8. Очистные сооружения малой канализации
Отдельные объекты (летние оздоровительные лагеря, спортивные базы, санатории, специализированные больницы и пр.), а также небольшие поселения не всегда можно подключить к централизованной городской канализации. Описанные выше очистные сооружения с экономической и инженерной точек зрения целесообразны при количестве сточных вод не менее 1000 м3/сут.
Для небольших объектов очистка сточных вод организуется на так называемых сооружениях малой канализации, способных принять и обработать от 25 до 1000 м3/сут сточных вод. Эти сооружения располагаются за пределами отдельного объекта или небольшого поселения и могут быть представлены отстойниками со сброженным осадком, небольшими полями фильтрации без устройства дренажа, полями подземного орошения, различными биофильтрами. В последнее время большое распространение получили компактные установки заводского изготовления с полным окислением сточных вод.
С целью обезвреживания (обработки и сбраживания) сырого осадка сточных вод в схемах малой канализации применяют отстойники специальной конструкции, совмещающие процессы отстаивания сточной жидкости и сбраживания осадка. Наибольшее распространение получили септики, двухярусные отстойники, осветлители-перегниватели. Их применяют при небольшом количестве осадков.
Септик - сооружение, предназначенное для сбора и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от индивидуальных жилых домов, объектов малоэтажной застройки, коттеджей при отсутствии центральной системы канализации. В работе септика заложен принцип гравитационного отстаивания и биологической доочистки с использованием биоферментных препаратов, а также почвенных естественных и принудительных методов доочистки. Септик — ёмкость, состоящая из единого, герметичного корпуса, разделённого, на три секции (A, B, C), патрубка подачи исходной канализационной сточной воды (E), отвода очищенной воды (F), блокираторов между секциями (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Схема септика
Первая секция (зона А) септика напрямую соединяется с подводящей канализационной линией с одной стороны, а с другой - через систему блокиратора со второй секцией (зона В). Далее через блокиратор (гидрозатвор) с третьей секцией (зона С). Зона А выполняет роль первичного септического отстойника грубого осадка. В этой камере естественным образом осуществляется первостепенная, грубая очистка попадающих в септик бытовых стоков от взвешенных мелких и крупных частиц. На дне камеры оседает песок, мелкие картофельные очистки и т. д. (всё, что может пройти через раковину на кухне или в санузле).
Вторая секция очистного сооружения (зона В), метантанк, выполняет роль анаэробного реактора. Здесь происходит разложение химических соединений, образовавшихся в результате использования различных моющих средств, средств личной гигиены и разложение органических соединений естественного происхождения.
Третья секция очистного сооружений (зона С) выполняет роль конечного осветлителя бытовых канализационных стоков. Путём окончательного гравитационного отстаивания взвешенных частиц, осветлённые стоки достигают степени очистки до 65% от первоначального уровня загрязнения. После прохождения септической части очистного сооружения сточные воды направляются на почвенную доочистку.
В зависимости от расхода сточных вод следует принимать:
- однокамерные септики – при расходе сточных вод до 1 м3/сут;
- двухкамерные – до 10 м3/сут;
- трехкамерные – свыше 10 м3/сут.
Бытовые хозяйственные стоки по канализационному трубопроводу самотёком поступают в приёмную камеру септика — зону А грубого осадка, где задерживаются плавающие плёнки, жиры, поверхностно-активные вещества и неосаждаемые частицы. Неоседающие вещества, плавающие на поверхности воды, со временем образуют плёнку. Более крупные или твёрдые вещества, попадающие с бытовыми стоками и способные оседать, отсеиваются и скапливаются на дне септика в виде илового осадка. Из приёмной камеры, септической зоны, бытовые хозяйственные стоки через систему блокиратора поступают в камеру анаэробного брожения— зону В (метантанк).
Для правильной работы системы очистки в септике переходные отверстия блокиратора расположены ниже уровня плавающей плёнки, но выше уровня поступившего осадка. Конструкция сооружения имеет достаточно герметичный корпус. Наличие гидрозатворов и блокираторов на входе и выходе в метантанк позволяет поддерживать в септике дефицит свободного кислорода, тем самым обеспечивая анаэробный процесс очистки бытовых хозяйственных стоков.
В метантанке, в реакционной зоне, в первую очередь работают факультативные микроорганизмы, затем метаногенные бактерии. Сам анаэробный процесс проходит в две стадии: первая — стадия кислого брожения: углеводы, белки и жиры распадаются до ряда низших жировых кислот: уксусная, масляная, муравьиная и пропиновая кислоты; двуокиси углерода, сероводорода, аммония, различных спиртов и других органических соединений; вторая — стадия метанового брожения: жировые кислоты, спирты, различные органические соединения, сформировавшиеся на стадии кислого брожения, распадаются до водорода, двуокиси углерода и метана.
После очистки в метантанке бытовые стоки через перепуск поступают в третью секцию септика — в зону С, где органические соединения в результате анаэробных процессов переходят из растворённого состояния во взвешенное, после чего выпадают в осадок. Затем из зоны С бытовые стоки поступают в фильтрующие слои почвы для последующей, окончательной доочистки.
Септик применяется для предварительной обработки сточных вод, поступающих в количестве не более 25 м3/сут. Септик представляет собой прямоугольный или круглый проточный резервуар, в котором из сточной воды при её медленном движении выпадают взвешенные вещества. Выпавший осадок находится в резервуаре от 6 до 12 месяцев, в течение которых он подвергается анаэробному разложению.
Достоинство септиков состоит в том, что процент задержания нерастворенных в них веществ довольно высок. Однако септикам свойственны существенные недостатки. Вследствие непрерывного поступления в них свежих порций осадка распад органического вещества, содержащего углерод, зачастую идёт лишь до образования жирных кислот без последующего разложения их на метан и углекислоту. Накопление кислот вызывает замедление процесса сбраживания.
Мельчайшие пузырьки газа (метана, углекислого газа и частично сероводорода), выделяющиеся в результате сбраживания осадка, поднимаются наверх и увлекают за собой иловые частицы, которые образуют на поверхности септика уплотненную корку. Толщина корки обычно колеблется в пределах 0,35 – 0,4 м, но иногда достигает 1 м.
Всплывающие и опускающиеся частицы осадка, насыщенные гнилостными газами, соприкасаясь с очищаемой водой в септике, снова загрязняют её, затрудняя дальнейшую очистку. Сточная вода, выходящая из септика, приобретает неприятный резкий запах сероводорода и кислую реакцию. Очистка такой воды иногда более затруднительна, чем сырой. Под влиянием сероводорода стенки железобетонного септика быстро разрушаются. По всем этим причинам область применения септиков весьма ограничена.
Для упрощения конструкции септика допускаются отклонения от указанных соотношений объемов камер. С этой же целью септик может быть сделан не прямоугольный, а в виде отдельных камер, круглых в плане, из бетонных колец.
Впуск и выпуск воды могут быть осуществлены при помощи тройников, концы которых опущены в жидкость ниже корки. Верхняя часть тройника должна быть открытой и доступной для очистки. Вода из одной камеры септика поступает в другую через отверстия в разделительных стенках. Для задержания плавающих веществ перед отводящей трубой установлен щит, верхняя грань которого возвышается над уровнем воды в септике не менее чем на 20 см.
Осадок из септика периодически удаляют, но не полностью – около 20% его нужно оставлять для заражения анаэробными бактериями вновь поступающего осадка. Последний удаляется самотеком по иловой трубе под гидростатическим напором или откачивается насосом.
Расчет септика состоит в определении объема проточной и иловой частей (корки и осадка на дне). Проточную часть рассчитывают на пребывании в ней воды в течение 1-3 суток. При расходе сочных вод до 5 м3/сут проточная часть принимается равной 3Q, а при расходе более 5 м3/сут – не менее 2,5Q (где Q – суточный расход воды)/9/.
При расчете объема иловой части септика исходит из следующих соображений. Для бытовых сточных вод количество выпадающего осадка с влажностью до 95% составляет 0,8 л/сут на одного человека. В нижних слоях влажность выпавшего осадка вследствие уплотнения доходит до 85%.
При расчете емкости иловой части можно принять среднюю влажность осадка равной 90%. Кроме того, в септиках происходит распад ила в среднем на 30%.
Таким образом, объем иловой части септика на одного человека при сроке перегнивания 180 дней с учетом содержания 20% осадка, остающегося при чистке септика, составит:
В целях упрощения эксплуатации септиков длительность пребывания ила в установках малого объема может быть увеличина до 1 года, что приводит к увеличению объема септической части. Обработанные в септиках сточные воды могут быть использованы в агрокультурных целях.