Методы очистки сточных вод в загородном доме

Выгребные ямы

Устройства представляют собой простейшие накопители, предназначенные для сбора нечистот. Стоки поступают в емкость по трубопроводу, который должен быть проложен ниже уровня промерзания грунта или дополнительно утеплен. По мере того, как яма наполняется, ее очищают с помощью ассенизационной машины. Сооружение обязательно должно быть герметичным, это залог его безопасности. Варианты ям без дна или с обустроенным на дне фильтрующим слоем из песка и щебня отравляют почву и, соответственно, подземные воды, что делает их серьезным источником загрязнения.

Автономная канализация с выгребной ямой имеет определенные преимущества:

• Предельная простота конструкции.
• Дешевизна изготовления и монтажа. В случае, если приобретается емкость промышленного производства, затраты будут несколько выше.
• Устройство не требует технического обслуживания, за исключением откачки. Не зависит от подачи электроэнергии и не нуждается в обустройстве зон дополнительной очистки, таких как фильтрационные колодцы или поля.

• Необходимость регулярной откачки нечистот, что требует определенных затрат на оплату услуг ассенизаторов.
• Достаточно высокая вероятность разгерметизации емкости и попадания стоков в почву и грунтовую воду. Это особенно актуально для металлических сооружений, которые подвержены коррозии.
• Неприятный запах.
• Место расположения на участке ограничено санитарными нормами, при этом еще учитывается возможность свободного доступа к сооружению для откачки.
• Невозможность обустройства в случае высокого уровня грунтовых вод.

Вариантов обустройства выгребных ям множество. Наиболее простой, но он же и самый затратный — покупка готового резервуара. Чаще всего это пластиковые емкости различных форм и объемов. Они не подвержены коррозии и сохраняют свою герметичность весь срок эксплуатации. Существует множество разновидностей таких накопителей. Это «Танк», «Тритон», «Лидер», «Топас» в различных модификациях. Стоимость устройств начинается от 9 000 руб.

Многие предпочитают обустраивать выгребные ямы своими руками. Такие конструкции выполняются из кирпича, бетона, шлакоблоков или покрышек. Еще один распространенный вариант — использование готовой металлической емкости или изготовление таковой по нужным размерам. В любом случае, выбирая в качестве автономной канализации выгребную яму, следует оценить интенсивность ее будущей откачки. Очень часто затраты на очистку велики и сводят к нулю кажущуюся выгоду от обустройства наиболее дешевого по стоимости варианта.

Монтаж очистных сооружений

Строительство крупных объектов или жилых комплексов осуществляет система отведения сточных вод. Создание очистных сооружений делает предприятие автономным, сокращает расходы на утилизацию отходов и снижает отрицательное влияние на окружающую среду.

Мощность и тип очищающей системы зависит от характера сточных вод и других собираемых отходов. Монтаж производится в несколько этапов:

1. Выбор места. Допускается установка на дистанции не менее метра от основания здания. Ввиду периодического сброса в ходе утилизации отходов, очищенной воды обустраиваются пути для ее сбора или отведения.
2. Земляные работы. Вырывается и обустраивается котлован, укладываются коммуникации для транспортировки стоков и продуктов переработки.
3. Монтаж очищающего оборудования. В котлован, соответствующий по размерам используемой техники, устанавливается очистная станция. Для обеспечения ее работоспособности подключаются подающие и отводящие магистрали, подается энергоснабжение, устанавливается дополнительное оборудование.

В ходе заключительных земляных работ автономная канализация заливается и обсыпается, после чего сооружение можно использовать по назначению.

Этапы проведения очистки

Чтобы стоки можно было безопасно спустить в природные водоемы, ее подвергают четырем видам очистки в следующей последовательности:

1. Механическая. На данном этапе происходит отделение нерастворимых остатков и твердых частиц. Используются различные решетки, сита, фильтры, песколовки, жироловки. Ширина отверстий в решетке составляет максимально 1,5 см. Механическая очистка сточных вод также имеет несколько стадий. После решетки стоки попадают в песколовку, где происходит осаждение мелких твердых частиц, в основном – песка. Следующий этап – жироловка. Жир легче воды, поэтому собирается на поверхности, откуда попадает в специальный резервуар и удаляется.
2. Биологический вид очистки предусматривает использование различных микроорганизмов, дождевых червей. Они способны утилизировать растворимую органику и превращать ее в безопасное вещество. Применяют аэробные и анаэробные бактерии. Одни работают в присутствии кислорода, другие в нем не нуждаются. При анаэробном брожении выделяется метан – горючий газ, который после получения в биореакторе очищают и используют для бытовых или промышленных нужд.
3. Физико-химический этап. Здесь происходит удаление взвешенных частиц, в основном – склеиванием их в более крупные – коагуляция. Методов много – флотация, центрифуга, выпаривание, сорбенты, аэрация (окисление) и другие. Физико-химические методы очистки сточных вод позволяют удалить все растворимые мелкодисперсные вещества из жидкости. В результате получают техническую воду, готовую к отправке в водоемы. Пить такую жидкость не рекомендуется.
4. Дезинфекция – окончательный этап. Наиболее распространенные методы – ультрафиолетовое облучение, озонирование, хлорирование.

Утилизация сточных вод

В некоторых случаях сточные воды не очищают, а утилизируют. Для этого используется огневой метод – дешевый и универсальный, при котором грязные стоки попадают в зажженный факел. Вода испаряется, а твердые частицы сгорают. При этом образуется вода и углекислый газ. Минус способа в том, что для него расходуются дополнительные топливные ресурсы.

Утилизируют стоки химическим методом, добиваясь выпадения осадка, после чего используют другие химикаты и расщепляют осадок до простых компонентов. Такой метод применяют для очищения воды на производствах синтетических полимеров.

Вспомогательные помещения очистных сооружений

Для обслуживания ОС необходима административная часть, лаборатория, цех аэрации, очистка воздуха.

Цех аэрации

В этом помещении обеспечивается насыщение жидких отходов кислородом с помощью воздуходувок. Датчики фиксируют уровень насыщения кислородом.

Утилизация избыточного активного ила микроорганизмов

Ил образуется на этапе биологической очистки. Он удаляется, обезвоживается и утилизируется. Для обезвоживания ила используют вещества, сгущающие его. Затем его помещают в илоуплотнитель. Потом в центрифугу. Его высушивают теплым воздухом. Вода, выделившаяся при центрифугировании, повторяет цикл очистки.

Очистка воздуха

Воздух очистных сооружений имеет неприятный запах и загрязняет атмосферу. Поэтому его сначала прогоняют через биореактор, а затем обеззараживают ультрафиолетом.

Лаборатория на очистных сооружениях

Лаборанты, обслуживающие ОС, делают пробы воды на содержание в них микробов, загрязнений. Таким образом они контролируют качество очистки и исправность оборудования.

Может быть лаборатория на очистных сооружениях.

Административно-бытовой комплекс

В состав административного комплекса входят ремонтные мастерские, кабинеты руководителя, бухгалтеров, инженеров, кадровых работников, лаборатории, диспетчерской.

Электроподстанция

Электричество необходимо для работы всей системы, в том числе ультрафиолетовых ламп, другого оборудования. Чтобы электростанция работала бесперебойно, ее оснащают дизельным генератором.

Адсорбционная очистка

Этот класс физико-химических методов основан на явлении адсорбции. В быту такие устройства можно встретить в составе фильтров-кувшинов для водопроводной воды: внутри фильтра установлены картриджи с веществом-адсорбентом (обычно на основе активированного угля), которое улавливает многие растворимые примеси. В промышленной очистке вод чаще всего сорбционные блоки устанавливаются, когда требуется провести тонкую очистку от органических загрязнений, например, если речь идет о сточных водах нефтеперерабатывающих предприятий.

Тем не менее, сорбционная очистка может оказаться эффективной и в случае минеральных загрязнений, в особенности — металлов. Тогда в качестве адсорбента применяются уже не угли, а специальные вещества — иониты, — способные участвовать в ионном обмене, то есть, сорбции ионов тяжелых металлов «в обмен» на безопасные ионы (натрий, калий, кальций, магний). На сегодняшний день разнообразие доступных ионитов довольно велико: существуют как минеральные ионообменники (цеолиты, например), так и органические (ионообменные смолы). Сорбционные методы очистки обладают одним свойством, которое является одновременно их недостатком и значительным преимуществом: адсорбированные на них вещества можно регенерировать, то есть выделить их обратно в том же виде для последующего использования. На практике это удается очень редко, однако сама возможность существует. Недостатком же это оказывается потому, что после определенного срока сорбент «забивается» и теряет свои характеристики, поэтому нуждается в замене.

В зависимости от конкретной задачи сорбционную очистку можно реализовать в различных вариантах. Например, в случае безнапорной статической сорбции сточные воды вместе с адсорбентом помещаются в резервуар и перемешиваются в течение заданного времени. При этом адсорбент можно ввести как в виде неподвижных модулей, так и в виде добавки, которую будут перемешивать вместе со стоком. Так происходит до тех пор, пока система не приблизится к равновесию, когда достигается максимально возможная адсорбция загрязнений из раствора. Эту процедуру можно последовательно проводить несколько раз, пока не будет достигнута требуемая степень очистки. Другой — напорный — подход сочетает в себе сорбцию и фильтрацию, то есть раствор продавливается через пористый адсорбент. Такой метод позволяет лучше контролировать процесс очистки и делает его непрерывным.

Стадии очистки сточных вод, этапы и устройство автономного септика

Очистка бытовых сточных вод на предприятии и в частном секторе очень отличаются друг от друга. В индивидуальном жилье часто применяется комбинированная очистная система, включающая в себя несколько этапов обработки жидкости до состояния технической воды. Строительство такого сооружения начинается с расчета мощности и определения места расположения. Как правило, септик находится на некотором расстоянии от жилого здания ближе к выезду с участка. Это делается для того, чтобы в процессе эксплуатации не возникло проблем с вывозом отработанного материала и отходов.

Автономная канализация

Следующим этапом будет рытье котлована под емкости. Многие производители изготавливают резервуары из жесткого пластика со встроенными перегородками и отсеками для перелива, фильтрации и переработки. Такое изделие стоит значительно дороже, чем железобетонные кольца, так как его производство требует больших затрат, но имеет преимущество за счет простоты монтажа и обслуживания, а также экономии места. Гарантия на пластиковую емкость более пятидесяти лет.

Важно соблюдать размеры ямы, чтобы она была на 20-30 см больше по периметру, это облегчит монтаж и предотвратит разрушение стенок котлована. На песчано-гравийную подушку укладывается геотекстиль, который предотвратит проседание емкости под воздействием большого веса

После трамбовки основы монтируется сам септик, он может быть фабричного производства или сделанный самостоятельно из ж/б колец. Если применяется пластиковый резервуар, то на дно необходимо поместить утяжеление, чтобы при выпадении осадков емкость не всплыла наружу

На песчано-гравийную подушку укладывается геотекстиль, который предотвратит проседание емкости под воздействием большого веса. После трамбовки основы монтируется сам септик, он может быть фабричного производства или сделанный самостоятельно из ж/б колец. Если применяется пластиковый резервуар, то на дно необходимо поместить утяжеление, чтобы при выпадении осадков емкость не всплыла наружу.

Подводка канализационной трубы осуществляется по верхнюю крышку таким образом, чтобы между скопившимися стоками и поступающей жидкостью была воздушная прослойка. Для предотвращения попадания неприятного запаха из септика внутрь помещения рекомендуется установить обратный клапан, который срабатывает только в одну сторону, регулируя потоки.

Чаще всего, первым этапом очистки воды канализации является естественная фильтрация от крупных фрагментов небиологического происхождения. Для этого в емкости предусмотрен переливной порог с пескоулавливателем, который отсеивает непригодные к переработке элементы от основной массы.

В следующем отсеке расположены анаэробные бактерии, которые очищают жидкость от крупных включений, которые содержатся в толще стоков. Переработав основные загрязнения и превратив их в углекислый газ и метан, бактерии частично погибают, для соблюдения необходимой численности нужно периодически обновлять их популяцию.

После перелива переработанная вода поступает в поля аэрации. Здесь обитают бактерии, питающиеся биологическими отходами при обогащении их кислородом. Поэтому для обеспечения процесса нужно непрерывно подавать в камеру кислород, без него все микроорганизмы погибнут.

Завершающим этапом будет повторная механическая фильтрация через очищающую мембрану. На выходе из септика вода становится на 85-95% очищенной и пригодной для вторичного использования. Ее можно сливать в незащищенный грунт или скапливать в резервуаре для хозяйственных нужд.

Современные технологии очистки стоков канализации позволяют не только сэкономить на ресурсах, но и обеспечить экологическую безопасность, сведя вредные выбросы к минимуму.

Коагуляция и флотация

Во многих случаях механические методы оказывается удобно совмещать с физико-химическими и химическими, что позволяет значительно снизить мутность воды и очистить ее от примесей с размерами частиц меньше микрона. Так, помимо оседающих веществ, которые можно отделить в результате отстаивания, существуют и коллоидные, частицы которых имеют размер меньше микрона и удерживаются в растворе благодаря постоянному тепловому движению, характерная энергия которого сопоставима по масштабу с силой тяжести. Можно было бы ожидать, что мелкие частицы рано или поздно должны слипнуться в более крупные и все-таки осесть, но коллоидные растворы обладают уникальной стабильностью, так как частицы отталкиваются друг от друга в результате действия электростатических поверхностных сил. Для удаления подобных загрязнений в воду добавляют специальное вещество — коагулянт, который подавляет силы электростатического отталкивания и приводит к, собственно, коагуляции — то есть слипанию частиц в более крупные агрегаты. Их уже можно удалить механическими методами, поэтому на стадии отстаивания часто предполагается добавление коагулянтов, что резко увеличивает эффективность очистки. Для того чтобы ускорить образование хлопьев, добавляют еще и флокулянты — вещества, состоящие из тонких и длинных нитевидных молекул. В этом случае частицы загрязнений не только слипаются при контакте друг с другом, но и эффективно адсорбируются на волокнах флокулянта, что резко ускоряет процесс образования крупных хлопьев.

Отдельно можно упомянуть и электрокоагуляцию, в рамках которой вместо того, чтобы добавлять в воду в виде растворимых солей коагулянты, их получают электрохимически, пропуская через раствор электрический ток. В этом случае материал электрода (обычно железо или алюминий) растворяется с образованием соответствующих ионов, которые и оказывают коагулирующее действие. Такой подход удобен, так как не требует постоянной добавки реагентов, однако это компенсируется значительным расходом электроэнергии.

В некоторых случаях коагуляцию дополнительно усиливают, барбатируя (пробулькивая) через раствор пузырьки газа: взвешенные частицы налипают на них и всплывают вверх, где в дальнейшем удаляются механическим путем. Такой метод называется флотацией. Кстати, барботаж газа позволяет удалить не только нерастворимые примеси, но и растворенные газы. Это объясняется тем, что каждый пузырек фактически увеличивает поверхность раздела «воздух-вода»: легко представить, что любой газированный напиток гораздо быстрее «выдохнется» в плоской тарелке, чем в бутылке с узким горлом. При очистке ливнево-дренажных вод аналогом этой системы служат баки интенсивной аэрации. Помимо растворенных газов, в них также частично удаляются поверхностно-активные вещества вроде моющих средств, так как они адсорбируются на пузырьки, а потом удаляются с поверхности воды в составе пены.

Септик: элемент локального очистного сооружения

Традиционные накопители сточных вод – выгребные ямы, из которых неочищенные жидкие бытовые отходы вывозят с помощью ассенизационных машин, все более теряют свою актуальность. Одним из современных вариантов устройства автономной канализации является установка септика – резервуара, состоящего из нескольких отсеков.

Чаще всего, конструкция септика содержит три отсека. Первое отделение загерметизировано, в нем оседает, а затем подвергается разложению микроорганизмами большая часть отходов.

Разложение отходов осуществляется анаэробным способом, то есть без присутствия кислорода.

Из второго отсека в третий стоки попадают, практически полностью очищенными. После всех стадий очистки воды выводят в грунт или на аэрацию при помощи уложенной дренажной трубы. Твердые частицы, осевшие в резервуаре септика, вывозят с помощью ассенизационной машины или выкачивают насосом. Очистка сточных вод коттеджа производится примерно раз в год, а выкачанный ил применяют в качестве удобрения.

При установке септика соблюдают несколько условий:

• он должен находиться на расстоянии не менее пяти метров от дома,
• трубы к нему от санузла нужно проводить без поворотов, которые усложняют монтаж резервуара,
• яму для септика роют с небольшим запасом в размерах,
• дно ямы для установки септика необходимо засыпать гравием, лучше – залить бетонной смесью.
• Траншея, выкопанная от дома к септику, выполняется с некоторым уклоном.

Расположение септика на участке

Септик вкапывают на глубину примерно полтора метра, чтобы предохранить его от замерзания в зимнее время. Для утепления конструкции промежутки между грунтом и септиком засыпают керамзитом или песком, или прокладывают пенопластом.

Септик должен быть оснащен вентиляционными трубами для отвода из емкости газов, образовавшихся в процессе переработки отходов.

Элементом очистной системы является дренажный колодец, на дно которого укладывается слой песка 200-400 мм, затем – щебеночный слой такой же толщины. Первые два кольца перфорируют отверстиями диаметром 30-50 мм. Затем устанавливают остальные кольца и люк с крышкой. Колодец внутри не герметизируют.

Частично очищенные стоки из септика попадают в дренажный колодец, где проходят дополнительную фильтрацию и удаляются в почву через дно колодца.

Устройство дренажного колодца для септика

При большой площади участка очистка сточных вод на даче возможна при помощи дренажного поля. На нем, в щебеночном слое, устанавливают перфорированные трубы, через которые сточная вода естественным образом уходит в грунт.

Виды загрязнений сточных вод

Даже выбирая автономные очистные сооружения для загородного дома, потребителю следует быть осведомленным не только в вопросах того как происходит процесс разложения стоков, но и ориентироваться в их химико-биологическом составе.

Знание этого позволяет подобрать оптимальный вариант оборудования, которое позволит добиться высокой степени очистки таких вод.

Все стоки независимо от их происхождения могут содержать в разных пропорциях следующие виды загрязнений:

• минеральные, представленные вкраплениями песка, глины, включающие также различные виды солей и т. д.;
• биологические – эти загрязнения имеют органическую природу и состоят из большого количества различных микроорганизмов, при этом источником их образования может являться как жизнедеятельность человека, так и природные факторы: такие стоки часто содержат продукты разложения флоры или фауны;
• органические – это отдельный вид загрязнений, хотя и имеет определенные сходства с предыдущим. Но в этом случае основными источниками таких стоков являются химическая органика, в том числе и полимеры.

В бытовых стоках, как правило, превалируют биологические загрязнения, а в промышленных в основном химическая органика.

Каким образом очищается вода?

Перед тем, как начинается основной цикл очистки воды, стоки проходят грубую очистку, которая снижает нагрузку на базовые составляющие системы.

Для лучшего очищения воды также используют:

• Мембраны;
• Различные решетки и фильтры;
• Измельчители крупных и твердых частиц и так далее.

Усреднители, о которых мы говорили выше, представляют собой накопители, в которых смешиваются жидкости перед очисткой, а на выходе получается однородная смесь. Благодаря этому операция получается более равномерной, и стоки очищаются более эффективно.

От чего очищается вода и каким образом? Чтобы ответить на этот вопрос, стоит рассмотреть устройство сточных очистных систем более предметно.

Начнем с того, что в стоках могут присутствовать самые разные загрязнения и частицы. Их разделяют на:

• Коллоидные частицы, размер которых может достигать от 0,1 мкм до 0,001 мкм;
• Нерастворимые примеси, которые имеют в своем составе крупные частицы (ф более чем 0, 1 мм);
• Молекулярно-дисперсные растворы, которые состоят из растворимых частиц.

Бывает так, что в стоках содержится только какая-то определенная группа загрязнителей. Например, это могут быть нефтепродукты, или биологические отходы с ферм. В таком случае для для очистки сточных вод монтируются сооружения специального характера из соответствующих конструкций.

Также заметим, что часто система очистки стоков монтируется индивидуально, поскольку различные стоки имеют загрязнения самого разного характера, и не каждый исток нуждается в чистке.

Так, лишь наиболее опасные стоки требуют использования химических препаратов, или физико-химических методов очистки. Тогда как для некоторых природных условий применение химикатов недопустимо, поскольку место, куда сбрасываются сточные воды, может быть заражено, а почва отравлена. Это также будет связано с излишними затратами денежных средств. Поэтому химическая очистка применяется лишь в крайнем случае.

Применение методов

Каждый из методов очистки канализационной системы от агрессивных стоков имеет свои особенности и сферы применения.

Механический

Стадии очистки сточных вод имеют четкую последовательность, так вот механическая фильтрация всегда стоит на первом месте. Основная задача – это отделение крупных включений. Это достигается за счет выпадения их в осадок, то есть через отстаивание.

Еще один вариант – это фильтрация через грубый механический фильтр. Эффективность подобных простых процессов достигает 60-70%, что довольно высокий показатель, с учетом минимальных финансовых затрат. Для удаления крупных частичек используются:

• Отстойники с герметичным дном и стенками.
• Решетки.
• Сита.
• Песколовки.
• В промышленных масштабах – нефтеловушки.

Химический

Этот метод самый природоопасный, поэтому в бытовых условиях используют редко. Система очистки сточных вод включает такие процессы:

• Нейтрализация – происходит обезвреживание кислот и щелочей, они преобразовываются в безопасные соединения.
• Окисление – используется, если предыдущий метод не дал результата. В качестве окислителя используется кислород, хлорная взвесь, другие активные реагенты.
• Восстановление – методика помогает обезвредить соли тяжелых элементов (хрома, ртути, мышьяка и др.), которые имеют свойство быстро восстанавливаться.
• Обеззараживание проводится при помощи хлорной взвеси.

Биологический

Нейтрализация хозяйственно-бытовых стоков происходит именно таким методом. Подобная современная технология биологической очистки сточных вод уже имеется во многих септиках и ЛОС (локальная очистная станция). Методика предельно простая и основана на естественной способности природы самоочищаться. Виды установок для нейтрализации следующие:

• Биофильтр. Данная технология очистки сточных вод предусматривает, что жидкость просачивается через фильтр, который создан из крупнозернистого материала. Им может быть песок, щебень. На материал нанесены специальные микроорганизмы. По аналогичному принципу работают фильтрационные колодцы, поля аэрации. Типы бактерий, которые наносятся на природный фильтр – аэробные или анаэробные.
• Биопруд. Это естественные или искусственные водные объекты, в которых проводится локальная очистка под влиянием природных процессов.
• Аэротенки. Это герметичные емкости, в которые нагнетается кислород, он то и помогает работе аэробных бактерий. Подобные устройства входят в структуру станций глубокой очистки.
• Мембранная очистка или мембранный биореактор. Эта методика используется для нейтрализации промышленных стоков. Мембранная фильтрация удаляет даже самые мелкие взвеси.

Выгребная яма

Простое, дешевое и при этом довольно архаичное решение канализационного вопроса — выгребная яма. Фактически это колодец, который изготавливается из бетонных колец и крышки, имеющей люк. Единственный плюс такого способа, хотя для кого-то и решающий — простота и относительная дешевизна.

Выгребная яма

Минусов у этого способа, увы, гораздо больше, чем плюсов, — канализационные стоки, попадая в землю, загрязняют окружающую среду и подземные воды

Если питьевая вода берется из колодца, то очень важно при решении создания такого вида канализации помнить о том, что грязная вода может попасть и в водоносные слои почвы, а затем в питьевую воду

При обслуживании выгребных ям вызывают ассенизатор, то есть нужно предусмотреть возможность подъезда ассенизационной машины. Еще один недостаток выгребных ям — неприятный запах. По СНиПу 2.04.03-85 нельзя использовать выгребные ямы при расходе бытовых сточных вод более одного кубического метра в сутки. Обычно — это суточное потребление семьи из 5 человек.

Из дома по фановым трубам сточные воды попадают в выгребные ямы, накопители, септики или в станции биологической очистки.