Сооружения биологической очистки сточных вод

Что такое биологическая очистка сточных вод?

Большой Энциклопедический словарь поясняет так: “Биологическая очистка сточных вод – очистка, основанная на способности микроорганизмов разрушать (минерализовать) содержащиеся в сточных водах органические вещества (загрязнения)”.

Различают анаэробный и аэробный процесс биологической очистки.

Анаэробный процесс очистки – процесс разрушения органических веществ микроорганизмами при отсутствии кислорода воздуха.

Аэробный процесс очистки – это разрушения органических веществ микроорганизмами в присутствии кислорода воздуха. Для лучшего запоминания заметим, что “аэро” значит “воздух”, а приставка “ан” – означает “не”. Таким образом “анаэробное” – это нечто без воздуха.

На отечественном рынке малых очистных сооружений в основном присутствуют два типа очистных сооружений – аэрационные (аэробные, которые требуют подачи воздуха и внешнего источника электропитания), и анаэробные септики, работающие без электричества.

Накопители, септики, локальные очистные сооружения, фильтрующие траншеи – как в них разобраться и что выбрать?

С 1-3 кубическими метрами сточных вод в сутки вполне справится старый добрый септик. Электричества ему не надо, обслуживание – один раз в несколько лет вывезти накопившийся осадок и… И всё! Что это за чудо такое? Совсем не чудо. Это очень старое и надёжное сооружение. Заглянем в Большой Энциклопедический Словарь: Септик – (от греч. septikos – гнилостный) – сооружение для очистки небольших количеств (до 25 м3/сут) бытовых сточных вод. Представляет собой подземный отстойник горизонтального типа, состоящий из 1 или нескольких камер, через которые протекает сточная жидкость. Конечно, объём септика нужно рассчитать под свои нужды. Подумать, нужен ли после него биофильтр, фильтрующий колодец, траншея… Это Вы можете поручить профессионалу. Когда человек задумывается о благоустройстве своего «загородного дома», в его сознании всплывают четыре слова: «свет», «вода», «газ», «канализация». Если сосредоточиться на канализации, появляются более мелкие, но не менее важные слова: сточные воды, очистные сооружения, степень очистки. Попытки прояснить ситуацию и разобраться в очистных сооружениях с помощью Интернета, как правило, дают ещё больше неизвестных слов. Специальные книги труднодоступны и малопонятны, друзья советуют разное и взаимоисключающее…

Какие сточные воды потекут из вашего коттеджа?

Это зависит от того, как вы будете использовать свой коттедж. Если организуете в нём, например, арбузолитейную фабрику, то потекут сточные воды арбузолитейного производства. Если же будете просто жить, стирая бельё, готовя пищу, умываясь, чистя зубы, принимая ванну и пользуясь унитазом (только в целях личной гигиены, а не для слива в него всякой химической гадости), то ваши сточные воды будут называться хозяйственно-бытовыми. Это достаточно стабильный по составу и давно изученный сток.

Возьмем характеристику стока по «Методическим рекомендациям по расчету количества и качества принимаемых сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов», утверждённых приказом Госстроя России от 6 апреля 2001 г. № 75.

Усредненные характеристики качества бытового стока, отводимого абонентами жилищного фонда населенных пунктов

N п/п Перечень загрязняющих веществ Усредненная характеристика хозяйственно-бытовых сточных вод (концентрация, мг/л)
1 Взвешенные вещества 110
2 БПК полн. 180
3 ХПК 250
4 Жиры 40
5 Азот аммонийный 18
6 Хлориды 45
7 Сульфаты 40
8 Сухой остаток 300
9 Нефтепродукты 1.0
10 СПАВ (анионные) 2.5
11 Фенолы 0.005
12 Железо общее 2.2
13 Медь 0.02
14 Никель 0.005
15 Цинк 0.1
16 Хром (+3) 0.003
17 Хром (+6) 0.0003
18 Свинец 0.004
19 Кадмий 0.0002
20 Ртуть 0.0001
21 Алюминий 0.5
22 Марганец 0.1
23 Фториды 0.08
24 Фосфор фосфатов 2.0

Как видите, Госстрой упоминает 24 загрязняющих вещества, присутствующих в бытовом стоке, хотя их там гораздо больше. Но эти – основные. Весь этот «компот» и будет присутствовать в сточных водах вашего коттеджа, примерно в тех же самых концентрациях, если каждый проживающий человек будет тратить около 200 литров воды в день. Будете экономить воду – сточных вод будет меньше, а концентрация загрязнений больше. И наоборот, стоков больше, концентрация меньше.

Давайте внимательней посмотрим на эти загрязнения. Что же это такое?

Среди них присутствуют интегральные показатели, такие как взвешенные вещества (совокупность мелких частиц твердого вещества в жидкости), жиры, СПАВ (поверхностно активные вещества – это в основном моющие средства), БПК и ХПК (биологическая и химическая потребность в кислороде) – показатель, описывающий количество органики в стоках через потребность в кислороде на её окисление. Кроме того, в сточных водах присутствуют ионы тяжелых металлов (медь, цинк, марганец и др.), а также биогенные элементы – азот и фосфор. Все это очень схематичная и упрощённая классификация. Однако она позволяет разобраться в существе вопроса и понять, какие загрязнения есть в стоке. Итак, это органика, тяжелые металлы и биогенные элементы.

Бактерии перерабатывают фекальные стоки в ценные удобрения и чистую воду. Биологическую обработку стоков ведут микроорганизмы, сами устанавливая степень очистки. Нужно им не мешать, а, по возможности, помогать. Насколько велика должна быть помощь, зависит от того, как глубоко надо очистить стоки, а это, в свою очередь, зависит от места их сброса.

Сбрасывать можно в водоём или в грунт. Для того и другого есть свои нормативы очистки, но для водоема они значительно строже, чем для грунта. Между тем, сброс в почву полностью замыкает круговорот веществ в биосфере, давая растениям возможность использовать многие элементы стоков для своего роста. Именно поэтому при сбросе в грунт воду не надо чистить «очень сильно», поскольку тогда она будет очищаться от полезных веществ.

Давайте коснемся биохимических процессов, происходящих в септике. Без поступления кислорода извне, в нём развиваются метанобразующие бактерии, которые перерабатывают загрязнения с выделением минерального осадка и газообразного метана. Этот процесс (метановой ферментации) протекает в две стадии. На первой сложные органические вещества разлагаются до более простых – жирных кислот, спиртов, альдегидов, углекислоты, аммиака и водорода. На второй, метанобразующие бактерии превращают продукты первой фазы в метан, углекислоту и другие газы, образующиеся в малых количествах, а также нерастворимые соединения, выпадающие в осадок. Газы уходят в атмосферу через вентиляционные вытяжки, а азотистые соединения по большей части вместе с водой поступают в грунт.

В водоём сбросить такую воду нельзя – он загниёт, изменит трофичность, как говорят экологи. Азот усиливает рост сине-зелёных водорослей, которые легко превращают водоём в болото. А вот в почве азот усваивается корнями растений. Фактически, очистка стоков продолжается в почве полей фильтрации, в почве вокруг фильтрующего колодца или в биофильтре, установленном после септика. Сброса стока в окружающую среду, как такового не происходит – полезные вещества усваиваются растениями.

В септиках осуществляется механическая очистка сточных вод за счет процессов отстаивания сточных вод с образованием осадка и всплывающих веществ, а также частично биологическая очистка за счет анаэробного разложения органических загрязнений сточных вод. Кроме того, в септиках осуществляется флотационная очистка сточных вод за счет газов, выделяющихся в процессе анаэробного разложения осадка. Санитарно-защитную зону от септика до жилого здания следует принимать 5 м.

Почвенная утилизация сточных вод тем и хороша, что не требует точно рассчитывать степень очистки. Достаточно подобрать нужный в конкретных условиях набор сооружений, а бактерии в септике и грунте доведут всё до нужного уровня. Они просто съедят полезные им вещества и выделят вещества, полезные для растений. Почвенная утилизация, строго говоря, ничего не очищает, а именно полезно утилизирует все вещества (которые мы считаем в канализации “загрязняющими”) для питания естественного симбиоза почвенных бактерий и высших растений.

Септики надлежит применять для механической очистки сточных вод, поступающих на поля подземной фильтрации, в песчано-гравийные фильтры, фильтрующие траншеи и фильтрующие колодцы.

Исходя из логики СНиПа, основным сооружением очистки в этой паре являются именно сооружения почвенной фильтрации, а септик используется лишь для предварительной механической очистки. И это очень правильно, если говорить об очистке “водяной” составляющей стока. Именно так – септик осуществляет предварительную очистку стоков от механических примесей (осадка). Добавим – ещё и сбраживает осадок, минерализует его до состояния, пригодного к сельскохозяйственному использованию в качестве удобрения.

Теперь Вы понимаете, что все разговоры о том, будто септик даёт недостаточную очистку, мягко говоря, носят спекулятивный характер. Он и не должен давать “достаточную”. Основная очистка идёт в почве.

Вот как это сформулировано в территориальных строительных нормах ТСН ЭК – 97 МО “Технические правила и нормы строительства, эксплуатации и контроля работы сооружений систем водоотведения объектов малоэтажной застройки”: “Септики предназначены для предварительной очистки сточных вод и перегнивания выпавшего осадка и применяются в индивидуальных и местных системах водоотведения”. Давайте посмотрим, какого качества сток поступает в септик, и какого он качества должен из него выходить, чтобы всё работало нормально. Возьмём один единственный, но очень важный для предварительной очистки показатель – взвешенные вещества.

Обратимся к нормативным документам: “Методические рекомендации по расчету количества и качества принимаемых сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов”, утверждённые приказом Госстроя России от 6 апреля 2001 г. N 75, которые дают нам усреднённые характеристики качества бытового стока, отводимого абонентами жилищного фонда населённых пунктов. По взвешенным веществам эта характеристика составляет 110 мг/л. В тоже время, согласно ТСН ЭК – 97: “Надежная эксплуатация систем почвенной очистки возможна, если сооружения предварительной очистки обеспечивают надлежащее качество очищенной воды. Концентрация взвешенных веществ в сточной воде после септиков не должна превышать 100 мг/л. При работе фильтрующих сооружений в режиме доочистки – 20 – 30 мг/л”.

Как видите, от септика много и не требуется. Если он снимет 40-60 процентов взвеси, то на выходе из него получим от 40 до 70 мг/л взвешенных веществ. То есть, это уже ближе к режиму доочистки, а не очистки. Собственно очистка стока будет происходить в почве.

Какого объёма должен быть септик?

На этот вопрос исчерпывающе отвечает СНиП 2.04.03-85 “Канализация. Наружные сети и сооружения”: “Полный расчетный объем септика надлежит принимать: при расходе сточных вод до 5 м3/сут – не менее 3-кратного суточного притока, при расходе свыше 5 м3/сут – не менее 2,5-кратного. В зависимости от расхода сточных вод следует принимать: однокамерные септики — при расходе сточных вод до 1 м3/сут, двухкамерные – до 10 и трехкамерные – свыше 10 м3/сут. Объем первой камеры следует принимать: в двухкамерных септиках – 0,75, в трехкамерных – 0,5 расчетного объема. При этом объем второй и третьей камер надлежит принимать по 0,25 расчетного объема”.

Как правильно проложить канализационную трубу при значительном уклоне земли от дома до септика (15-20 град). Как тут можно выдержать рекомендуемый уклон 2 см на метр?

При таком уклоне, укладка трубы по рельефу гарантирует Вам постоянные засоры. На склоне сеть кладут ступеньками. Если труба короткая, то у дома принимают заглубление побольше, такое, чтобы у септика, труба, проложенная с уклоном 0,02 имела заглубление 0,6 метра (строят профиль обратным ходом, от септика к дому). Если труба длинная, и заглубление у дома получится очень большое (очень большое для всех разное, это субъективный фактор), то ставят промежуточный перепадной колодец. Перепад в нём может быть до полуметра, без каких – либо дополнительных приспособлений. Просто входящая в колодец труба (по направлению движения стоков) присоединяется выше, чем отходящая. Устраивая каскад таких перепадов на длинном участке отводящей трубы, нужно следить за тем, чтобы горизонтальная труба всегда была заглублена в грунт не мельче 0,6 метра, а повороты в горизонтальной плоскости делать в колодцах.

Источник: Ратников А.А. «Автономные системы канализации коттеджей для “чайников”».