СОС - анх-инжиниринг
advertisement
СОС на базе АОС «Медуза» В последние годы в стране резко возросло строительство пригородных домов, коттеджей, а с учетом построенных дач, садовых домиков и т.п. пригородный жилой сектор составляет уже значительную величину. Все это ведет к интенсификации нагрузок на окружающую природную среду, что в свою очередь естественно вызывает ужесточение требований к исполнению природоохранного законодательства. За соблюдением природоохранных требований начинают следить не только инспектора, но и соседи. Жители пригородных поселков хотели бы жить, с одной стороны пользуясь всеми современными благами цивилизации и на природе, а с другой стороны, чтобы эксплуатация всех систем инженерного жизнеобеспечения отнимала бы как можно меньше сил, времени и денег. Особые проблемы возникают с эксплуатацией канализационных систем. В хорошо оборудованном загородном доме образуется большое количество сточных вод хозяйственнобытовых и фекальных. Их удаление, утилизация представляет проблему даже для специализированных служб, а уж тем более для отдельных граждан. Формируется рынок услуг по организации и обслуживанию очистных систем. Появились фирмы предлагающие решить эти проблемы. Предлагаются на выбор очистные системы с использованием различных способов обработки воды и утилизации отходов. Немного теории: Утилизация хозяйственно-бытовых и фекальных сточных вод осуществляется тремя основными способами. 1. Подключение к местной существующей канализационной системе. 2. Сбор сточных вод в какой либо емкости, и вывоз этих стоков специализированными организациями. 3. Создание локальных очистных сооружений (ЛОС) на месте – индивидуальных или групповых. У каждого способа утилизации имеются свои преимущества и недостатки. 1-й способ самый удобный, однако, не у всех есть возможность подключиться к местной системе канализации, да он и не самый дешевый. За подключение к местным сетям и дальнейшее обслуживание надо платить и довольно много. 2-й способ. На первый взгляд довольно прост, но он требует наличия местной хорошо отлаженной системы вывоза отходов и необходимость строительства большой приемной (накопительной) емкости и подъездных путей к ней. Кроме того при вывозе отходов неизбежно загрязнение прилегающей территории и распространение неприятных запахов. Для определения объемов приемной емкости можно исходить из следующего: в хорошо оборудованном инженерными системами доме (ванна, душ, посудомоечная машина и т. п.) расход воды составляет 125 – 350 л/сутки на человека, и может достигать 500 – 550 л. (СНиП 2.04.02 – 84). При этом образуется примерно такое же количество сточных вод. То есть надо вывозить до 15 м3 стоков на одного человека каждый месяц или «ужиматься» в водопользовании. 3-й способ. Строительство ЛОС: групповых или индивидуальных. Строительство групповых очистных сооружений экономически выгоднее индивидуальных, но всегда возникает масса проблем по достижению соглашения между будущими пользователями по строительству, эксплуатации и т.д. В связи с этим наибольшее распространение получают индивидуальные ЛОС. Хозяйственно-бытовые сточные воды – образуются при помывке людей (душ, ванная, баня), мытье посуды, мытье овощей, фруктов, мяса, рыбы, стирке одежды, мытье полов и т.п. – очень плохо или незначительно чистятся биологическими методами. Хозяйственно-фекальные сточные воды – образуются из выделений человека и животных – отлично чистятся биологическими методами. Суть процесса биологической очистки – это разложение органических загрязнений микроорганизмами. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов необходимо наличие органических и минеральных веществ с наличием определенных химических элементов. Основные элементы – это: углерод (C), кислород (O), водород (H), азот (N) и фосфор (P). Причем в определенном соотношении и в определенной форме. На каждые 10 мг/л БПКп сточных вод должно быть не менее 5мг/л азота и 1 мг/л фосфора. Кроме этих основных элементов должны присутствовать и другие элементы в небольших количествах и в удобоваримой для бактерий форме такие как: калий (K), сера (S), натрий (Na), хлор (Cl), кремний (Si), железо (Fe), магний (Mg), кальций (Ca) и др. Хозяйственно-бытовые сточные воды плохо усваиваются микроорганизмами. В них не хватает азота, а фосфор, находящийся в достаточно большом количестве в СПАВах (синтетические поверхностноактивные вещества – стиральные порошки, мыло, шампуни и т.д.), им недоступен. Кроме того, СПАВы угнетающе действуют на микроорганизмы, которые могут их разлагать только в небольших концентрациях. Поэтому хозяйственно-бытовые сточные воды необходимо смешивать с хозяйственно-фекальными сточными водами, в которых N и P имеются в достаточном количестве. СПАВы необходимо разбавить и выдержать во времени. Современные бытовые СПАВы обязательно должны быть биоразлагаемыми. Биохимическая разлагаемость – это разложение органических веществ под действием ферментов, производимых бактериями и другими микроорганизмами. Биоразложение протекает очень медленно, до нескольких суток, конечными продуктами являются вода (Н2О) и диоксид углерода (СО2). Смешанные, хозяйственно-фекальные и хозяйственно-бытовые называют просто хозяйственными сточными водами. Существует различные способы очистки хозяйственных сточных вод. На городских очистных станциях применяются физико-химические методы в сочетании с биологическими. Использование соответствующих методов очистки на каждом этапе обработки стоков может дать необходимый эффект. Однако, при разработке технологий для очистки бытовых сточных вод в небольших количествах, пришли к пониманию, что основным способом может быть только биологический метод. Иногда, как добавочные используются те или иные физикохимические способы – перемешивание, отстаивание, химическое окисление органических веществ и некоторые другие. ЛОС по очистке бытовых сточных вод работают в основном за счет использования биохимических и физических процессов протекающих в стоках. Эти процессы довольно хорошо изучены: они бывают аэробными (при поступлении кислорода извне) и анаэробными (без доступа кислорода извне), отсюда и ЛОС по принципу переработки подразделяются на два основных вида: аэробные и анаэробные. При анаэробных процессах энергию микроорганизмы получают за счет перераспределения атомов кислорода внутри органического вещества и структурных изменений самого вещества. На принципе использования анаэробного способа очистки разработаны различные виды ЛОС, обычно их называют септиками. Для ускорения процессов и повышения качества очистки их усиливают различными физическими процессами – отстаивание, переливы, перемешивание и т.д. Однако скорость переработки стоков в септиках все равно получается ниже, чем при аэробном окислении и, следовательно, требуются большие объемы очистных сооружений, примерно в 3 – 5 раз, при соответствующем увеличении стоимости емкостей. Качество очистки в септиках значительно ниже, чем в аэрационных ЛОС. Достигаемая степень очистки по такому основному показателю как БПКп, составляет 70 – 100 мг/л. При аэробных процессах 15 – 25 мг/л. Такая степень очистки недостаточна для сброса обработанных вод в водоемы. Так как для сброса в водоемы рекреационного водопользования, а также в черте населенных мест требуется 4 мг О2 /дм3 (СанПиН 2.1.5.980 -00), в водоемы предназначенные для питьевого водоснабжения эта норма еще более жесткая 2 мг О2 /дм3. Доочистка стоков до требуемых нормативов возможна или при использовании специализированных технологических методов очистки на больших очистных сооружениях, или при длительных процессах, протекающих в открытых водоемах (биопрудах), где в процессах очистки участвуют высшие растения (камыш, осока, рогоз, водоросли и т.п.) и многоклеточные животные (черви, коловратки личинки насекомых и т.п.), или в фильтрационных полях. Где стоки сбрасывают на большие площади – поля орошения. Вода профильтровывается вглубь почвы. На поверхности создаются идеальные условия для жизнедеятельности микроорганизмов и высших животных, здесь происходит основная очистка стоков. Почвенные бактерии разлагают то что проникло вглубь земли. На таких полях сажают специальные растительные культуры, которые участвуют в процессе переработки стоков. Все это требует больших земельных пространств и времени. Такие поля называются фильтрационными. Создать такие условия на небольших ЛОС практически невозможно. В связи с чем, рекомендуется сбрасывать очищенные на ЛОС стоки в дренажные или поглотительные канавы. В земле почвенные бактерии произведут окончательную доочистку этих стоков. Законодательных ограничений на сброс сточных вод в дренажные канавы не существует. После септика стоки надо направлять только на поля фильтрации относительно большого размера (15 – 20 м2/м3 стоков в сутки). Причем эти размеры зависят от свойств грунтов – в песчаных меньше, в глинистых больше. Для монтажа требуется специализированная дорогостоящая техника, для которой нужно пространство для маневрирования и т.д. Главное преимущество очистки при использовании анаэробных процессов – они не требуют источников энергии извне. Особенно если есть возможность организовать естественный сток очищенной воды. В этом случае им не страшны перебои с электроэнергией и т.п. Другим важным преимуществом является их возможность переносить большие залповые сбросы и относительная простота в обслуживании. При переработке стоков на биологических очистных сооружениях в любом случае (аэробный или анаэробный способ) образуются осадки. Это отмерший ил и нерастворимые вещества, содержащиеся в воде. В сумме образуется 20 – 30 г на человека в сутки при аэробном способе очистки и в 3 – 5 раз больше при использовании анаэробных методов очистки. Кроме этого в септике со временем образуется фекальный камень, который очень сложно удалить. Он начинает занимать все больше места в емкости, уменьшая ее рабочий объем, что приводит к ухудшению качества очистки воды. В ЛОС основанных на аэробных методах очистки, одной из основных проблем является насыщение воды кислородом. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов требуется наличие в воде кислорода в количестве 2±0,4 мг/л. При меньшем количестве кислорода аэробные микроорганизмы начинают замедлять свои жизненные процессы и даже впадать в состояние цисты. Организмы при этом как бы окукливаются и прекращают свою жизнедеятельность, пережидая неблагоприятное для себя состояние окружающей среды. Некоторые виды микроорганизмов вообще погибают. При большем содержании кислорода в воде скорость биохимических процессов у микроорганизмов увеличивается незначительно и, следовательно, поддержание более высокого содержания кислорода в воде ведет только к перерасходу энергии. В настоящее время разработаны промышленные методы для биологической очистки воды с наличием в ней высокого содержания кислорода – окситенки, но применение их в ЛОС затруднительно, довольно сложная технологическая схема и приборное оформление. Хотя эта технология и приводит к сокращению объемов очистных сооружений в 2 – 3 раза. Процесс насыщения воды кислородом воздуха в ЛОС применяется в основном двух видов: струйный и пневматический. При струйном процессе воздух принудительно засасывается в эжектор за счет давления развиваемого насосом, а затем перемешивается в эжекторе с водой за счет его конструктивных особенностей. В емкость выбрасывается водовоздушная смесь, в которой воздух находится в растворенном состоянии и в виде мелкодисперсных пузырьков в воде. Суть компрессорного процесса заключается в том, что компрессор подает сжатый воздух в воду через специальные устройства – перфорированные трубки, пленки, пористые материалы и т.д. Пузырьки воздуха при всплытии через толщу воды растворяются в ней, насыщая еѐ кислородом. Процесс этот довольно медленный – за счет естественной диффузии кислорода на границе раздела фаз. Для повышения коэффициента растворения кислорода, пузырьки воздуха стараются получить как можно меньше – меньше скорость всплытия и, следовательно, больше время нахождения пузырька в воде и больше суммарная поверхность пузырьков – границы раздела фаз. Но это ведет к усложнению системы ввода воздуха, ее удорожанию и более быстрому износу (биозарастание отверстий воздушных диспергаторов и механическое разрушение). За время нахождения пузырька воздуха в воде, успевает раствориться в лучшем случае 6-10% кислорода. И хотя кпд компрессора достигает 60-70%. Общий кпд составляет всего 4 – 7 %. При струйном методе кпд насоса составляет 20-30%, но коэффициент растворения кислорода в воде составляет 70-90%. Воздух растворяется и перемешивается в специальной смесительной камере, и из эжектора выходит уже перемешанная водовоздушная смесь. В результате общий КПД использования электроэнергии при струйном методе примерно в 2 – 4 раза выше, чем при пневматической подаче воздуха. Недостатком этого процесса является то, что через насос прокачиваются загрязненные сточные воды, в которых находятся всевозможные взвешенные вещества. Главная проблема это защитить насос и эжектор от попадания в них длинноволокнистых веществ (нитки, волосы и т.п.), которые могут привести к засорению насоса и эжектора. Для защиты от них на насос ставятся сменные фильтры, а на эжектор обратный клапан (резиновый ниппель). Очистные сооружения, работающие с использованием аэробного процесса, подразделяются на аэротенки и биофильтры. Аэротенки – биологические процессы происходят в толще воде. Основная масса микроорганизмов находится в воде в виде так называемого активного ила. В биофильтрах основная масса микроорганизмов расселяется на различных предметах, находящихся в воде. Аэротенки и биофильтры отличаются по организации процесса очистки. В силу относительно небольших размеров, аэротенки, используемые для очистки бытовых сточных вод, отводимых от коттеджей, поселков, малоэтажных построек, работают по принципу аэротенков-смесителей. Используется, в основном, два метода очистки: продленной аэрации (полного окисления) и аэробной стабилизации избыточного активного ила. По конструктивному исполнению они представляют аэротенки-отстойники. Главной проблемой является правильная организация всех фаз технологического процесса в ограниченном объеме. Так как процесс многоступенчатый, то для его организации требуется довольно сложная система управления, с большим количеством всевозможных датчиков. Это увеличивает вероятность сбоя системы, выход из строя датчиков или системы управления, что приводит к необходимости постоянного повышенного контроля за работой системы. В биофильтрах возникают сложности с равномерным обеспечением микроорганизмов постоянным притоком сточной воды и кислорода. В случае нарушения этих условий микроорганизмы гибнут и в этих местах появляются группы анаэробных микроорганизмов. Внешне это проявляется в том, что в этих местах появляется слизь – колонии нитчатых водорослей, которые затрудняют доступ питательных веществ и кислорода к другим группам микроорганизмов. При проектировании очистного сооружения на участке возникает вопрос, что строить септик или аэратор, ведь все равно надо дочищать стоки после очистки. Из анализа существующих схем очистки можно сделать некоторые выводы. Если объем стоков небольшой до 2 – 3м3, а размеры участка позволяют разместить септик объемом 6 – 10 м3 и дренажную канаву длиной 20 – 25 м (на суглинистых грунтах), причем все это при глубоком залегании грунтовых вод – не менее 3 м. Далее, для очистки септика – откачки осадка, необходим подъезд специального автотранспорта. Монтаж должен осуществляться только спецтехникой. Одного бетона, для предохранения от всплытия септика таких размеров, требуется 10 – 12 м3 с соответствующим объемом земляных работ. Но установив септик и заключив договор с организацией, которая будет периодически вывозить осадок, Вы можете спокойно жить на участке 10 – 15 лет, не зная забот. Вам необходимо только следить за работой откачивающего насоса и, чтобы вовремя вывозили осадок. Септикам не страшны залповые сбросы, даже перебои с электроэнергией на короткие (сутки, двое) периоды не опасны. При невозможности соблюдения всех этих условий, необходимо применять другую технологию очистки. Например, большие объемы сброса, небольшой участок, затруднен подъезд спецтехники и т.п. В таком случае необходимо применять методы очистки, основанные на более интенсивной переработке отходов – а именно аэробные технологии. При этом размеры самого очистного сооружения уменьшаются в разы, уменьшаются размеры дренажной канавы в два – три раза, за счет лучшего качества очистки стоков, значительно уменьшается количество осадков. Но в этом случае у Вас на участке появляется сложная технологическая система, которая зависит не только от качества изготовления на заводе и квалификации монтажников, но и от условий эксплуатации. Анализ рынка существующих ЛОС. На дачных и садовых участках издавна вырывали обычные выгребные ямы, куда сливали все жидкие отходы. Яма заполнялась, ее закапывали и вырывали новую. Затем стали строить ж/б колодцы и резервуары. Их чистили с помощью ассенизационных машин. Но это не решило всех проблем связанных с очисткой и утилизацией стоков, так как объем сточных вод увеличился в разы. В последние годы на рынке появились различные типы ЛОС промышленного производства. Первыми стали обычные септики, но в принципе это те, же колодцы, со всеми их достоинствами и недостатками, как описано выше. Типичными представителями таких локальных очистных сооружений являются установки "Uponor Sako" и "Кедр". Система "Uponor Sako" состоит из трех последовательно соединенных камер изготовленных из полиэтилена низкого давления, в которых происходит первичная очистка. Стоки самотеком поступают из камеры в камеру и постепенно освобождаются от взвешенных частиц. В результате тяжелые фракции накапливаются на дне в виде осадка, а жиры и масла всплывают. По мере протекания воды через последнюю камеру из нее удаляются оставшиеся твердые вещества, способные помешать процессу дальнейшей очистки. После прохождения этих трех камер частично очищенные стоки поступают либо на поле поглощения, где очистка происходит в слое щебня и окружающих его слоях грунта, либо на поле фильтрации, где воды фильтруются и очищаются в искусственном гравийно-песчаном фильтре. Установка "Кедр" имеет сходный принцип работы, но, при этом, моноблочную конструкцию, изготовленную из пластика. Вот краткое описание работы "Кедра". Сначала стоки из дома поступают в первую камеру этого септика, выполняющую функцию отстойника, где все твердые, оседающие фракции скапливаются на дне в виде осадка. После освобождения воды от грубых механических примесей она самотеком через вертикальную щель поступает во вторую ступень установки, где происходит отстаивание и осветление сточных вод. Требования к улучшению качества очистки привели к созданию так называемых SBRреакторов периодического действия (sequencing batch reactor). Теоретически процесс очистки стоков в SBR-реакторе принципиально отличается от традиционных аэрационных сооружений, используемых в централизованных системах канализации, только тем, что процесс биологической очистки происходит последовательно в одной единственной емкости. К локальным очистным сооружениям с более глубокой биологической очисткой относятся "BIOTAL", "Тверь", "Топас" и др. Рассмотрим подробнее принцип работы некоторых ЛОС. Начнем с "BIOTAL". Установка "BIOTAL" представляет собой три последовательно соединенные SBR реактора. Технология установки устроена таким образом, что обрабатываемые сточные воды, протекая от первого до третьего SBR реактора, проходят в каждом из них полный цикл биологической очистки. При этом возвратный активный ил, постоянно циркулирующий между реакторами, разделен на четыре циркулирующих потока: стабилизированный ил удаляется из системы на обезвоживание, старый активный ил направляется в первый, по ходу движения, SBR реактор обработки сточных вод. Более молодой активный ил направляется во второй SBR реактор, а ил с хлоросодержащим осадком из третичного отстойника, выполняющего одновременно роль контактного резервуара, направляется в приемную камеру. Этим достигается поэтапная адаптация микроорганизмов активного ила с поэтапным разбавлением сточных вод возвратными активными илами по ходу их движения от первого до третьего SBR реакторов. При отсутствии поступления сточных вод, установка "BIOTAL" автоматически переходит в первый (через 1 час - 60% экономии) и во второй (через 24 часа - 80% экономии) экономичные режимы. Это позволяет сократить расход электроэнергии и продлить срок службы оборудования, но может произойти ухудшение качества очистки воды. Другим широко известным ЛОС, является "ТОПАС". Установки модельного ряда "ТОПАС" выполнены в цельнонесущем пластиковом корпусе. Для их изготовления используется вспененный интегральный трехслойный листовой полипропилен, первоначально его завозили из Чехии. Этот полипропилен содержит внутри пузырьковый слой, который влияет на упругость листов и их термозащиту. Вот краткая схема работы ЛОС "ТОПАС". Сначала сточные воды поступают в накопительный резервуар, в котором происходит усреднение залповых сбросов. Из накопительного резервуара неочищенные сточные воды с помощью эрлифта (мамут-насоса) поступают в аэротенк, в котором происходит биологическая очистка с помощью активного ила. Смесь вод и активного ила, подвергнутая очистке, перекачивается с помощью мамутнасоса вторичного отстойника в успокоительный цилиндр вторичного отстойника. Ил отстаивается, опускается на дно вторичного отстойника и возвращается обратно в аэротенк. Очищенная вода после отстаивания попадает в выходную магистраль установки. В этом случае речь идет о классической непрерывной аэрационной системе с накопительным резервуаром. При недостаточном количестве стоков, когда уровень в накопительном резервуаре достигает заранее установленного минимума, срабатывает поплавковый переключатель, который включает компрессор обратного цикла и переключает станцию в фазу рециркуляции (обратный цикл). В этой фазе производится аэрация накопительного резервуара и откачка из аэротенка насосом в стабилизатор активного ила, где происходит разделение активного ила на фракции (легкий наиболее активный ил направляется вместе с отстоявшейся водой обратно в накопительный резервуар, а более тяжелый старый ил оседает вниз стабилизатора). Когда жидкость в накопительном резервуаре достигнет верхнего уровня, срабатывает поплавковый переключатель, который включает компрессор прямого цикла и станция работает в режиме прямого тока жидкости. К повышению уровня в накопительном резервуаре может приводить и приток неочищенной воды, таким образом, время фазы рециркуляции уменьшается пропорционально количеству вновь поступающей неочищенной воды (в случае отсутствия притока неочищенной воды время фаз примерно одинаково). Таким образом, в ходе работы станции автоматически происходит удаление активного ила и поддержание его концентрации на уровне, необходимом для оптимальной очистки. Сбой системы управления (электроники) приведет к выходу системы из строя, вызову представителя фирмы и перезапуску ЛОС. Главная проблема при использовании в качестве очистного сооружения SBR-реактора состоит в том, что при малых размерах сохранить наличие всех функциональных систем. В результате объемы всех камер сделаны с минимальным запасом, следствием чего является крайняя чувствительность к изменениям физико-химического состава и объему сбрасываемых стоков. Отсюда и такой большой перечень ограничений на сброс стоков – что туда можно бросать, сливать и в каких количествах. Можно сказать, что ЛОС такого типа могут очищать только хозяйственно-фекальные стоки, в крайнем случае, с небольшой добавкой хозяйственно- бытовых стоков (не более 20 – 30 % от объема хозфекальных стоков). Иначе активный ил может просто погибнуть и ЛОС выйдет из строя. Ее придется чистить и перезапускать. Другим следствием минимизации размеров необходимость четкого соблюдения технологического регламента в работе установки и соответственно дополнительная сложность системы управления работой данной системы, наличие большого количества датчиков, точность установки переливов, соблюдение необходимых уровней в камерах и т.д. Данные системы работают в очень узком диапазоне по производительности. Им необходимо определенное количество органических веществ. В противном случае их работа нарушается. Выход на режим, при недостатке органических веществ, может затягиваться на месяцы. В тоже время даже уже нормально работающие очистные сооружения могут выйти из режима из-за залпового сброса стоков, отличных от обычных по своим физико-химическим свойствам, причем не обязательно каким-то особенно вредным по своему химическому составу. Достаточно нарушить температурный режим. Например, СанПиН 2.1.5.980 – 00 утверждает, что температура воды в водоеме при залповом сбросе не должна повышаться более чем на 30С. Это ограничение связано с жизнедеятельностью микроорганизмов. Одним из узких мест этих ЛОС является необходимость в размещении компрессора недалеко от потребителя. Так как подача сжатого воздуха на большие расстояния ведет к значительным потерям давления и неспособности компрессора выполнять свои функции. Расположение его в непосредственной близости от емкости или в ней самой, ведет к возможности попадания воды в компрессор и выхода его из строя в результате затопления очистных по каким-то причинам (весенний паводок, авария и т.п.). Если дорогие импортные (японские) компрессоры (примерно четверть стоимости установки) еще могут выдержать такие воздействия (естественно с сушкой, переборкой), то отечественные или китайские полностью выходят из строя. При рассмотрении вопроса о возможности использовать ту или иную систему с юридической точки зрения производители многих ЛОС предъявляют СанитарноЭпидемиологическое Заключение. Однако, если прочитать его внимательно, оказывается, это заключение дано на то, что сама установка соответствует санитарным нормам, но не очищаемая ею вода. И это естественно правильно, так как по действующему законодательству, разрешение на эксплуатацию очистных сооружений, может быть выдано только после того, как они введены в эксплуатацию, а СЭС проанализирует работу очистных сооружений, возьмет пробы очищенной воды, проведет соответствующие анализы и даст заключение о соответствии данных очистных требуемым нормативам. Естественно предварительно надо получить согласование на проект во всех соответствующих инстанциях. В действительности установка одна, а условия эксплуатации везде разные. Это разрешение не требуется, если владелец будет сбрасывать очищенную воду в дренажную канаву на своем участке. Разрешение на сброс от СЭС требуется только в том случае, если владелец очистных решит сбрасывать стоки в поверхностные водоемы различного назначения или на рельеф местности, в пределах населенного пункта или в реакционных зонах. Но кроме СЭС в этом случае надо получить разрешение и от других местных органов (администрации, природоохранных органов и т.д.), а главное соседей по участку. Принцип работы СОС Проведя анализ существующих ЛОС, кратко описанный выше, нами была предложена своя Система Очистки Стоков (СОС). При разработке которой мы использовали достоинства анаэробного и аэробного методов очистки и по возможности, на бытовом уровне, устранили присущие им недостатки. Была сделана попытка использовать уже существующие емкости и колодцы на участках. От септиков позаимствована довольно большая приемная емкость, позволяющая не боятся больших залповых сбросов с физико-химическими свойствами, отличными от находящихся уже в приемной емкости стоков. В отличие от септиков добавлена аэробная очистка стоков. При разработке СОС были учтены такие необходимые свойства системы как: -возможность очистки имеющихся сооружений от образовавшихся в них окаменевших осадков. -простота конструкции, ее монтажа и дальнейшей эксплуатации. -минимальная единовременная стоимость при покупке и низкий уровень затрат в последующей эксплуатации. -возможность существенного изменения производительности в целом как на увеличение, так и на уменьшение, без капитальной перестройки уже существующих очистных сооружений. -возможность монтажа собственными силами. -надежность работы системы при разных неблагоприятных условиях в любое время года, возможность самовосстановления. -большая длительность работы системы без наблюдения человеком. -стойкость материалов к агрессивной среде эксплуатации. За основу принята следующая технологическая схема: 1 этап – усреднение стоков, выравнивание их физико-химических свойств. 2 этап – обработка стоков с целью удаления вредных примесей. 3 этап – осветление стоков методом отстаивания. 4 этап – удаление очищенной воды в дренажные и поглотительные канавы. 5 этап – доочистка воды в грунте. 6 этап – удаление иловых осадков из емкостей. 7 этап – дезинфекция осадка и его дальнейшая утилизация. Основными элементами системы являются: три емкости (усреднения, очистки, осветления), иловая яма, дренажная канава, активизатор очистки стоков типа «Медуза» (см. описание ниже), насос для откачки очищенной воды, а также система трубопроводов и др. вспомогательные элементы. Первая емкость – емкость для приема и усреднения всех стоков, поступающих на очистку – представляет собой небольшой септик. Размещается недалеко от коттеджа (источника сточных вод). Трубопровод из здания должен выходить на глубине не менее 70 см. от верха трубы до поверхности земли (СНиП 2.04.03 – 85). При расположении трубопровода на меньшую глубину он должен быть защищен от промерзания и повреждения наземным транспортом. Канализационный трубопровод должен иметь уклон 0,8 – 3% (0,8 – 3 см на 1 м). Диаметр трубопровода от 100 мм до 150 мм. На всей протяженности трубопровода не должно быть ложбин, где могла бы накапливаться сбрасываемая жидкость. Это приводит с одной стороны к заторам, а с другой к перемерзаниям в зимнее время, при небольшой глубине залегания трубопровода. Вход в очистные сооружения должен располагаться на глубине исключающей промерзание трубопровода. Канализационные колодцы могут изготавливаться из железобетонных колец или из пластиковых емкостей. Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки. Колодцы из железобетонных колец дешевле, проще монтируются, но их можно устанавливать в местностях, где грунтовые воды залегают далеко от поверхности земли (3 м и более). При более высоком уровне грунтовых вод необходимо устанавливать пластиковые емкости и герметизировать все соединения. Пластиковые емкости дороже, при монтаже больший объем земляных работ. Кроме того необходимо устанавливать ж/б плиту, или другие приспособления, для крепления емкости и защиты ее от всплытия. Так как первая емкость является самой большой, то при строительстве канализационных колодцев из ж/б колец используется это обстоятельство следующим образом. Первый колодец делается из колец диаметром 1500 мм (например, КС 15-9), второй из колец диаметром 1200 мм (КС 12-10), а третий из колец диаметром 1000 мм (КС 10-9) (везде внутренние диаметры). При транспортировке кольца вставляются одно в другое. В результате снижаются транспортные расходы. Размеры первой емкости определяются из условий водопотребления, 300 л. на человека, но не менее 1000 л. Это позволяет увеличить объем залпового сброса до 500 л. и более. Из первой емкости вода по прямому патрубку перетекает во вторую емкость. Образующиеся в первой емкости газы также перетекают во вторую емкость и через вентиляционную трубу выбрасываются в атмосферу. Во второй емкости происходят основные процессы очистки. Был выбран совмещенный вариант аэротенк – биофильтр. Основной объем воды в емкости работает по принципу аэротенка. В приповерхностном слое размещается биофильтр. Этот технологический прием использован ввиду того, что всплывающие жировые и белковые вещества очень трудно окисляются и при использовании только метода аэротенка они остаются не разложившимися в течение длительного промежутка времени. В SBR реакторах их приходится просто отфильтровывать и удалять вместе с осадком. Для организации процесса очистки по «аэротенковому способу», установка работает в прерывистом режиме. В момент включения насоса биологический ил в виде хлопьев под действием струи из эжектора взмучивается и заполняет весь объем емкости. За счет своей высокоразвитой поверхности он адсорбирует на ней всевозможные загрязнения, находящиеся в толще воды. Затем, во время перерыва в работе насоса, ил начинает постепенно оседать, при этом микроорганизмы перерабатывают всю органику, которая адсорбировалась на иле. Затем все повторяется. Такая организация процесса позволяет активному илу постоянно находиться в работе. Мертвый ил, как более тяжелый, постепенно накапливается в нижней части емкости. Так как в воде постоянно присутствует достаточное количество кислорода, то гниения не происходит. В этой зоне появляются другие формы микроорганизмов, поедающие ил. Размеры емкости позволяют это. Тем самым происходит доочистка сточных вод и уменьшение образования мертвого ила. Верхний, приповерхностный слой емкости, работает как биофильтр. В нем размещается носитель для микроорганизмов – синтетические волокна. Синтетические волокна служат своеобразным препятствием на пути загрязнений к насосу. В результате микроорганизмы, разместившиеся на этих синтетических носителях, постоянно омываются свежей порцией сточной воды. Стоки несут с одной стороны, массу органических веществ, а поднимающиеся снизу пузырьки воздуха, порцию кислорода. Количество и размер синтетических волокон подобран таким образом, чтобы обеспечить достаточно места для размещения микроорганизмов, а с другой стороны не допустить их слипания в единый комок, в котором могут начаться процессы гниения и брожения. На волокнах налипают частички жира белковых веществ и т.п. элементы. К ним же прикрепляются пузырьки воздуха, и это обеспечивает поступление кислорода и продуктов питания микроорганизмам и во время перерывов в работе насоса. Продлевая тем самым процесс активного потребления органических веществ. В то же время мы можем сократить время работы насоса – уменьшить расход электроэнергии и увеличить срок службы насоса. На основе этих идей был разработан активизатор очистки стоков (АОС) «Медуза», который и размещается во второй емкости (описание АОС см. далее). Из второй емкости стоки перетекают в третью по трубопроводу небольшого диаметра, достаточно 20 – 25 мм. Трубопровод делается в виде латинской буквы «h». Патрубок должен забирать воду с глубины примерно 60 – 80 см. Верхний конец его выходит на поверхность воды, чтобы в нем не образовывались воздушные пробки (см. строительную схему). Выход в третью емкость делается на глубине 90 – 150 см. В третью емкость вода поступает еще достаточно накислороженная, и биохимические процессы здесь еще продолжаются. Стоки как бы выстаиваются, ил оседает, происходит осветление воды. Для откачки очищенной воды используется простой дренажный насос с датчиком уровня (лягушкой). Насос откачивает очищенную воду, по мере поступления. Уровень воды в третьей емкости поддерживается ниже, чем в первых двух. То есть, насос откачивает воду только из третьей емкости, не влияя на работу первых двух. Вода поступает в третью емкость ниже уровня, на котором расположен насос. В результате, при подъеме уровня воды, насос откачивает воду из верхних слоев, где она уже успела отстояться. Дренажную канаву размещают на небольшом расстоянии от последнего колодца. Ее глубина обычно бывает не больше 1 метра. В плане это трапеция. Ширина малого нижнего основания 40 – 60 см, большого 100 – 120 см. Длина зависит от количества сбрасываемых стоков, примерно 5 метров на каждый кубометр/сутки сбрасываемой воды. Причем протяженность зависит в значительной мере от грунта, где она проложена. В песчаных грунтах можно уменьшить длину, в глинистых необходимо увеличить. В дренажную канаву засыпают песок (1/5 – 1/4 высоты), укладывают старые стебли малины, смородины, других кустарниковых растений на 2/3 высоты и засыпают грунтовой землей. Когда траншея перестает принимать стоки (обычно 7 – 15 лет), ее выкапывают. Грунт используют как удобрение, а канаву заполняют вновь (см. строительную схему). Удаление осадка производиться следующим способом. Осадок из всех емкостей фекальным насосом откачивается в дренажную яму (см. строительную схему), выкопанную недалеко от канализационного колодца. Объем ямы примерно 400 – 600 л. Вода уходит в песок и по дренажной канаве возвращается в емкость, а осадок остается и перегнивает. Через три – пять недель перепревший осадок уже можно использовать в качестве удобрения. Во время перегнивания, особенно если яму накрыть листом железа, и она находится на открытом месте, под солнечными лучами, то в ней температура поднимается до 50 – 60 0С и даже выше. При такой температуре гибнут личинки всех паразитов (червей, глистов и т.п.), гибнут также и все разносчики болезней, таким образом, перегнивший осадок дезинфицируется. Исходя из этого, удаление осадка лучше всего производить в начале лета. Такую чистку емкостей достаточно производить раз в год. При разработке СОС был учтен довольно распространенный случай, когда проживание на даче осуществляется периодически, по выходным приезжает 2 – 5 человек, а всю неделю никого нет. В этом случае СОС можно разместить в одной емкости. АОС размещается в емкости и работает всю неделю. Система за это время переработает практически все загрязняющие вещества, которые поступят в емкость во время нахождения людей в доме во время выходных дней. Когда проживающие в конце недели приезжают в дом, то они вставляют вилку дренажного насоса в розетку, включая его. С насосом в его электросхему подключен датчик уровня (лягушка). Насос работает пока его не отключит датчик нижнего уровня. Как только фекальный насос отключится (3 – 8 минут), вилку насоса вынимают из розетки. После этого установка работает в режиме очистки вновь поступающих стоков и так до следующего приезда. Фекальный или дренажный насос с лягушкой в комплекте Медуза не поставляются. АОС «Медуза» Специально для вышеописанной СОС и обеспечения надежного и в тоже время экономичного обеспечения кислородом микроорганизмов был разработан активизатор очистки стоков (АОС) – установка «Медуза». Она состоит из корпуса, выполненного из плотной ткани в верхней части и мелкой сетки в нижней части. Ткань и сетка закреплены на двух обручах вверху и внизу. Кроме того снаружи корпуса имеется еще одно кольцо, на котором закреплено синтетическое волокно в виде гривы, на котором самостоятельно (из окружающей среды) развиваются колонии микроорганизмов – биофильтр. По внешнему виду и по принципу действия установка напоминает медузу отсюда и название. Внутри корпуса размещается насос с аэрационным устройством (эжекторы, соединяющие трубки и др. арматура). Все элементы АОС подвешиваются на шнурах, концы которых закрепляются в горловине емкости. Воздушная трубка выводится на поверхность и закрепляется рядом с колодцем над поверхностью земли на высоту 1-1,5 метра, для более устойчивого воздухозабора в зимний период. По характерному звуку всасывающегося воздуха можно судить о работе эжекционного гидроаэратора. Это устройство обеспечивает эффективное насыщение воды кислородом воздуха. На насос крепится сменный фильтр, который дополнительно защищает его от длинноволокнистых загрязнений. По мере загрязнения фильтр снимается, выбрасывается и заменяется на новый. Корпус Медузы также защищает насос от длинноволокнистых элементов. Время смены (промывки) фильтра можно определить по уменьшению всасывания воздуха. В профилактических целях надо проводить осмотр насоса один раз в три месяца. Для этого его вынимают за крепежный шнур на поверхность, осматривают (естественно, в этот момент, его отключают от электросети) и счищают образовавшиеся наросты на водозаборных отверстиях. Размещение АОС Медузы во второй емкости дает дополнительную защиту от попадания различных длинноволокнистых и других крупных загрязнений в насос и в эжектор. Все эти загрязнения выпадают в осадок в основном уже в первой емкости. На выходной конец эжектора надевается резиновый клапан, который препятствует попаданию воды и длинноволокнистых загрязнений в него при обратном токе воды во время пауз в работе насоса. Работой Медузы управляет обычный таймер, на котором можно задавать время работы и перерывов между включениями насоса. С помощью блока управления меняют эти интервалы в любом соотношении в зависимости от индивидуальной настройки, подбирая наиболее оптимальный режим работы системы. В продаваемом комплекте установлен режим: 3 минуты работа – 8 минут перерыв. Настройка осуществляется согласно инструкции на реле времени. Временные режимы (прямое управление работой насоса) выбираются согласно табл. Таблица Количество проживающих (человек) постоянно * 1–3 3–6 6–9 9 – 12 Рекомендуемое время работы насоса (минут) 2–3 3–4 4–5 5–6 Время задержки в работе насоса (минут) 12 – 24 8 - 12 6-9 4-7 *Если люди проживают не постоянно, например, приезжают только на выходные, время работы можно уменьшить на 1 – 3 мин. (время работы в любом случае должно быть не менее 1,5 мин.), а задержку в работе увеличить на 2 – 8 мин. Такая конструктивная система позволяет менять производительность очистных сооружений (в 2 – 6 раз), просто меняя режим работы на таймере. Блок управления размещается на стойке на 1 – 1,5 м над землей, по возможности лучше установить в закрытое помещение. Использование погружного насоса в нашей системе позволяет не боятся весенних разливов, резких подъемов уровня грунтовых вод. Качество очистки изменится, но после схода паводковых вод работа системы самовосстановится. Выводы. В процессе натурных испытаний производились наблюдения за полным циклом водоочистки с использованием Системы Очистки Стоков созданной на основе АОС «Медуза» во все времена года В результате можно констатировать нижеследующее: Данная система полностью удовлетворяет выше заявленным требованиям. - СОС может быть построена своими силами на участке при приобретении АОС «Медуза» и дренажного насоса с датчиком уровня (лягушка). - СОС может быть реализована, как в колодцах из ж/б колец, так и в пластиковых емкостях. Монтаж АОС Медуза в емкостях и настройка блока управления может быть выполнена самостоятельно по инструкции или с привлечением обученных специалистов. - Предусмотрена возможность монтажа АОС Медузы в уже действующие колодцы. - достигнутое качество очистки воды очень высокое, по БПК и взвешенным достигает 98 – 99 %, полное отсутствие запахов. - Высокая эксплуатационная надежность – так как система проста и понятна потребителю. - Максимально возможная переработка осадка и всех стоков без привлечения специализированных организаций и спецтехники. - Возможность размыва окаменевших осадков. - Не боится залповых сбросов и паводковых вод, всесезонная эксплуатация. - Длительный срок службы системы, с учетом замены покупных серийно выпускаемых изделий (насоса, таймера) и применения стойких к агрессивной среде материалов. - Возможность изменения производительности в большую и меньшую стороны, изменяя установки интервалов на таймере, можно легко подобрать индивидуальный режим эксплуатации. - Общая стоимость СОС построенной в колодцах со всеми наладками, ниже или сопоставима со стоимостью самых дешевых систем, выполненных на основе SBR-реакторов. При этом производительность данной СОС может быть повышена в 4-5 раз только за счет перенастройки таймера управления. Стоимость SBR-реакторов при таком увеличении производительности возрастает в 2 – 2,5 раза. При создании локальных СОС мы исходили из того, что надежно работает все то, что просто, понятно и доступно. Разработчик системы АНХ-ИНЖИНИРИНГ 249031, Калужская обл.., г.Обнинск, ул. Курчатова д. 18а, офис 26. Тел.: (495)777-07-56, факс (495) 781-99-65 e-mail: anx@anx-ing.ru, site: www.anx-ing.ru
