Владельцы частных домов также применяют биологические методы для очистки сточных вод. Этот подход считается альтернативой механической очистке и характеризуется тем, что в процессе активно участвуют специальные бактерии. Именно эти микроорганизмы разлагают компоненты сточных вод, значительно ускоряя процесс очистки и помогая достичь более высокого уровня очистки в сравнении с традиционными методами.
Разновидности очистных канализационных сооружений
Очистные сооружения играют ключевую роль в управлении сточными водами, а также в утилизации жидких отходов и дождевой воды. Если эти установки не функционируют так, как задумано, они могут оказать серьезное негативное влияние на окружающую среду. В связи с этим работа очистных сооружений подлежит строгому контролю и регулированию на законодательном уровне, что обеспечивает соблюдение стандартов качества.
Системы очистки сточных вод могут включать в себя множество различных устройств. Тем не менее, сама процедура очистки проходит по определенному и последовательному алгоритму.
Первый этап
Первый этап очистки предполагает механическую обработку сточных вод. На этом этапе задерживаются крупные примеси, как органического, так и неорганического происхождения, которые фиксируются с помощью решеток и сит. Мелкие частицы, такие как битое стекло, песок и шлак, дополнительно фильтруются через специальные песколовки. Для более тонкой фильтрации могут применяться мембраны. Взвешенные вещества аккумулируются в осадочном бассейне, обеспечивая тем самым удаление минеральных примесей из сточных вод.
Второй этап
На следующем этапе очистки применяется биологический метод обработки сточных вод. Органические соединения перерабатываются с использованием высокоактивных бактерий, способствующих эффективному разложению. После этого обработанная жидкость проходит через биофильтр. В этом процессе образуются осадок и газообразные продукты распада.
Третий этап
На завершающем этапе очистки для повышения качества воды используются специфические химические соединения. В результате этих процессов жидкость становится готовой для дальнейшего использования в очистных сооружениях.
Виды канализационных систем
Проектирование канализационных очистных сооружений начинается еще до начала строительства. Важно выбрать оптимальную систему, которая будет соответствовать поставленным задачам по управлению отходами и обеспечивать необходимую пропускную способность. На данный момент очистка сточных вод может реализовываться с применением следующего оборудования:
- локальных очистных аппаратов;
- индивидуальных автономных конструкций;
- блочных систем и модулей.
Локальные системы очистки
Локальные очистные системы представляют собой установки, которые предназначены для сбора и очистки сточных вод на территориях различного размера. Они могут применяться как в бытовых, так и в промышленных целях, и составляют ключевой элемент автономной системы канализации.
В традиционных очистных системах скорость потока сточных вод уменьшается по мере удаления от точки сброса. В результате этого твердые частицы постепенно оседают на дно, а оставшиеся сточные воды дальше обрабатываются системами вторичной очистки. Обычные очистные сооружения требуют значительные объемы бассейнов для оседания сточных вод, что может быть трудоемким и сложным для реализации в условиях одной жилой недвижимости.
Локальные очистные сооружения наиболее эффективно используются для очистки сточных вод от частных домов или небольших населенных пунктов, где отсутствует центральная канализация. Рассмотрим наиболее распространенные виды таких локальных систем.
Применение септиков
Септики являются одним из самых востребованных решений для организации автономной канализации в загородных домах. Обычно они представляют собой пластиковые резервуары с определенными эксплуатационными характеристиками:
- пожалуй, главное, это их легкий вес — септики удобно транспортировать и устанавливать;
- пластиковый материал устойчив к агрессивным средам и не подвергается коррозии;
- они обладают значительной прочностью, обеспечивая долговечность эксплуатации;
Каждый септик может иметь разное количество секций, каждая из которых выполняет свою уникальную функцию. Одни из них действуют как отстойники, другие очищают сточные воды с помощью биологически активных микроорганизмов, а третьи предназначены для фильтрации.
Септики активно применяются при строительстве частных очистных систем, поскольку они просты в использовании и имеют длительный срок службы. Некоторые модели могут работать в полном автономном режиме. Для достижения более высокого уровня очистки сточных вод такие станции могут дополнительно комплектоваться элементами, которые обеспечивают дополнительную аэрацию и фильтрацию.
Аэротенки
Аэротенки являются важным компонентом крупных очистных станций, которые очищают сточные воды промышленных организаций. Они представляют собой большие бассейны, в которых происходит смешивание сточных вод с активным илом. Для ускорения процесса разложения в эти бассейны подается кислород. В некоторых случаях отстойники с активным илом могут применяться и в автономных системах очистки сточных вод в частных домах, но в таком исполнении они, как правило, имеют меньший объем. Обычно их устанавливают непосредственно в септических резервуарах. В процессе очистки аэротенки могут содержать специальные ловушки, которые служат для удаления из сточных вод жиров и нефтепродуктов.
Использование биологических фильтров
Биологические фильтры также находят применение в системах очистки сточных вод, чаще всего они выполняют роль встроенных компонентов. Биофильтры являются частью муниципальных установок по очистке сточных вод, где обработка осуществляется специализированными бактериями. Эти микроорганизмы значительно ускоряют процесс разложения, в результате чего на выходе получается жидкость, безопасная для окружающей среды, которую можно утилизировать в почву.
Локальные станции очистки сточных вод эффективно удаляют из сточных вод вредные загрязняющие вещества, а также неорганические и органические диверситы. Очищенная жидкость может быть использована для орошения сельскохозяйственных полей. В дополнение к этому для сбора, транспортировки и чистки талой и дождевой воды применяются специализированные очистные установки, которые не могут справиться с обычными дренажными системами.
Системы ливневой канализации предназначены для защиты фундамента и прилегающих к зданию территорий. Они состоят из труб, желобов и специальных дренажных систем, через которые избыточная вода перенаправляется в систему общественной канализации.
Установка системы производится ниже уровня промерзания кожного покрытия. Конструкция включает системы фильтрации для задержки песка и других мелких частиц. Очищенная жидкость направляется в коллекторы, где происходит дополнительенная обработка.
Для более тонкой очистки дождевой воды используются дополнительные устройства: абсорберы и фильтры, способные улавливать нефтепродукты. На заключительном этапе очищенная вода может сбрасываться в водоемы или применяться для полива садов. Необходимо учитывать, что фильтрующие элементы данной системы требуют регулярной замены для обеспечения эффективной работы.
Механический этап
Сточные воды, поступающие на очистные сооружения, проходят предварительную обработку для подготовки к биологической очистке. На механическом этапе задерживаются нерастворимые примеси, что обеспечивает дальнейшую эффективность всего процесса очистки.
На станции очистки сточных вод используются:
- решётки (или устройство фильтрующее самоочищающееся);
- песколовки;
- первичные отстойники.
Решётки служат для задерживания крупных нерастворимых примесей, тогда как сита используются для более тщательной фильтрации крупных частиц (максимальный размер ячеек сит составляет 16 мм). Просеянные остатки могут либо быть измельчены и направлены на совместную обработку с осадком, либо отправлены на установку для утилизации твердых частиц.
После этого сточные воды проходят через гравитационные камеры, где мелкие частицы (такие как песок, шлак или осколки стекла) оседают под воздействием силы тяжести, а жироуловители служат для удаления гидрофобных веществ. Субстрат, собранный в песколовках, может быть использован для дорожного строительства, либо утилизирован.
Очищенная на механическом этапе вода поступает в первичные отстойники, которые служат для разделения взвешенных частиц. В результате механической очистки происходит снижение биохимического потребления кислорода (БПК) на 20-40 %.
Таким образом, механическая очистка негодна для удаления до 60-70 % нерастворимых загрязнений, что также способствует снижению значения БПК5 на 30 %. Кроме того, данный этап важен для получения равномерного потока сточных вод, что позволяет избежать колебаний их объемов на фоне биологической стадии очистки.
Биологический этап
Биологическая очистка предполагает разложение органических компонентов сточных вод с помощью микроорганизмов — бактерий и простейших. На этом этапе происходит минерализация сточных вод, исключение органического азота и фосфора, а основной задачей является значительное снижение БПК5.
В процессе используют как аэробные, так и анаэробные организмы, что позволяет обеспечить необходимую степень очистки.
С технической точки зрения можно выделить несколько вариантов биологической очистки. На сегодня наиболее распространены такие методы, как активный ил (аэрация), биофильтры и метантенки для анаэробного бродения.
Первичные отстойники, в которые сбрасывается вода в данной стадии, служат для осаждения взвешенных органических веществ. Это могут быть железобетонные бассейны, обычно глубиной до пяти метров и диаметром 40-54 метра. Ожидание жидкости происходит с помощью центробежной силе, в то время как осадки собираются в дополнительно встроенной яме с помощью скребков. Специальные плавающие устройства позволяют выталкивать всю легковесные примеси к центру отстойника.
В дополнение к первичным отстойникам существуют также дополнительные радиальные отстойники, которые используются для вторичной очистки и удаления активного ила, образующегося в ходе биологической очистки.
Физико-химический этап
Для оптимизации процессов очистки могут применяться различные химические реакции, такие как дополнительное осаждение фосфора с использованием солей железа и алюминия, хлорирование и озонирование, а также физико-химические процессы, включая электролитическую экстракцию.
Системы ультрафиолетового санации используются для окончательного обеззараживания сточных вод, предназначенных для сброса в рекультивационные водоемы либо в открытые водотоки.
Обеззараживание биологическим путем очищенных сточных вод может дополнительно включать УФ-облучение, а также 30-минутный процесс хлорирования.
Этапы и методы работы очистных
В зависимости от степени загрязненности сточных вод и требуемого уровня чистоты получаемой воды, очистные сооружения могут включать в себя различные установки, предназначенные для разных методов и этапов очистки.
Этап проектирования очистных
Проектирование очистных сооружений имеет высокий уровень развития, что помогает определить как стоимость установки, так и технологические аспекты обработки сточных вод, тем самым обеспечивая надежность их работы и нормализацию стоков.
На стоимость проекта и его объем влияют следующие факторы:
- объем сточных вод, подлежащих очистке;
- особенности местности, где планируется строительство;
- уровень загрязненности стоков;
- необходимая степень очистки сточных вод;
- характеристики объекта и самих сточных вод;
- и ряд других факторов.
Требования очистки сточных вод в водоемы (Рыбхоз. знач)
Соответствующие нормативы фиксируются в СанПиН 2.1.5.980-00 и ПДК загрязняющих веществ для водных объектов.
Установки механической очистки позволяют удалять из сточных вод до 75 % нерастворимых примесей, таких как песок, мелкие частицы, жиры и продукты нефтепереработки. Поскольку примеси извлекаются с помощью сит или решеток, их можно перерабатывать отдельно или направлять на совместную обработку с осадком сточных вод.
При фильтрации сточных вод более мелкие частицы задерживаются в специальных песколовках. Мелкие осадочные частицы, которые не смогли осесть на дне, помещаются в бункеры или на специальные площадки с водоподъемниками для дальнейшей утилизации.
Нерастворимые взвешенные вещества улавливаются в метантенках, использующих жироотделители и флотационные установки для очистки от легких веществ с плотностью, близкой к плотности сточных вод.
Виды очистных сооружений
Отстойники и фильтры применяются для предварительной очистки поверхностных вод из водоемов перед их сбросом в хозяйственные системы. Для обработки сточных вод задействуются такие аппараты, как аэротенки, септики, выгребные ямы, поля орошения и фильтрации, а также биологические пруды.
Очистные сооружения различаются по стадиям очистки и объемам очищенной воды.
Городские
Эти очистные сооружения предназначены для использования в городах и оборудованы септиками и флотационными системами, специализируясь на очистке как бытовых, так и промышленных сточных вод.
Наиболее крупные очистные сооружения, такие как Курьяновские, способны обрабатывать более 2 миллионов кубометров сточных вод в день.
Локальные
Локальные очистные сооружения служат для очистки сточных вод пользователей системы. Существуют автономные установки, а также сооружения, подключенные к централизованным системам. Такие установки применяются в небольших городах, сельских поселках, на предприятиях, в домах отдыха и на автостоянках. Обслуживаются они специализированными компаниями.
Для частного дома
Для бытовых сточных вод разработаны различные типы очистных сооружений, среди которых:
- Выгребная яма — это конструкция для сбора канализационных отходов. Обслуживание такой ямы требует вызова ассенизационной машины, поэтому при ее установке важно предусмотреть удобный доступ к ней. Основным недостатком такого решения является риск загрязнения подземных вод.
- Накопитель. В отличие от выгребной ямы, эта конструкция не загрязняет окружающую среду. Она выполнена в виде резервуара из металла или пластика и требует извлечения содержимого по мере наполнения.
- Септик. Такие установки представляют собой большие емкости для осаждения твердых частиц, очистки от жиров и биологическую очистку сточных вод. Однако септики могут отличаться высокой стоимостью и образованием фосфатов, и для их работы требуются значительные площади. Кроме этого, их необходимо дополнительно оснащать полями для орошения и фильтрации.
- Станция глубокой биологической очистки. Это наиболее эффективный вариант очистного сооружения, для работы которого требуется электричество.
Ливневые
Эти установки предназначены для очистки дождевой воды, содержащей нефтепродукты и другие загрязнители.
Этот процесс осуществляется с использованием различных устройств:
- Отстойник. Здесь происходит первоначальная очистка от крупного мусора.
- Тонкослойный модуль. На специальный гидрофобный материал собираются нефтепродукты, масла и жиры.
- Сорбционный волокнистый фильтр. Это устройство улавливает частицы, которые не смогли отфильтровать предыдущие элементы.
- Коалесцентный модуль. Он эффективно отделяет жировые капли диаметром более 0,2 мм.
- Угольный фильтр доочистки. Этот элемент отвечает за полную очистку воды от нефтепродуктов.
Вспомогательные помещения очистных сооружений
Для эффективного обслуживания канализационных очистных сооружений требуется наличие административного отдела, лаборатории, помещения для аэрации и блока для очистки воздуха.
Цех аэрации
В этом помещении обеспечивается обогащение сточных вод кислородом с помощью воздуходувок. Датчики в этом случае позволяют контролировать уровень кислорода.
Утилизация избыточного активного ила
На этапе биологической очистки образуется активный ил, который необходимо удалять, обезвоживать и утилизировать. Для обезвоживания используются коагулянты, а затем ил помещается в концентратор, после чего проходит центрифугирование и сушку горячим воздухом, при этом выделяющаяся вода также подлежит дальнейшей утилизации.
Очистка воздуха
Кроме прочего, воздух, находящийся на очистных сооружениях, зачастую имеет неприятный запах и загрязнен. Следовательно, его сначала пропускают через биореактор, а затем подвергают обработке ультрафиолетовым излучением.
Лаборатория на очистных сооружениях
Специально обученные лаборанты регулярно берут пробы сточных вод для анализа на наличие микробов и других загрязняющих веществ, что позволяет на постоянной основе контролировать качество очистки и работоспособность оборудования.
Административно-бытовой комплекс
В административном комплексе расположены мастерские для ремонта, кабинеты управляющего директора, сотрудников бухгалтерии, инженеров, отдела кадров, а также лаборатория и диспетчерская.
Электроподстанция
Электричество необходимо для работы всей станции, включая системы ультрафиолетовой обработки и прочее оборудование. Для обеспечения бесперебойной работы электросистемы предусмотрено наличие дизельного генератора.
Проектирование очистных сооружений
Проектировщики очистных сооружений учитывают мощность станции, уровень загрязненности сточных вод и необходимый уровень очистки.
- Предварительные работы включают оценку уровня загрязненности и предполагаемой площади постройки.
- Сбор необходимых документов для получения разрешения у государственных надзоров, таких как Природнадзор и СЭС.
- Выбор технологии очистки, которая будет применена.
- Составление сметы на строительства.
- Лабораторные испытания на эффективность выбранных методов.
- Разработка и согласование проектной документации.
Для более наглядного представления о конструкции очистных сооружений можно ознакомиться с видео.
Видео описание
О способах установки бетонных колец при строительстве септиков рассказывается в следующем видеоролике:
Септик с биологическим фильтром
Городские септики, предназначенные для частных домов, обладают высокой эффективностью в очистке сточных вод. Как правило, конструкция таких резервуаров состоит из трех камер. В первой из них сточные воды из дома должны храниться не менее трех суток, что требует соответствующего объема этой камеры.
В первой камере взвешенные твердые частицы оседают на дно. Как только эта камера заполняется, осветленная жидкость перетекает во вторую камеру. На поверхности первой камеры образуется корка из легкого жира и фекальных частиц, которые также постепенно оседают на дно.
Во втором отсеке сточные воды перемешиваются меньше, чем в первом, поскольку они постоянно поступают из кухни и туалета. В этой камере происходит накопление мелких твердых частиц, которые оседают на дно.
Третья камера — это биологический фильтр, содержащий торф или керамзит, на которых живут аэробные бактерии. Вместо глины также может использоваться измельченный пластик.
Видео описание
Более подробно о подобных конструкциях можно узнать из следующего видео:
Микроорганизмы, живущие в биофильтре, перерабатывают органические компоненты осадка. В результате этого процесса образуются очищенная вода, летучие газы и углекислый газ, а на конечном этапе процессу образуется жидкость, которая безопасно утилизируется в почву или может быть использована в хозяйственных нуждах.
Таким образом, мы можем отметить, что биологическая система очистки сточных вод отличается высокой эффективностью. Ее эффективность на 20% выше, чем у традиционных септиков, при этом необходимость в периодических вызовах ассенизационных машин значительно снижается.
Дополнительным преимуществом септика с биофильтром является то, что для его работы не требуется больших резервуаров для хранения сточных вод; используются аэробные бактерии, ускоряющие процесс очистки, что также приводит к более быстрому осветлению сточных вод. В результате, септики с биофильтрами можно считать небольшими очистными сооружениями, хорошо приспособленными для использования в частных домах.
Коротко о главном
Объем летучих органических соединений рассчитывается с учетом числа зарегистрированных жителей в доме. Эти специальные устройства помогают очищать сточные воды как биологическим, так и механическим способом. Твердые фракции оседают в установках, тогда как жидкости проходят через разные компоненты систем и в конечном итоге выбрасываются в почву.
К локальным очистным сооружениям относятся стандартные септики и конструкции с биофильтрами; в первом случае система может состоять из нескольких отдельных резервуаров, вода перемещается между ними и в результате очищается на 70%. Септики, укомплектованные биофильтрами, в свою очередь, оказывают более эффекгтивное влияние, обеспечивая дополнительную очистку на 20 %.
Наиболее эффективная станция очистки сточных вод представляет собой установку,неспособную очищать сточные воды на глубоком уровне, достигая результативности в 98%. Это более сложное сооружение, использующее анаэробные бактерии и обеспечивающее очистку как черных, так и серых сточных вод.
