Тема 6. Очисні споруди малих населених пунктів.
Створення у малих населених пунктах підприємств і багатоповерхових житлових та громадських будинків потребує одночасного, а точніше, попереджуючого вирішення питань водовідведення і очистки стічних вод.
Враховуючи порівняно невеликі обсяги стічних вод, очисні споруди, що створювалися в малих населених пунктах, були орієнтовані на застосування біофільтрів з вторинними відстійниками та муловими майданчиками і на устаткування заводського виробництва, так звані КУ (компактні установки) з примусовою аерацією, які випускалися продуктивністю від 12 до 700 м3/добу. Термін експлуатації таких очисних споруд, як правило, не перевищує 15 років, після чого вони потребують реконструкції або заміни. Експлуатація очисних споруд потребує кваліфікованого персоналу та постійних витрат електроенергії. Перебої з подачею електроенергії, недбала експлуатація, відсутність своєчасного ремонту окремих частин очисних споруд призвели майже повсюди до їх повного руйнування.
В малих населених пунктах, де очисні споруди вийшли з ладу, стічні води по системам водовідведення або за рельєфом потрапляють в пониззя місцевості, утворюючи ставки-накопичувачі, які являють собою значну небезпеку для довкілля. Нечистоти з багатоповерхівок стікаються до вигрібних ям, відкіля їх видаляють асенізаційними машинами. Наявність вигрібних ям в будинках або в житлових кварталах дуже несприятливо впливає на санітарний стан населених пунктів.
В багатьох країнах з середини ХХ століття для очищення стічних вод малих населених пунктів набули поширення очисні споруди фітотехнології, в яких вдало об’єднані процеси біологічної очистки з природною аерацією і процеси самоочищення вод. Такі очисні споруди мають назви: біоплато, біоінженерні споруди, ботанічні майданчики, Constructed wetland, Reed bed, Artificial wetland, тощо.
Біоплато (рис. 4.31) складається з одного або декількох фільтраційних та поверхневих блоків, розташованих за ухилом місцевості таким чином, щоб забезпечити самопливний перетік води, що очищається, з одного блоку до іншого.
Рис. 4.31 – Схема біоплато
А – фільтраційне біоплато; Б – поверхневе біоплато.
1 – подача води на очищення; 2 – відстійник; 3 – осад; 4 – розподільний трубопровід; 5 – протифільтраційний екран; 6 – рослинний грунт; 7 – пісок; 8 – щебінь; 9 – дренаж; 10 – вища водна рослинність; 11 – кам'яне накидання; 12 – очищена вода.
Фільтраційний блок біоплато, схожий за конструкцією та функціонально з біофільтром, являє собою земляну ємкість, яка завантажується щебенем, гравієм, піском або іншим фільтруючим матеріалом шаром загальною товщиною 0,6-0,7 м.
На проникливих підгрунтях ця земляна ємкість облаштовується протифільтраційним екраном з поліетиленової плівки або м’ятої глини. Вода, що очищається, подається на поверхню фільтраційного блоку, проходить крізь фільтруюче завантаження, що обросло біоплівкою, і за допомогою дренажної труби потрапляє на наступний фільтраційний або поверхневий блок біоплато.
Поверхневий блок біоплато – це спланована за ухилом місцевості, витягнута у довжину ділянка, засаджена вищою водяною рослинністю. Як поверхневе біоплато може бути використана природна болотиста ділянка, що включена до складу очисних споруд.
Склад стічних вод, що поступають на біоплато після попередньої очистки, не повинен перевищувати по БСК5 – 400 мг/л, по завислих речовинах – 150 мг/л.
Очищення стічних вод на спорудах біоплато відбувається завдяки:
фільтрації крізь пористе завантаження;
життєдіяльності мікроорганізмів біоплівки, яка формується на поверхні фільтруючого матеріалу та занурених у воду стебелинах рослин (перифітон);
детриту, шар якого утворюється по дну блоків з відмерлих рослин та мікроорганізмів;
водоростям та кореневій системі вищої водяної рослинності, що розростається як на поверхневих блоках, так і на фільтраційних.
Фільтруюче завантаження забезпечує видалення з води найдрібніших частинок, що залишилися після проходження механічної очистки.
Мікроорганізми біоплівки, перифітону та детриту забезпечують деструкцію органічних сполук, включаючи нафтопродукти.
Водорості та коренева система вищої водяної рослинності поглинають сполуки азоту і фосфору, розчинені мінеральні речовини, іони металів з утворенням комплексних сполук, що не розчиняються у воді.
Угруповання грибкових, що розповсюджені в детриті, виділяють у воду речовини, токсичні для хвороботворних мікроорганізмів, що забезпечує знезараження води.
Загальний час проходження крізь споруди біоплато стічних вод становить від 4 до 10 діб. Для забезпечення повільної течії води очисні споруди біоплато мають ухил дна – 0,005.
Ефективність очистки стічних вод на біоплато становить по БСКповн – 98%, завислих речовинах – 95%, сполуках азоту – 70%, сполуках фосфору – 60%, нафтопродуктах – 99%, фенолах – 95%, патогенних мікроорганізмах – 99,8%, мінеральних солях – 15%, роданідах, ціанідах, іонах металів – 30%.
Для висадження на біоплато використовують місцеві види вищої водяної рослинності: очерет (Phragmites Trin), рогіз (Typha L.), комиш (Scirpus L.), лепеху (Acorus L.), осоку (Carex L.) тощо.
Кращий період пересадження рослин на біоплато з найближчої болотистої ділянки – квітень-травень, але пересадження можна робити до самого жовтня.
Оптимальна щільність при висадженні вищої водяної рослинності становить 10-12 стеблин на 1 м2. Рослини, висаджені у квітні – травні, набувають зрілості за 3-4 місяці, їх щільність сягає до декілька десятків стеблин на 1 м2.
Можливо також висадження на біоплато деревно-чагарникової рослинності у вигляді верби (Salix fragilix), вільхи (Alnus glutinosa) зі щільністю 1 рослина на 2-3 м2 та верболозу (Salix Sp.) зі щільністю 1-2 стебла на 1 м2.
Вища водяна рослинність забезпечує ефективну дезодорацію стічних вод, що дозволяє значно скоротити розміри санітарно-захисної зони очисних споруд біоплато.
Поверхня біоплато повинна бути постійно заповнена водою на глибину 0,1-0,5 м. Узимку, при мінусових температурах повітря, глибина води підвищується на 0,5 м і після утворення крижаного покриву знов знижується до попереднього рівня. Утворений таким чином крижаний дах забезпечує підтримання температурного режиму, достатнього для здійснення процесів очистки.
Очисні споруди біоплато тривалий час працюють без капітального ремонту при мінімальній чисельності експлуатаційного персоналу.
Мініочисні споруди. У зв'язку з поширенням в останні роки котеджного та дачного будівництва набули розповсюдження мініспоруди для очистки невеликих обсягів господарсько-побутових стічних вод продуктивністю від 1 до 100 м3/добу і більше. Такі споруди здійснюють очистку стічних вод за принципом примусової аерації і об'єднують в одному блоці механічну та біологічну очистку, включаючи відокремлення крупних включень, завислих речовин, відпрацьованого активного мулу, а також знезараження очищених стічних вод за допомогою УФ-випромінювання.
Склад стічних вод, що пройшли очистку на мініспорудах, повністю відповідає вимогам «Правил охорони поверхневих вод від забруднення». Особливістю конструкції мініочисних споруд є повна автоматизація всього технологічного процесу очистки. Споруди виготовляються з міцних тривких матеріалів, що майже не зазнають корозії. Системи автоматичного регулювання технологічного процесу очистки, насосне та інше механічне обладнання відрізняються надійністю та довготривалістю. Фірми-виробники мініочисних споруд забезпечують їх монтаж, наладку, поточний ремонт і експлуатацію.
Однією з проблем, що стримує широке впровадження мініочисних споруд, є невизначеність відведення очищених стічних вод. Найбільш простим і реальним способом водовідведення очищених стічних вод є скид їх до поверхневих водних об'єктів. Але це потребує створення каналізаційної мережі і, у більшості випадків, установку і експлуатацію насосного обладнання, що призведе до суттєвого подорожчання очистки стічних вод. Більш дешевим способом водовідведення є скид очищених стічних вод у фільтруючі траншеї або колодязі з наступною фільтрацією до підземних горизонтів. Такий спосіб водовідведення можливо застосовувати при наявності проникливих ґрунтів і відсутності у зоні впливу джерел питного водопостачання – свердловин, колодязів. Зовсім неможливе застосування такого способу водовідведення в межах території населених пунктів, бо це приведе до підтоплення місцевості та погіршення умов місцевого водопостачання.
При експлуатації мініочисних споруд у теплий період року, очищені стічні води можна повністю використовувати на полив зелених насаджень.