Куда течёт вода из унитаза, или Как очищаются бытовые сточные воды. Очистные сооружения сточных вод для жилых, коммерческих и промышленных объектов Стадии очистки сточных вод, этапы и устройство автономного септика

Жизнедеятельность человека неразрывно связана с водой. Поэтому при строительстве жилья одной из первых забот является строительство водопровода. Но если в дом подведена вода, то нужно позаботиться и об отведении стоков. В целях переработки использованной воды и для сохранения чистоты почвы и воды необходимо использовать системы очистки сточных вод. Рассмотрим, какие установки можно использовать при оборудовании канализации в частном доме.

Сегодня уже мало кого устраивает перспектива проживания в доме, лишенном удобств, даже если это всего лишь дача. Большинство хозяев стремится сделать свое жилище максимально комфортным: организуют отопление, проводят в дом воду.

Но если есть система водоснабжения, то нужна и канализация – система отведения и переработки стоков. Поскольку далеко не во всех загородных поселках имеется централизованная система сбора и переработки бытовых сточных вод, то строится локальная система очистки сточных вод.

Способы очистки стоков

Для очистки бытовых канализационных стоков, как правило, применяют следующие способы очистки:

• Механические – отстаивание, фильтрование.
• Биологические – переработка стоков микроорганизмами.

В природе существует два типа бактерий, которые могут эффективно очистить стоки:

• Анаэробы – микроорганизмы, которые осуществляют свою жизнедеятельность без доступа кислорода.
• Аэробы – бактерии, которые не «работают» в бескислородной среде.

Как показывает практика, добиться наибольшего эффекта при очищении сточных вод можно в том случае, если используется комбинация нескольких методов очистки. Современная система очистки предусматривает первоначальное отстаивание стоков, а затем их биологическую очистку с использованием анаэробов и аэробов.

Септики анаэробного типа

Септик – это установка, в которой стоки проходят несколько поэтапных стадий очистки. Принцип работы септика заключается в отстаивании сточных вод и переработке органических включений анаэробными бактериями. Чтобы добиться лучшего качества очистки септики делают многокамерными. Основная часть твердых отходов оседает в первой камере, в последующие перетекает предварительно очищенная вода.

Органические включения, которые составляют большую часть загрязнений бытовых канализационных стоков, разлагаются под действием анаэробных бактерий. Органика разлагается на простые составляющие – метан и воду, а нерастворимые остатки оседают на дно камер.

Обработка стоков аэробными бактериями начинается после того, как она выходит из септика и попадает на поля аэрации – устройства, необходимые для доочистки стоков. На полях аэрации стоки дополнительно фильтруются, проходя через фильтр из песка и щебня. Таким образом, пройдя все стадии, вода очищается практически на 100% и не приносит вреда окружающей среде.

Этапы очистки в септике анаэробного типа

• Этап первый. Осуществляется в первичном отстойнике. Тут происходит процесс, который принято называть осветлением стоков. В первой камере происходит разделение загрязненной воды по удельному весу. Частицы, имеющие тяжелый вес, оседают на дно, включения, которые легче воды, поднимаются наверх. В центре первичного отстойника, где расположена переливная труба во вторую камеру, собираются осветленные стоки. Отстаивание продолжается и во второй камере, только тут уже происходит осаждение более мелких включений, которые находятся в жидкости во взвешенном состоянии.

Совет! Септики строят таким образом, чтобы стоки из камеры в камеру перетекали медленно. Только при небольшой скорости движения возможно обеспечить качественное осаждение осадка.

• Второй этап – биологический. Осевшие на дно органические вещества подвергаются биологической переработке бактериями анаэробами. В процессе брожения осадка выделяется тепло, поэтому в септике всегда повышенная температура. Это обстоятельство позволяет использовать септики не только в летний период, но и зимой.

• Последний этап очистки протекает на полях фильтрации. Сюда осветленные в септике стоки подаются по трубам. В трубах выполнены отверстия, через которые просачивается вода, попадая в почвенный фильтр. Проходя через слой песка и щебня, вода фильтруется. Кроме того, она дополнительно очищается при помощи аэробов, которые обитают в почве.

Септик аэробного типа

Помимо традиционных септиков сегодня широко применяются современные системы биологической очистки сточных вод – ЛОС, дополнительно оборудованные аэраторами. В таких станциях стоки поочередно подвергаются переработке анаэробными и аэробными бактериями, в результате на выходе из очистной установки вода оказывается очищенной на 98%, поэтому в строительстве полей фильтрации нет необходимости.

Очищенные в ЛОС воды могут без вреда для окружающей среды быть сброшены на грунт или в ближайший водоем. При необходимости, вода может быть направлена в накопительный колодец для использования в хозяйственных целях, например, для полива газонов или сада.

Этапы очистки стоков в септиках аэробного типа

• Этап первый – отстаивание. Так же, как и в обычных септиках, в ЛОС используется такой простой, но надежный механический способ очистки.
• Этап второй – переработка осадка анаэробными бактериями. Органика, выпавшая в виде осадка, подвергается переработке анаэробными бактериями. То есть, до этого момента отличий в работе простого септика и ЛОС не наблюдается.
• Этап третий – переработка при помощи аэробных бактерий. Когда в камере включается аэратор, наступает этап аэробной очистки. В среде, насыщенной кислородом, бактерии эффективно и быстро перерабатывают большую часть органических включений.

• Этап четвертый – снова отстаивание. После аэробной обработки стоков, вода поступает во вторичный отстойник, где происходит осаждение нерастворимого осадка – ила. Очищенная вода поступает на выход, а активный ил снова используется в процессе очистки. По мере накопления излишков ила, его нужно будет удалять из отстойника.

Простой септик или ЛОС?

Какую же систему очищения сточных вод следует предпочесть при строительстве местной канализации? Однозначного ответа на этот вопрос нет. При выборе установки нужно будет учитывать местные условия. Проведем небольшой сравнительный анализ септиков и ЛОС:

• Место необходимое для установки. Для установки современной ЛОС достаточно, как правило, одного-двух квадратных метров площади. Если нужно установить септик, то потребуется большая площадь. Сам септик несколько больше ЛОС, но основная территория потребуется для сооружения полей фильтрации, необходимых для доочистки стоков.
• Геологические характеристики участка. Если решено устанавливать ЛОС, то геологические характеристики участка могут повлиять только на выбор модификации ЛОС. А вот устройство полей фильтрации на глинистых грунтах – это трудноразрешимая задача.

Совет! Если на участке высоко залегают почвенные воды, то следует приобрести ЛОС с принудительным отведением стоков, то есть оборудованную дополнительным насосом.

• Автономность. Если септик – это полностью автономная установка, то ЛОС для работы требуется электропитание.

Совет! Если местная канализация оборудована энергозависимой станций биоочистки стоков, то на время отключения электроэнергии необходимо сократить использование воды до минимума. В противном случае может произойти переполнение камер, так как насосы, перекачивающие стоки, не работают.

• Обслуживание. И обычный септик, и ЛОС нуждаются в регулярном обслуживании. Септик примерно 1-2 раза в год придется очищать от накопившегося осадка при помощи ассенизаторской техники. Очищение илоприемника в ЛОС нужно проводить чаще – примерно раз в квартал, но зато с этой работой можно легко справиться самостоятельно.

Совет! Выбирая место для установки септика, нужно учесть необходимость его очистки и оставить свободный проезд для машины ассенизаторов.

• Стоимость. Обычный септик стоит дешевле ЛОС. Однако нужно учесть и стоимость сооружения полей фильтрации, а также тот факт, что поля фильтрации служат не более 10-12 лет, после чего их нужно менять.

Проектирование

Определившись с видом очистного сооружения, можно начинать проектирование систем водоотведения для загородного дома. Чаще всего, проект составляет одновременно с проектом дома. Но если благоустраивается здание, которое уже введено в эксплуатацию, то проект канализации для частного дома составляется отдельно.

При составлении проекта системы отвода сточных вод нужно учитывать местные условия. Поэтому до начала выполнения проектных работ рекомендуется выполнение геологической разведки, в процессе которой будут выяснены следующие моменты:

• особенности рельефа участка;
• характеристика грунта, для выбора способа отведения воды необходимо оценить впитывающую способность грунта;
• уровень расположения и сезонных подъемов грунтовых вод.

До того, как будет начата разработка проекта системы водоотведения для дома, нужно выяснить следующие моменты:

• среднесуточный расход воды в доме;
• периодичность использования – круглогодично или периодически.

После сбора информации, можно приступать к составлению проекта.

Угол наклона

Важным моментом является угол наклона трубопровода. Этот момент важен при сооружении самотечных систем. При невозможности соблюдения требуемого угла наклона, приходится планировать постройку напорной системы, в которой стоки перекачиваются при помощи фекального насоса.

Многие домашние мастера, которые берутся за самостоятельный монтаж, недооценивают этот момент, а между тем, ошибки и в ту, и в другую сторону, снижают эффективность работы системы.

Если угол будет недостаточно большим, то поток будет двигаться по трубопроводу с низкой скоростью. При этом часть крупных включений успеет выпасть в осадок в трубах, а это чревато образованием засоров. Слишком большой угол также нарушит нормальное движение транспортируемой среды. Вода будет стекать чрезмерно быстро, не успевая уносить с собой тяжелые включения, которые будут задерживаться в трубах, образуя засоры.

Оптимальный угол наклона зависит от диаметра трубы, которая используется для создания трубопровода. Чем меньше диаметр, тем большим должен быть угол уклона. Так, если выбраны трубы диаметром 50 мм, то следует соблюдать уклон величиной 3 см на каждый метр. При применении 100 мм труб, уклон должен составлять 2 см.

Элементы системы

При создании проекта создается схема внутренних и наружных сетей. Во внутренние сети входят все элементы, которые расположены в доме, это:

• стояк, соединённый с фановой трубой, выведенной на крышу;
• элементы сантехники (раковины, ванны, унитазы и пр.);
• трубы, соединяющие элементы сантехники со стояком.

Границей, разделяющей внутренние и наружные сети, является вывод трубы через фундамент. В наружные сети входят:

• трубопровод, соединяющий вывод с очистным сооружением;
• ревизионные колодцы для обслуживания сетей;
• очистная установка.

При сооружении местной канализации не обойтись без локальной очистной установки. В зависимости от местных условий и возможностей хозяев, этот может быть простой септик анаэробного типа или современная локальная станция биоочистки.

Состояние экологии на сегодняшний день, к сожалению, оставляет желать лучшего. Это результат безалаберного использования природных ресурсов. Потребление человечеством воды постоянно растет, а запасы чистой воды в природе с каждым годом уменьшаются. Использование моющих средств и различной бытовой химии очень сильно загрязняет сточные воды современных городов, что существенно усложняет очистку стоков. Сточные воды содержат массу различных загрязняющих веществ, от механических компонентов до сложных химических соединений, поэтому очистка сточных вод — процесс сложный и многоуровневый.

Все методы очистки стоков можно условно разделить на деструктивные и рекуперационные. Результатом деструктивных методов очистки будет разложение сложных загрязняющих соединений на простые, они выведутся из воды в виде газов, либо выпадут в осадок, либо останутся растворенными в воде, но обезвреженными. Результатом рекуперационных методов очистки будет извлечение из сточных вод всех ценных веществ для дальнейшей переработки.

Способы очистки сточных вод

1. Механический
2. Биологический
3. Физико-химический
4. Дезинфекция сточных вод
5. Термическая утилизация

1. Механический метод самый простой. Механической очисткой из сточных вод удаляются нерастворимые компоненты загрязняющие воду, как твердые, так и поверхностные жировые загрязнения. Сточные воды сначала проходят через решетки, далее через сита и отстойники. Более мелкие компоненты осаждаются песколовками. Очистка сточных вод от нефтепродуктов осуществляется с помощью жироловок и бензомаслоуловителей. Усовершенствованный метод механической очистки — мембранный — используется вместе с традиционными методами и позволяет производить более тщательную очистку. Механическая очистка сточных вод является подготовкой к биологической очистке и позволяет удалять из бытовых стоков до 70% примесей, а из промышленных — до 95%.

2. Биологическая очистка сточных вод происходит благодаря жизнедеятельности микроорганизмов способных окислять органические вещества. Основой развития этого метода является естественная очистка рек и водоемов населяющей их микрофлорой. Таким образом, стоки освобождаются от органического азота и фосфора. Биологическая очистка бывает аэробная и анаэробная.

Сооружение для аэробной очистки сточных вод за счет жизнедеятельности бактерий

• Аэробная очистка сточных вод осуществляется при помощи аэробных бактерий, для жизнедеятельности которых нужен кислород. При такой очистке применяются биофильтры и аэротенки с активным илом. Аэротенки имеют высокую степень очистки и более эффективны, чем биофильтры для очистки сточных вод. В аэротенках производится аэрация воды и ее глубокая биологическая очистка. Кроме того, в результате получается активный ил, являющийся хорошим удобрением.
• Анаэробная очистка сточных вод осуществляется без доступа кислорода. При воздействии анаэробных бактерий происходит процесс брожения и преобразование органики в метан и углекислый газ. Для этого метода используются метатенки. Анаэробная очистка требует меньших расходов, чем аэробная, так как при этом не нужна аэрация.

3. Физико-химический метод включает в себя электролиз, коагуляцию и осаждение фосфора солями железа и алюминия.
4. Дезинфекция сточных вод происходит ультрафиолетовым облучением, обработкой хлором или озонированием. Применяется для обеззараживания перед сбросом в водные объекты.

• Дезинфекция ультрафиолетовым облучением — более эффективный и безопасный метод по сравнению с хлорированием, так как при этом не образуется вредных токсических веществ. Ультрафиолетовое излучение губительно действует на практически все микроорганизмы и эффективно уничтожает возбудителей холеры, дизентерии, тифа, вирусного гепатита, полиомиелита и других болезней.
• Хлорирование основано на способности активного хлора губительно воздействовать на микроорганизмы. Существенным недостатком данного метода является образование хлорсодержащих токсинов и канцерогенных веществ.
• Озонирование — обеззараживание стоков озоном. Озон — газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода, сильный окислитель, убивающий бактерий. Это довольно дорогой метод дезинфекции, при котором происходит выделение вредных веществ: альдегидов и кетонов.

5. Термическая утилизация применяется для технологических сточных вод, когда другие методы неэффективны. Суть ее в том, что распыленные стоки обеззараживаются в факеле сжигаемого топлива.

На современных очистных сооружениях сточные воды проходят поэтапную очистку, при этом последовательно применяются описанные выше методы.

Термическая утилизация сточных вод заключается в обеззараживании стоков в пламени сгорающего топлива

Этапы очистки стоков на очистных сооружениях

• предварительная механическая очистка;
• биологическая очистка;
• доочистка;
• дезинфекция.

Оборудование для механической очистки

• решетки — стержни прямоугольной формы с прозорами до 16мм;
• песколовки (устанавливаются при очистке более 100м3 в сутки);
• усреднители (устанавливаются, если необходимо усреднение состава);
• отстойники (бывают горизонтальные, вертикальные, радиальные, двухъярусные);
• септики (применяют для очистки стоков, направляющихся в фильтрующие траншеи, колодцы и на поля подземной фильтрации);
• гидроциклоны (нужны для очистки стоков от взвешенных веществ);
• центрифуги (выделяют мелкодисперсные вещества, когда нельзя применять реагенты);
• флотационные установки (используются для выделения масел, жиров, нефтепродуктов);
• дегазаторы (удаляют растворенные в воде газы).

Илосос — сооружение для очистки сточных вод активным илом

Сооружения для биологической очистки

• преаэраторы и биокоагуляторы (снижают концентрацию ионов тяжелых металлов и других загрязняющих веществ);
• биологические фильтры;
• аэротенки, илососы, метатенки (сооружения для очистки аэробным и анаэробным способом);
• вторичные отстойники, илоотделители и поля фильтрации (предназначены для полной биологической очистки стоков);
• биологические пруды (предназначаются для глубокой очистки стоков содержащих много органических веществ).

При доочистке сточных вод применяется их нейтрализация и фильтрация. Дезинфекция или обеззараживание производится хлором (необходимо хлорное хозяйство) или электролизом (необходимо сооружение электролизных установок).

Желающим подробно ознакомиться с устройством и принципом работы станции биологической очистки поможет просмотр видео.

Как видите, очистка сточных вод — процесс многоэтапный, требующий научного подхода и соблюдения всех правил и санитарных норм. Рассмотренные способы очистки сточных вод применяются в комплексе. Выбор метода зависит от характера стоков, их количества, вида, а также от концентрации загрязняющих веществ.

Учитывая тот факт, что сточные воды могут представлять угрозу жизни, а помимо этого от них страдает экология окружающей среды, был принят ГОСТ, в котором к ним предъявляются особые требования. Контроль был поручен экологической службе.

Принята система учета, куда вносятся показатели и данные, после того, как берется несколько проб вод, относящихся к сточному типу, на анализ. Санитарными нормами стали прописываться допустимые нормативы и условия концентрации (ПДК СанПин 4630-88 «Допустимые нормы загрязняющих сточных вод»), этими же правилами регулируется ХПК и БПК.

Современные технологии позволяют привести состав таких стоков к приемлемой норме. В большинстве случаев для этих целей применяются определенные технологии, разработанные для переработки содержащихся в жидких отходах веществ определенного типа.

Классификация вод, которые принято называть сточными, производится согласно принятым в соответствующих ГОСТах нормам, разделяющим их на:

• бытовые, то есть стоки водоотведения из квартиры и дома. Эти виды отходов представляют серьезную опасность, поскольку содержат в своем составе органику, являющуюся питательной средой для различных бактерий патогенного типа. Поэтому хозяйственно-бытовые стоки, содержащие органические отходы, подлежат обязательной дезинфекции;

• производственные, их сбрасывают заводы или другие объекты, где промышленные технологии требуют использование воды;
• природные (дождевые), к их образованию имеют отношение атмосферные осадки. Данный вид вод также относится к сточному типу, утилизация осадков выполняется через ливневые канализации. При этом допускается их непосредственный сброс в водоемы.

Способы очистки

Есть много методов, используемых для удаления из стоков инородных веществ, мы рассмотрим наиболее функциональные из них :

• механическая очистка сточных вод, с ее помощью удаляются взвешенные вещества, на этом принципе работают отстойники, фильтры и нефтеловушки. Как происходит процесс переработки в каждом типе устройств рассмотрим чуть позже, когда перейдем к очистным сооружениям. Заметим, что механическая переработка может комбинироваться с другими видами;
• удаление загрязнений химическим способом. В неочищенные воды, относящиеся к сточным, добавляются вещества, благоприятно влияющие на создание подходящих условий для химических реакций, убирающих загрязнение. Например, так понижается содержание тяжелых металлов и удаляется фенол. Химические методы рассчитаны на определенные виды вод, относящихся к сточным;
• механохимическая обработка. Единственное различие с обработкой, где используются механические технологии, проявляется в виде добавления коагулянтов, которые заставляют выпадать загрязнения в осадок;
• физико-химическая. При очищении вод, считающимися сточными, в этой технологии широко применяются процессы гальванического характера, а также флотация, обмен ионами и т.д.
• биохимическая. Наиболее экологичным способом очистки сточных вод является этот метод, он применяется для улучшения результатов технологии механического очищения.. Для этого в жидкость добавляются бактерии, благодаря чему органика, входящая в ее состав, начинает минерализироваться.

Для ускорения процесса переработки стали повсеместно применяться аэротенки сооружения биологической системы очистки сточных вод.

Очистные сооружения

Для переработки стоков, относящихся к бытовому типу, применяются комплексные сооружения, к элементам которых относятся:

• отстойники, в них происходит расслоение взвешенных частиц. Те, что с большим удельным весом, выпадают виде осадка. Инородные элементы, которые легче жидкости, уходят в поверхностные слои;

• песколовки, они выполняют роль фильтра, в котором собираются примеси, не поддающиеся растворению, например, песок, битое стекло, шлаки и т.д.;
• решетки, их назначение улавливать содержащийся в стоках крупноразмерный мусор, например, ветошь, полиэтиленовые кульки или ветки.

В быту широко применяются септики, по сути они представляют собой мини отстойники. Для улучшения их результативности используются специальные биопрепараты, называемые антисептиками. Они содержат в своем составе различные виды микроорганизмов, способствующих разложению выпадающей в осадок органики.

Чтобы очистить отстойник при его заполнении илом, используется насос, эту процедуру достаточно выполнять один раз в несколько лет.

Видео: Как чистят сточные воды.

Аэротенк несколько отличается по принципу действия от отстойника, схема его работы отображена на картинке.

Используемые обозначения:

• А – аэротенк;
• B – отстойник для обогащенной кислородом смеси ила и канализационных стоков;
• c – патрубок для подачи бытовых стоков (подключается канализация);
• d – поступление смеси стоков и ила;
• е – отвод очищенной жидкости;
• f – патрубок для откачки излишков ила;
• g – возврат ила.

Принцип действия

• поступающие стоки «с» соединяются с активным илом в резервуаре аэротенка «А»;
• смесь обильно аэрируется, что способствует процессу биологического окисления, в результате которого происходит быстрое разложение органики;
• обогащенная кислородом смесь воды и ила «d» подается в резервуар «B»;
• прошедшая очистку жидкость «е» откачивается по мере заполнения;
• необходимое количество ила возвращается через отводы обратно для смеси со стоками «g», в то время, как его излишки выводятся через патрубок «f».

Данный способ довольно эффективен, если произведен правильный расчет и соблюдается технологический процесс, характеристика переработки воды приближается к 98%.

Аэротенки очищают воду от органики, при этом удаляют из нее азот и фтор, а также их соединения. Единственный недостаток этого способа – критичность к содержанию в стоках токсичных и губительных для бактерий соединений.

Заметим, что высушенный ил с аэротенка, как и осадок из септика или отстойника, для бытовых вод, относящихся к сточному типу, являются отличным удобрением.

Для переработки производственных сточных отходов с завода или производственного предприятия используются сооружения, чей принцип действия очистки воды аналогичен отстойникам, например, нефтеловушки, устанавливаемые на НПЗ. Единственное отличие этих устройств связано со способом удаления загрязнений.

Флотаторы, эти сооружения позволяю ускорить процесс выделения из вод, относящихся к сточному типу, легких фракций. С этой целью резервуар-отстойник подвергается аэрации.

Взвешенные вещества, содержащиеся в стоках, также могут выводиться при помощи гидроциклонов. В принцип их работы заложено использование центробежных сил, возникающих при быстром движении воды внутри цилиндроконического корпуса аппарата.

Для отбора из жидкости взвешенных веществ мелкодисперсного типа применяются очистные фильтрующие установки, в качестве фильтра может выступать крупнозернистый песок, а также сетчатый или тканевый материал.

Дезинфекция

Отдельно необходимо рассказать про обеззараживание, это обработка, которой подвергаются сточные воды, перед тем как осуществляется их сброс, которая проводится для уничтожения патогенных микроорганизмов. Такая процедура производится в резервуарах, идентичных отстойникам. Для обработки стоков бытового происхождения используется хлор или хлорная известь.