Локальные очистные сооружения.

Введение.

В настоящее время во многих странах обострились экологические проблемы. Подземные водоисточники перестали давать чистую воду, из рек и озер ушла рыба. И во многих случаях виной всему этому было игнорирование проблем очистки сточных вод различного происхождения.

Если в городах эти проблемы вставали очень остро, и их решение было жизненно важным и приоритетным, то в большинстве малых поселков и пригородных зон эти проблемы со сточными водами не решены до сих пор.

Применение выгребных ям, не имеющих полной герметичности, всегда только усугубляет положение. Отсутствие государственной программы по этой тематике, и массовая неграмотность населения в данном вопросе, привело к тому, что пути решения экологических проблем стал предлагать частный бизнес. Но во многих случаях бизнесмены только наживались на экологической тематике, предлагая на рынок явно неэффективные системы, если не сказать хуже.

В конце прошлого века на очистных сооружениях Европы стали применяться так называемые SBR-системы (sequencing batch reactor – аэробные реакторы с циклично прерываемой активностью). Несмотря на недостатки конкретных технологических схем, в целом эта технология позволяла проектировать автоматизированные системы глубокой биологической очистки для очистки локальных объемов сточных вод. Именно возможность автоматизации и определила привлекательность SBR-систем для очистки локальных объемов сточных вод. Применение этих реакторов также позволяло не выделять отдельных зон для нитрификации и денитрификации и, более того, дало возможность на треть сократить общий объем очистных сооружений, при достижении качества очистки на очень высоком уровне по всем показателям. К тому же впервые стал реально возможен полный отказ от септических резервуаров, как источников дурных запахов.

Почему и как нужно чистить сточную воду.

Многие в последнее время стремятся жить за городом. Пригородные зоны обрастают коттеджными поселками, дома растут как грибы после дождя. И вот Ваша стройка приближается к завершению, Ваш коттедж все более становится пригодным для проживания, и перед Вами неумолимо встает вопрос – что делать со сточными водами? Самое простое решение - это вырыть так называемый септик (один или два колодца из железобетонных колец) и периодически вызывать ассенизационную машину для откачки. С одной стороны это выход, но есть вопрос - всё ли из септиков вывозится ассенизационной машиной?

Например: семья из пяти человек потребляет по минимальным санитарным нормам 1000 литров воды в сутки, т.е. при таком водопотреблении ассенизационную машину (на 4 м³) пришлось бы вызывать раз в четыре дня. Даже если сократить нормы водопотребления наполовину, все равно срок выезда машины составляет один раз в восемь суток. Стоимость выезда ассенизационной машины составляет от 25 $, и в год Вам необходимо будет выложить от 1000 $.

Но в реальности все обстоит не так. Из практики на коттедж машину вызывают в лучшем случае раз в месяц. Куда делось всё остальное, а это как минимум 15 кубов в месяц загрязненной воды? Все очень просто, вода ушла в грунты без очистки. Ведь многие делают септики без дна, рассасывая неочищенную воду прямо в грунт под своим участком, откуда она попадает в наши колодцы и скважины, по «дороге» реагируя с химическим составом грунтов, отравляя водные горизонты продуктами этих реакций. Другие сливают сточную воду из септика в поля, где заражают грунты. Третьи сливают сточную воду в ливневые водостоки, откуда она попадает в водоемы, делая их непригодными для купания и жизни рыб.

Вы не задумывались, почему из многих скважин и колодцев нельзя пить воду без очистки? Думаем, ответ ясен, из-за неочищенных сточных вод. В последние годы, сточную воду все таки, стали очищать. Установки для очистки сточных вод стали плодиться быстрыми темпами. Но эти системы не всегда оправдывали надежды. Циничные бизнесмены пришли и в эту сферу деятельности, наплодив рынок авантюрными и неэффективными системами. Выходящую очищенную воду из этих систем назвать чистой, можно было только условно. Вместо очищенной воды мы часто видим черную, дурно пахнущую жидкость. От чего это происходит? Иногда, виноват может быть сам пользователь, который спускает в канализацию все то, что никак не должно туда попадать(например, сброс солей от систем водоочистки). Но чаще проблема заключается в самой установке, которая даже теоретически не может очистить сточные воды до требуемых параметров.

Поэтому, к выбору системы очистки сточных вод Вашего загородного коттеджа нужно подходить очень ответственно. Будет неправильно, если это важное дело будет поручено строителям вашего коттеджа. Они обычно оказываются даже менее компетентны в этом вопросе, чем сам будущий пользователь. И для прорабов это почти всегда источник дополнительного заработка на «откате», что не способствует объективному выбору очистной установки. А ведь правильно выбранная система очистки сточных вод прослужит Вам длительное время, сберегая Ваши нервы и деньги.

Коттеджное строительство набирает все большую силу. Многим уже хочется жить за городом, тем более, всё чаще по уровню удобств загородные дома превосходят городские квартиры. Одним из основных удобств цивилизованного общества является Ваш санузел. Мы все знаем, что у человека довольно часто возникает потребность в пользовании санузлом, и иметь его на улице рядом с домом уже никто не хочет. Тем более, что кроме справления естественных надобностей, нужно еще и руки помыть, душ принять, белье постирать, посуду помыть и т. д. Но после всего этого появляется загрязненная сточная вода, которая является причиной головной боли большинства домовладельцев, лишенных центральной канализации. Хотя центральная канализация в данном случае играет не совсем положительную роль, учитывая что в многокилометровых коллекторах постоянные утечки в грунты и райские условия для развития паразитов и болезнетворных бактерий. Вместе с канализацией открывается лазейка, для проникновения в ваш дом болезней и паразитов.

Но ведь есть и другие пути решения. Самый неверный путь и, к сожалению, самый популярный «народный способ», это вырыть яму в земле, так называемый «септик без дна», и спускать стоки в него. Что не рассосется в септике, откачаем ассенизационной машиной раз в месяц. И всё, проблема решена. Это хорошо, если вы один такой «умный» на деревне. А если все начнут также сливать всё под свой коттедж? Сейчас поселки, построенные на заре перестройки, с нерешенной проблемой отвода или очистки сточных вод, столкнулись с большой экологической проблемой. Это стойкий дурной запах по всему поселку, особенно летом, и повышенный уровень заболеваемости. Все водяные горизонты кругом отравлены, даже артезианские скважины не дают чистой воды. В реках и водоемах перестала водиться рыба, да и купаться в них стало опасно. Почему это произошло? А потому, что есть такая умная поговорка «где живут, там не гадят».

Все проблемы подобного плана - в отсутствии системы эффективной очистки сточных вод. Ведь именно сточные воды являются питательной средой для развития гнилостных и болезнетворных бактерий в верхних слоях почвы, источника «дурного» запаха. Проникая далее в грунты, эти воды вступают в химическую реакцию с составляющими грунтов, и растворяют в себе продукты этих реакций. Дойдя до водяных горизонтов,эта вода растворяется в них, делая всю воду непригодной для питья. Попадая в реки, эти стоки приводят к бурному потреблению растворенного в воде кислорода бактериями, размножающимися на этом питании. Рыбы в такой воде не выживают, им не хватает кислорода. Вывод один, необходимо чистить сточные воды в местах их происхождения, но только высокоэффективными системами очистки сточных вод.

Сейчас многие понимают важность решения этой проблемы, поэтому всё чаще новые коттеджи не принимаются в эксплуатацию без локальной системы очистки сточных вод. Но, учитывая безграмотность владельцев коттеджей в этом вопросе, они иногда покупают совсем не то, что им нужно. Систем очистки на отечественном рынке множество, но действительно эффективных совсем немного. Российское законодательство в этом плане очень жесткое. Например, нормы по органическим загрязнениям в очищенной воде в десять!!! раз жестче, чем например в Германии и Франции. Поэтому, лозунг «заграница нам поможет», здесь не действует. Все эти зарубежные установки, без модернизации, до наших норм не дотягивают. В гигиенических сертификатах обычно указывается все что угодно, кроме реальных показателей качества очистки сточных вод. Иногда предъявляют сертификаты какой-нибудь местной СЭС, а не Федерального образца.

Потребителю необходимо знать, что в случае, если установка не будет обеспечивать заявленных в сертификате характеристик, то рано или поздно это выявится контролирующими органами по пробе выходной воды. И штрафовать будут к сожалению не фирму производителя или организацию, выдавшую липовый сертификат. Штрафовать будут незадачливого владельца коттеджа с неработающей системой. Так что правильный выбор системы очистки сточных вод сегодня - залог спокойствия и комфортной жизни в будущем.

Из всего ряда установок, представленных на Российском рынке, особо выделяются так называемые SBR-системы. Это современные аэротенки со специальным алгоритмом управления. На сегодня это наиболее эффективные системы глубокой биологической очистки сточных вод. Для их функционирования уже не подойдет аэратор из трубочки с просверленными дырочками, здесь необходим мембранный аэратор, устойчиво работающий с технологическими паузами в аэрации. В этих системах необходимо обеспечить в одной и той же емкости условия для протекания разнообразных биохимических реакций, для функционирования различных групп биомассы, с разным уровнем растворенного воздуха в воде. Для управления этой системой необходим простейший (и одновременно надёжный) блок автоматического управления.Но здесь кроется ещё один подвох: некоторые производители в попытке позиционировать себя в сегменте «премиум» усложнили систему такими ненадёжными  «наворотами», как бесконтактные датчики и микропроцессорные системы управления, которые в условиях агрессивной среды и Российского климата часто выходят из строя.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА ЛОКАЛЬНЫХ УСТАНОВОК ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Первый критерий — способ очистки.

Самый оптимальный способ очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на сегодняшний день — биологическая очистка. Биологическая очистка с применением эффективной технологии может решить практически все проблемы бытовых сточных  вод. Общепризнано, что наиболее эффективной биологической технологией очистки является аэробная, т. е. с использованием бактерий "дышащих" кислородом воздуха, принудительно растворенным в сточных водах. Количество колоний бактерий, участвующих в этом процессе, в сотни раз больше, чем при анаэробных (без доступа кислорода) технологиях. Существенным преимуществом аэробных процессов является и тот фактор, что при них не развиваются болезнетворные бактерии, и отсутствует дурной запах.

Анаэробные септические системы сегодня также имеют право на существование, но только полностью в корпусных вариантах.
Если вам предлагают использовать для доочистки грунтовый фильтр, то согласившись на это, вы нанесете экологии огромный вред. И не где-нибудь, а на своем участке. Будут отравлены грунты, неочищенная вода отравит подземные водоисточники.

В условиях нашей зимы говорить о возможности развития процессов биологической очистки в промерзающих грунтах, как минимум наивно. Уже при температуре +4 С все активные биопроцессы блокируются. Овощи в вашем холодильнике хранятся при такой температуре. А тому, кто надеется, что грунты сумеют отфильтровать растворенные органические соединения, полезно заглянуть в курс химии. Растворенные соединения можно отфильтровать только на микрофильтрационных мембранах, где размер пор соизмерим с молекулами загрязнений. Грунты в таких свойствах не замечены.

Наиболее эффективные на сегодняшний день из аэробных технологий — это SBR -технологии. Лучшие представители этих систем способны работать даже в оборотных системах водоснабжения. Если не вдаваться в подробности, то SBR-технологии предполагают чередование аэробных и аноксидных процессов в одном и том же объеме аэротенка с разным количеством растворенного кислорода. Не все SBR-системы одинаково хороши, хотя любая из них — это всегда шаг вперед от традиционных аэрационных технологий, так как сокращается общий объем очистных сооружений для проведения полного цикла глубокой биологической очистки и улучшаются выходные характеристики. При всем этом полное отсутствие запаха и отказ от ассенизационной машины.

Второй критерий — материал корпуса очистной установки.

Он должен быть прочным, обладать определенными теплоизолирующими свойствами и не должен подвергаться химической и биологической коррозии. Следует иметь ввиду, что черный металл подвержен коррозии и биокоррозии, притом он не держит тепло.
Все обещания, что антикоррозионные покрытия смогут на долгое время защитить металл в агрессивной сточной среде, довольно сомнительны. Лучшие автомобильные краски не выдерживают более 10 лет эксплуатации автомобиля. Бетон тоже подвержен биокоррозии, к тому же гигроскопичен. Но в некоторых случаях незаменим, особенно в комбинации с полимерными материалами. Ещё бывают ЛОС, сделанные из стеклопластика. Этот материал не подвержен коррозии, но очень хрупок, поэтому предполагает очень осторожное обращение при перевозке, монтаже и эксплуатации, а также он плохо держит тепло.

Однако есть альтернативный материал — отвечающий всем необходимым требованиям. Это, полипропилен. У этого материала столько преимуществ перед другими, что делает его уникальным для строительства малых локальных очистных сооружений. Он сохраняет тепло и герметичность. Срок их службы свыше 50-ти лет и грызунам полипропилен не по зубам.

Третий критерий — применяемая система аэрации.

Во многих малых аэробных ЛОС в качестве элемента аэрации применяется трубочка с насверленными дырочками, с натяжкой можно назвать это изделие перфорированной трубкой. Эффективность и долговечность такой конструкции довольно сомнительна.
Дело в том, что после снятия давления воздуха (аварийная или технологическая пауза аэрации по любой причине), начинает действовать противодавление столба жидкости. Под действием этого давления в перфорированную трубку начинает через отверстия проникать сточная жидкость с еще не разложившейся органикой, которая при очередном включении компрессора может закупорить изнутри некоторые из отверстий. Со временем количество отверстий аэратора можно пересчитать по пальцам одной руки. Естественно, аэрация снижается на порядок.

Долгое время развитие высокоэффективных технологий, сдерживало отсутствие именно аэрационных элементов, способных без снижения эффективности работать с технологическими паузами. Ведь и сейчас на многих городских аэрационных станциях остановка системы аэрации подобна удару стихии. Нештатный перезапуск системы аэрации после остановки, может привести  к механическому повреждению аэраторов.

И, наконец-таки, ситуация изменилась. На отечественном рынке появились полимерные пленочные мембранные аэраторы с полимерной мембраной, способные более 10-ти!!! лет работать в системах с технологическими паузами аэрации. А все дело в том, что после отключения подачи воздуха, все поры пленочного мембранного аэратора под действием давления воды закрываются, и пленка обволакивает остов элемента, что не допускает проникновения жидкости внутрь элемента. При подаче воздуха пленка раздувается, компенсируя резкий скачок давления, и лишь затем одновременно раскрывая все поры. Происходит процесс постоянного самоочищения элемента аэрации, в том числе и от внешних биообрастаний.

Микропоры в мембране сформированы лазерным лучом, и попытка повторить микроперфорацию мембраны механическим путем и на другой полимерной основе не увенчались успехом. Нет равномерности аэрации, большой расход воздуха и быстрый механический разрыв мембраны.

Четвертый критерий — применяемые компрессоры, их количество и расположение.

Они должны быть надежными, малошумными и долговечными. Для ЛОСов малого объема лучше всего подходят мембранные компрессоры, способные безостановочно работать более 3-х лет. К тому же стоит обратить внимание на количество используемых компрессоров. В плане надежности, лучше, если их будет два, так как при этом увеличивается срок их службы. И ещё - в ЛОС, работающих по SBR-технологии, существуют две технологические фазы работы, каждую из которых должен обслуживать «свой» компрессор. Это позволяет избежать применения перепускного механизма(клапана)- устройства крайне ненадежного, хотя и увеличивает стоимость системы, но совсем не на много.

Расположены компрессоры могут быть как внутри станции в герметичном коробе, так и вне установки (в доме или рядом с установкой). В последнем варианте существует ограничение: чем дальше компрессор от рабочих камер, тем больше потеря его мощности, и  в большинстве случаев ставить установку далее 10 метров от дома вообще нельзя. К тому же, здесь возникают затраты на прокладку дополнительных трубопроводов.

Пятый критерий — наличие аккумулирующего объема.

Сточные воды от домашнего хозяйства отличаются большой неравномерностью. И это понятно: мы едим не постоянно, моемся тоже не круглосуточно. Поэтому для оптимальной работы очистной установки необходимо, чтобы стоки сначала собирались в каком-то объеме (емкости), а затем равномерно подавались на очистку. Это особенно важно, когда мы принимаем ванну или душ. Равномерность подачи стоков на очистку есть непременное условие эффективной работы установки. В противном случае, часть биомассы из установки будет выноситься сильным потоком воды, что недопустимо.Однако на Российском рынке пока ещё существуют установки, в которых все процессы происходят в едином объеме, а при пиковом сбросе стоки не успевают окисляться и вместе с активным илом поступают в дренаж, постепенно заиливая его.

Шестой критерий — обслуживание станций биологической очистки.

В процессе эксплуатации очистных сооружений, как правило, не удается избежать  попадания в них веществ и предметов, не перерабатываемых бактериями и способных накапливаться в труднодоступных частях системы в течение нескольких лет. Это могут быть предметы, попавшие в канализацию случайно, а также волосы, процесс поступления которых контролировать практически невозможно. В этом случае должна быть возможность оперативного  удаления крупных предметов, то есть удобный доступ внутрь установки, а также простейший  фильтр, не дающий крупным фракциям попадать в «святая святых» очистного сооружения - аэротенк.  В самом же аэротенке должен находиться специальный «волосоуловитель»,  который необходимо периодически  «вытряхивать». Несмотря на всю простоту этих «устройств», они  выполняют  важную роль- не дают системе накапливать то, что бактерии переработать не в состоянии. Поэтому, приобретая ЛОС , не имеющую специальных фильтров и свободного доступа ко всем своим уголкам, покупатель первые несколько лет немного экономит на обслуживании, но рискует со временем получить неработающую установку, которую легче будет заменить, чем отремонтировать.

В дополнение к вышесказанному следует задать ещё один немаловажный вопрос: способна  ли станция биоочистки эффективно справляться с поступающим в неё жиром? Да, способна, если в ней присутствует специальное устройство- жироловка, которая подаёт жир на повторное окисление. Если данный элемент отсутствует, то жиры, на переработку которых тратится больше времени, чем на фекалии, поступают в дренаж, постепенно заиливая его. В этом случае выход один - замена грунта в дренаже на новый, что само по себе удовольствие дорогое. А если поверх дренажа имеется  дорогой ландшафт?

Некоторые особенности ЛОС, влияющие на стоимость их монтажа.

1) Форма станции биологической очистки.

Прямоугольная форма облегчает выравнивание ЛОС по уровню во время монтажа, а также менее подвержена «всплытию» в местах с высокими грунтовыми водами.

2) Наличие ребер от всплытия.

Наличие ребер, помимо увеличения жёсткости корпуса, уменьшает вероятность «всплытия» ЛОС.

3) Компактность.

В станциях прямоугольной формы с рёбрами (типа «ТОПАС») стоки заполняют около 70 % объёма (блок управления с компрессорами также находится внутри корпуса), поэтому им не требуется «якорение», что уменьшает затраты на монтаж. В установках цилиндрической или поплавковой форм центр тяжести находится ниже, поэтому они требуют дополнительного «якорения» к бетонному основанию в условиях высоких грунтовых вод.

Более компактные установки требуют меньшего объема земляных работ, а также занимают на участке меньшую площадь.
При выносе блока управления с компрессором за пределы станции требуется прокладка дополнительного трубопровода в защитной гильзе.

4) Герметичность.

На российском рынке встречаются ЛОС, состоящие из 2-х половинок. Соответственно, такие сооружения требуют дополнительной герметизации, что увеличивает общую стоимость примерно на 10 %.