирует между камерами-реакторами. На стадии анаэробной биологической очистки происходит разложение сложных органических веществ на более простые, которые на последующих стадиях окисляются аэробными микроорганизмами. Процесс сложен и многостадиен. Различные системы глубокой биологической очистки отличаются технологическими тонкостями. Например, в системе UKRBIOTAL стабилизированный, полностью обработанный бактериями ил отправляется на обезвоживание и на выходе возникают чистая вода для полива сада и качественное минеральное удобрение. Это весьма удобно в засушливых районах. Дополнительный плюс: технология очистки в этой системе разработана таким образом, что не выделяются метан и сернистый газ — значит, отсутствует неприятный запах. А если нет притока сточных вод в установку она автоматически переходит в режимы экономии. Кроме упомянутой марки, на рынке представлены реакторы украинского, российского, чешского (TOPAS), финского (PURFLO, WAWIN-LABKO) производства. Как и септики, они изготавливаются из полимеров, стеклопластика, металла.
Насосная схема отвода очищенных сточных вод 1. Септик. 2. Биореактор. 3. Аэротенк 1 ступени. 4. Вторичный отстойник. 5. Аэротенк 2 ступени. 6. Третичный отстойник. 7. Насосный отсек. 8.придорожный кювет. 9. Утепленные крышки. 10. Утеплитель.
Долговечность установки определяется материалами и качеством производства. Часто считают, что установки с корпусом из железобетона более долговечны, чем металлические. Однако, это справедливо только при чрезвычайно высоком качестве бетона по водонепроницаемости — марка не менее В-15. Если применяется бетон марки В-10 или В-12, который обладает слишком высокой гигроскопичностью, верхняя часть установок, расположенная над уровнем воды, за счет промерзания разрушается в течение 8-10 лет. В тоже время, если металлические установки изготавливаются из высококачественной стали с добавками легирующих элементов и защищаются специальными многослойными эпоксидными композициями, срок их службы до капитального ремонта составит не менее 25-30 лет. Такой же высокой долговечностью отличаются установки с применением стеклопластика. Соответственно материалу, качеству и объему варьируется стоимость канализационных станций. Около ,5 тыс. стоит наиболее простая установка из вспененного полипропилена. В среднем стоимость установки для дома, где проживают 4-5 человек составляет около ,5-4 тыс. Но немаловажное значение имеет не только стоимость самой установки биологической очистки, но и всего комплекса комплектующих и строительно-монтажных работ. В некоторых случаях, с учетом земляных работ, прокладки трубопроводов затраты могут возрасти в 2 раза. Такова сегодня плата за жизнь в экологически чистой обстановке.
