Журнал Обозреватель строительства № 3

к содержанию

Отведение и очистка сточных вод загородных коттеджей

В сельской местности, как правило, отсутствует система канализации. Эта статья – для владельцев коттеджей и для тех, кому самостоятельно приходится решать проблемы, связанные с отведением и очисткой бытовых сточных вод.

В коттедже, рассчитанном на проживание 4-6 человек, расход сточных вод достигает 1-1,5 куб. м в сутки. Использование накопителей и вывоз сточных вод ассенизационной автоцистерной при таких объемах экономически невыгоден и организационно сложен. Рейсы автоцистерны потребуются каждые 2-3 дня, затраты составят 250-300 рублей за рейс, или до 3 тыс. руб. в месяц. Поэтому желательно предусмотреть очистку сточных вод на автономных сооружениях.

Проще всего устраивать очистные сооружения на участке, состоящем из фильтрующих грунтов (песок, супесь), где грунтовые воды расположены на глубине более 2,5-3 м и поблизости от участка (в пределах 25 м) нет колодцев, использующих грунтовые воды для питьевого водоснабжения. В этом случае применяют сооружения подземной фильтрации – фильтрующий колодец или поля подземной фильтрации. Перед этим сточные воды обрабатываются в септике. Септик представляет собой емкость с объемом гидравлической части в 3 раза больше суточного расхода сточных вод. Осветленная в септике сточная вода поступает в фильтрующий колодец без днища, заполненный щебнем или другой не растворяющейся в воде загрузкой крупностью 20-30 мм. В стенке нижней части колодца делают отверстия диаметром 20-30 мм и обсыпают ее слоем загрузки толщиной 20-30 см внутри и с наружной стороны колодца. Пройдя загрузку, сточные воды профильтровываются в грунт. При устройстве полей фильтрации сточные воды, прошедшие септик, направляются в оросительные трубы с отверстиями и обсыпанные щебнем, из которых постепенно фильтруются в грунт. Длина оросительных труб, в зависимости от расхода сточных вод, должна составлять от 25 до 35 м.

Если грунты нефильтрующие (суглинки или глины), то под оросительными трубами создают искусственный фильтрующий слой из песка глубиной 0,8 м, а под ним для отвода отфильтрованной воды размещают дренажный трубопровод с отверстиями, обсыпанный щебнем. Подобное сооружение называется “фильтрующая траншея”. При применении фильтрующей траншеи уровень грунтовых вод должен располагаться не менее чем на 1 метр ниже дренажного трубопровода.

Одна из проблем, возникающая при использовании фильтрующих траншей, помимо большого объема земляных работ, – отведение воды из дренажного трубопровода, расположенного на глубине 1,5-2 м. Зачастую воду приходится перекачивать, что еще больше увеличивает затраты. Для снижения затрат и объема работ на участке применяют установки очистки сточных вод заводской готовности. А в случае высокого уровня грунтовых вод – это единственно возможное решение.

Выбирая установку очистки, учитывайте следующее:

Используйте сооружения с полным циклом очистки, после которого сточные воды сбрасываются в водоем или на рельеф, в дренажную канаву или придорожный кювет. Некоторые из установок практически являются модифицированными септиками, осуществляющими лишь предварительную очистку. Их стоимость многократно превышает стоимость септика, размещаемого в обычном колодце, который мало отличается от этих сооружений по эффекту работы. После таких установок необходимо применять сооружения подземной фильтрации.

Чем выше степень очистки, тем проще согласовать сброс сточных вод с контролирующими органами. При расчетной нагрузке по загрязнениям (т.е. при приеме сточных вод от расчетного числа жителей) эффективность очистки должна составлять примерно 96-98 %, что достижимо только при трех, а лучше четырех ступенях очистки (иногда делят септик на две камеры и каждую из них называют “ступенью очистки”, что, конечно, неверно, поскольку процесс очистки в камерах очень близок и эффективность очистки от этого деления меняется незначительно).

В сооружениях осуществляется биологическая очистка за счет жизнедеятельности микроорганизмов, изначально присутствующих в сточных водах и размножающихся в сооружениях при благоприятных условиях. Таким образом, в очистные сооружения не нужно вносить бактериальную “закваску”. Иногда удачный подбор “загрузки” при пуске лишь ускоряет их выход на расчетный режим.

Микроорганизмы, живущие в сооружениях биологической очистки сточных вод, отличаются по составу от микроорганизмов биологических жидкостей, применяемых для обработки фекальных масс в биотуалетах. Применять эти жидкости в сооружениях очистки сточных вод не рекомендуется, поскольку их микроорганизмы в течение нескольких дней выносятся со сточными водами, не принося ощутимой пользы.

Для эффективной очистки необходимо сочетание деятельности анаэробных (бескислородных) и аэробных (использующих кислород) микроорганизмов, т.е. анаэробных и аэробных ступеней очистки. На стадии анаэробной биологической очистки происходит разложение сложных органических веществ, например жиров, на более простые, которые на последующих стадиях аэробной очистки гораздо быстрее окисляются микроорганизмами в нитраты. Помимо традиционной обработки сточных вод в септике, весьма эффективно применение анаэробного биореактора – сооружения, в котором присутствует тот или иной вид загрузки: пластмассовые соты, ерши и др. Анаэробные микроорганизмы, осуществляющие гидролиз жиров, закрепляются на загрузке, затем сточные воды направляются в сооружения, где происходит их обработка в аэробных условиях. Аэробные условия в сооружениях создают принудительным введением кислорода, т.к. поддержание нужной концентрации кислорода только за счет естественного контакта поверхности сточных вод с воздухом требует слишком большого объема сооружений.

Пневматическая аэрация автономных сооружений наиболее проста, надежна и менее энергоемка. Сжатый воздух в этом случае подается компрессором, который находится в жилом доме и соединяется с установкой шлангом. Струйная аэрация требует в 5-6 раз больших удельных затрат энергии. Механическая аэрация – технически сложнее и может ухудшить качество очистки из-за измельчения агломераций микроорганизмов, образующих хлопья.

Для биологической очистки сточных вод используются микроорганизмы, находящиеся во взвешенном состоянии в потоке жидкости (активный ил); микроорганизмы, прикрепленные к какой-либо развитой поверхности – керамзита, пластмассовых сотовых конструкций, ершовой насадки (биопленка),– или одновременно оба этих вида микроорганизмов.

Активный ил, смешанный со сточной водой и выполнивший функцию очистки, необходимо отделить от сточной воды при помощи отстойника. Ил из отстойника вновь смешивается со сточной водой. Поскольку его количество постепенно растет, часть активного ила периодически сбрасывается в септик, а потом удаляется вместе с осадком.

При пневматической системе аэрации переброска избыточного ила и биопленки в септик выполняется при помощи эрлифта и самотечного трубопровода. Введение в сточные воды ионов кальция и небольшого количества щелочи после биологической очистки удаляет фосфаты, содержащиеся в сточных водах. При этом образуется нерастворимый фосфат кальция, выпадающий в осадок. Для этого проще всего засыпать дно последней секции доломитовым щебнем, который, постепенно растворяясь, подщелачивает воду и обогащает ее ионами кальция.

При неблагоприятной эпидемиологической обстановке органы государственного санитарно-эпидемиологического надзора могут потребовать обеззараживания очищенных сточных вод. Для этого используют хлорпатрон – емкость из пористого или перфорированного

материала, заполненную смесью песка с хлорной известью.

Помимо эффективной многоступенчатой очистки, конструкция установки должна предусматривать легкий доступ для обслуживания и простое обращение с ней. Для удобства и безопасности обслуживания следует исключить доступ в установку через горловины (аналогичные применяемым в канализационных колодцах). Наиболее приемлемое решение – размещение съемного утепленного перекрытия установки на уровне поверхности планировки или ниже нее не более чем на 150-200 мм. Рекомендуется при больших перерывах (неделя и более) в поступлении сточных вод в установку в зимний сезон, причем над перекрытием в боковые пазухи насыпается слой керамзита толщиной 150200 мм.

Расчет установок глубокой очистки показывает, что полезный объем с учетом интенсификации технологического процесса должен быть равен не менее чем 3-кратному суточному притоку сточных вод. Меньший объем установки не позволяет достигнуть проектной пропускной способности при расчетной концентрации загрязнений или декларируемой степени очистки.

Наконец, долговечность установки определяется качеством изготовления и применяемых материалов. Наиболее долговечны установки из стеклопластика с толщиной листов не менее 16-18 мм. Однако стоимость таких установок обычно чрезмерно высока. Считают, что установки из железобетона более долговечны, чем металлические. Однако это справедливо только при чрезвычайно высоком качестве бетона по водонепроницаемости (марка не менее В-15). На практике в лучшем случае применяют бетон марки В-10 или В-12, а он обладает слишком высокой гигроскопичностью. Ввиду этого верхняя часть установок, расположенная над уровнем воды, промерзая, разрушается в течение 8-10 лет. Срок службы металлических установок, изготовленных из высококачественной стали с добавками легирующих элементов и защищенных многослойными эпоксидными композициями, до капитального ремонта составит не менее 25-30 лет.

Взаключение несколько слов о стоимости установок. Анализ данных соотношения качество-стоимость двух десятков установок российских и зарубежных изготовителей показал, что стоимость установки глубокой очистки сточных вод производительностью до 3 м3/сутки составляет 35-40 тыс. руб. на 1 м3 суточной производительности.

Вжидкость очистных сооружений кислород поступает несколькими способами с помощью искусственной аэрации: пневматическая аэрация - жидкость перемешивается с воздухом, который в сжатом виде подается через распределительные

трубопроводы у дна сооружений; механическая аэрация - жидкость интенсивно перемешивается с воздухом в зоне их контакта;

струйная аэрация - воздух “подсасывается” в струю жидкости, перекачиваемую насосом.

к содержанию

Вразличных регионах России вода существенно отличается по своему составу. Как правило, для эффективной очистки важно знать, как минимум, содержание в воде взвешенных частиц (мутность, цветность и т.п.), жесткость, содержание железа, содержание хлора и органики. Существуют требования СанПиНа 2.1.4.1074-01 о предельно допустимой концентрации элементов в воде.

Первое, что необходимо сделать перед размещением заказа на оборудование для водоподготовки, - это провести анализ воды.

Всилу большого разнообразия химического состава поступающей в наши квартиры воды на этапе подбора фильтровального оборудования проведение качественного химического анализа совершенно необходимо.

Под качеством, безусловно, подразумевается использование профессионального оборудования сертифицированной химической лаборатории и оценка всего необходимого спектра химических загрязнений (10-15). В сертифицированной лаборатории, выдается официальное заключение. Можно заказать анализ воды на выявление практически любых загрязнений.

Вбольшинстве случаев достаточным является стандартный химический анализ. Необходим 1 литр воды. Время 3-4 рабочих дня. Стоимость анализа ~ 1800 руб. За дополнительную плату можно заказать расширенный анализ воды.

Стандартный химический анализ воды производится по определению органолептических свойств (мутность, цветность, запах), обобщенных показателей (водородный показатель (рН), перманганатная окисляемость, т.н. сухой остаток, общую щелочность, общую жесткость), показателей химического состава воды (аммоний, железо, марганец, сульфаты, хлориды, фториды), а также общее микробное число и общие колиформные бактерии.

Вода, поступающая в квартиры москвичей, имеет ряд особенностей по своему составу и органолептическим свойствам. Это обусловлено тем, что в последние годы резко изменилось качество воды в водоисточниках Москвы, которыми являются Можайское, Рублевское, Учинское и Клязьминское водохранилища.

Ухудшение качества исходной воды повлекло за собой применение более высоких доз реагентов при подготовке воды на водопроводных очистных станциях города.

Для несведущего человека удивительно узнать, что вода, поступающая в кран его квартиры, была обработана газообразным хлором, сернокислым алюминием, полиакриламидом, аммиачным раствором и т.д.

Хотя на водопроводных станциях налажен строгий контроль за качеством очистки и дозами реагентов, вода к потребителям поступает с неприятными привкусами, запахами, явным присутствием свободного хлора и хлорорганических соединений.

Кроме того, при подборе фильтров для воды из московского водопровода нужно помнить, что вода проделывает многокилометровый путь по трубопроводам прежде, чем попадет в Ваш кран. Значит, помимо фильтров, ориентированных на природные особенности водохранилищ, Вам просто необходим механический фильтр и фильтры, позволяющие снизить или совсем исключить элементы и вещества, появившиеся в воде в результате водоподготовки на городских станциях.

Из существенных особенностей московской воды следует также отметить ее повышенную жесткость. Поэтому умягчающие фильтры становятся неизбежностью, если Вы хотите оградить свой организм и свою бытовую технику от разрушительного воздействия солей жесткости. Для воды в таком большом городе как Санкт-Петербург характерно практически всё то же самое, что было названо выше для Москвы.

Единственно важным отличием является то, что вода в городе на Неве считается мягкой.

Вотличие от Москвы, использующей поверхностные воды, большинство водопроводов столичной области потребляют воду из подземных источников.

Эта вода отличается от московской водопроводной и, часто, не в лучшую сторону. Подземные воды обычно содержат несколько десятков химических элементов и соединений. Однако, чаще всего, препятствует использованию этой воды для питьевого водоснабжения наличие в ней ионов железа, марганца, фтора, а также сероводород. В Подмосковье очень часто встречается жесткая, и даже сверхжесткая вода.

Вкаждом отдельном случае необходим подбор совершенно определенных видов доочистки воды: обезжелезивание, умягчение, обеззараживание, обесфторивание. Для правильного подбора фильтра необходимо знать полный анализ или хотя бы основные загрязнители воды, которую Вы предполагаете использовать как питьевую.

Часто вода, даже в одном городе, но в разных районах, предполагает и разные виды очистки, т.к. поступает в водопровод из скважин, имеющих различные показатели качества.

Системы очистки (доочистки) воды, предназначенные для домашнего сектора рынка, обычно называют системами доочистки воды. Они предназначены для удаления примесей и загрязнений, которые либо не удаляются на муниципальной станции полностью, либо появляются в воде уже на пути к месту потребления (например, ржавчина из-за применения металлических труб).

Перед системами доочистки воды, как правило, ставятся следующие задачи:

•очистка от механических примесей (ржавчина, мутность, цветность и т.п.)

•умягчение (снижение содержания солей жесткости)

•обезжелезивание (снижение содержания растворенного железа)

•дезодорирование и дехлорирование воды, очистка от органических примесей, улучшение вкуса

Как правило, перед такими системами очистки воды не ставится задача обеззараживания т.к. эта проблема решается санитарными службами на станциях водоподготовки (в России обычно применяется хлорирование).

Поставленные задачи в условиях городской квартиры решаются однотипно, даже если будут применяться фильтры совершенно разных производителей и даже совершенно разного принципа действия.

Наиболее рационально организовать очистку воды в квартире следующим образом.

В каждую квартиру подается холодная и горячая вода (индивидуальный отвод от общего стояка). При этом, в самом начальном участке входящих труб (как говорят, "на входе"), прямо в водопровод устанавливаются так называемые магистральные (In-Line) фильтры механической очистки воды. Для горячей воды - фильтры на горячую воду (из специального пластика или нержавеющей стали), для холодной воды - фильтры на холодную воду.

На этом этапе очистка горячей воды, как правило, заканчивается. Если же к горячей воде предъявляются повышенные требования, то тогда входящую горячую воду не используют, а фильтруют входящую холодную воду до нужной степени, а затем ее разогревают. Типичный пример - современные стиральные машины сами разогревают для себя воду и подключаются только к линии подготовленной холодной воды.

Дальнейшая очистка холодной воды уже осуществляется, как правило, в точках ее потребления.

Так, на кухне под мойку устанавливается двухили трехступенчатый фильтр доочистки питьевой воды с отдельным краном для очищенной воды. Такой фильтр, в зависимости от конкретных условий, решает задачи умягчения, обезжелезивания, дезодорирования и глубокой химической очистки воды.

Умягчающий магистральный фильтр устанавливается перед стиральной, посудомоечной машиной или перед другой сложной бытовой техникой (душевые кабины, гидромассажные ванны).

А на кухонный стол ставится фильтр-кувшин для финишной очистки воды или финишного умягчения. Итак, рассмотрим типовую схему доочистки воды в квартире.

1 - Магистральный фильтр механической очистки холодной воды

2 - Магистральный фильтр умягчения холодной воды

3 - Магистральный фильтр механической очистки горячей воды 4 - Многоступенчатый фильтр доочистки питьевой воды типа "под мойку"

Фильтры грубой (механической) очистки монтируются на вводе трубопровода в дом или квартиру (см. рисунок NoNo 1 и 3). Для этого в трубе, подающей воду, вырезается кусок, и на его место устанавливается фильтр. Перед ним может находиться счетчик расхода воды.

Для того чтобы было удобно снимать и чистить фильтрующее устройство, а также менять детали, важно в процессе монтажа прибора предусмотреть запорную арматуру — краны. Их желательно поместить перед фильтром и за ним.

Перед тем как выбирать фильтр, необходимо выяснить, на каком участке трубы планируется установка устройства—на горизонтальном или вертикальном. Учтите, не у всех производителей есть такие модели, которые одновременно подходят как для вертикального, так и для горизонтального монтажа. Что же касается самого процесса монтажа, то самостоятельно осуществлять его не следует. Но и «дорогого» специалиста вызывать вовсе не обязательно - подобная задача вполне по плечу и обыкновенному слесарю. Тем более что компания, где вы приобретаете оборудование, должна обязательно снабдить вас подробной инструкцией, где описано, что, как и где устанавливать.

Фильтрующий элемент вставляется в корпус, часто напоминающий колбу. Выбирая устройство, нужно знать, что фильтры для горячей и холодной воды имеют отличные друг от друга корпуса. Ведь «работают» они на разную температуру, а значит, изготавливаются из разных материалов. Так, для колбы под холодную воду вполне подойдет полимерный материал. А вот корпуса фильтров для горячей воды должны быть высокопрочными, поэтому делают их из бронзы, латуни, стали или армированного нейлона. Прибор, колба которого рассчитана на холодную воду, ни в коем случае нельзя устанавливать на горячий стояк. Зато фильтры для горячей воды пригодны также и для холодной, однако более дороги.

Если фильтры установлены на обеих трубах (горячей и холодной), промывать их нужно по очереди. Как часто это потребуется делать, зависит от качества воды и, разумеется, от состояния трубопровода в доме.

Характеристики некоторых магистральных фильтров механической очистки воды

Оптимальными можно считать полуавтоматические фильтры (~ $30). Они не имеют системы обратной промывки, зато у них есть специальный кран слива, позволяющий периодически удалять скопившуюся в отстойнике грязь. При промывке самоочищающихся фильтров следует к дренажному штуцеру подвести шланг, чтобы все отходы смывались в канализацию. Понять, когда пора промывать фильтр, очень легко: если давление в водопроводе упало, значит, время пришло.

Для более качественной промывки фильтров в квартирах лучше всего применять следующую схему.

к содержанию

Очистка воды

(из наставления по военно-инженерному делу)

1. Очистка воды в полевых условиях может включать обеззараживание — уничтожение болезнетворных микроорганизмов и осветление — удаление взвешенных частиц, придающих воде мутность.

Обеззараживание воды достигается кипячением ее в течение не менее 15 мин или чаще хлорированием (время контакта не менее 30 мин). Для хлорирования воды в небольших количествах (фляга, котелок) применяются таблетки, выдаваемые медицинской службой. Большие

количества воды хлорируются в табельных резервуарах, бочках или непосредственно в шахтных колодцах растворами хлорной извести или препаратами ДТС ГК, НГК. Эти вещества отличаются друг от друга различным содержанием активного хлора на единицу массы. В 100 г свежей хлорной извести содержится около 40 г активного хлора, а в ДТС ГК и НГК — 50 и 70 г соответственно.

Расход хлорирующих препаратов на обеззараживание воды принимается:

на резервуар РДВ-100 — 7,5 г хлорной извести, или 6 г ДТС ГК, или 4 г НГК; на резервуар РДВ-5000— 375 г хлорной извести, или 300 г ДТС ГК, или 200 г НГК; на 200-л бочку—15 г хлорной извести, или 12 г ДТС ГК, или 8 г НГК.

Воду в шахтном колодце хлорируют за 4—6 ч до начала разбора, чаще всего вечером. При интенсивном разборе воды ее хлорируют дватри раза в сутки.

Годная к употреблению хлорированная вода должна иметь слабый привкус хлора. При отсутствии такого привкуса хлорирование повторяют. Если после хлорирования вода имеет резкий запах и сильный привкус хлора, ее фильтруют через 30-см слой активного угля.

Обеззараживают воду под контролем представителя медицинской службы.

2. Осветление воды достигается отстаиванием и фильтрованием.

Отстаивание — первый этап процесса осветления воды. Применяют его для удаления крупных взвесей выдерживанием воды в покое. Для ускорения и повышения эффективности отстаивания применяют коагулянт — раствор сернокислого алюминия. Для очистки воды дозу коагулянта принимают из расчета 300 мг на 1 л. В качестве отстойников используют резервуары РДВ-100 или подручные емкости.

Для осветления воды фильтрованием ее после отстаивания пропускают через фильтры из подручных материалов (рис. 1) или через табельные фильтры.

Для устройства фильтров из подручных материалов могут использоваться чистые водонепроницаемые бочки, баки, ящики, заполняемые фильтрующим материалом — речным песком, плотной тканью, активным углем.

Основным табельным средством для очистки воды является тканево-угольный фильтр ТУФ-200 производительностью 0,2—0,3 м3/ч.

В состав комплекта ТУФ-200 входят фильтр, ручной насос, резервуары для воды РДВ-100, брезентовые ведра, фильтрующие материалы и реагенты, запасные части и инструмент.

Для очистки воды от естественных загрязнений исходную воду наливают в отстойники (резервуары) 2; туда же добавляют коагулянт — сернокислый алюминий в количестве 30 г на каждый резервуар и вливают 60 см3 5% раствора хлора. По истечении требуемого по режиму времени контакта обеззараженную и частично осветленную воду подают насосом 3 на фильтр 4.

Проходя через тканевый мешок и активный уголь, вода полностью осветляется и дехлорируется, после чего по патрубку она поступает в резервуар 5.

После 4—6 ч работы тканевый мешок промывают или заменяют новым.

Для очистки воды от радиоактивных и отравляющих веществ фильтр ТУФ-200 развертывают по такой же схеме. В фильтр вместо мешка и