Туалет — это не просто унитаз. Этот сантехнический элемент является лишь верхушкой айсберга, именуемого «Канализация, водоотведение и очистка сточных вод». Для городских жителей взаимодействие с этим айсбергом завершается незамедлительным посещением туалета: они нажимают на кнопочку (будь то серебристая либо другого цвета, соответствующего дизайну), и все, что находится в унитазе, исчезает в неизвестном направлении.
Туалет — это не просто унитаз
Информацию о том, что происходит со сточными водами после нажатия на кнопку, можно найти в статье Куда течёт вода из унитаза, или Как очищаются бытовые сточные воды.
Городу не волнует больше, чем строка «Канализация» в квитанции, получаемой в конце месяца, однако у владельца загородного дома имеется множество вопросов касательно того, куда уходит его «подходящее» содержимое и как происходит его очистка.
Септики для частных домов
Если при выборе системы канализации для дачи вы выбрали автономный вариант, информация ниже о том, как правильно определить необходимый объем очистного устройства и чем септики отличаются от аэрационных станций, будет вам полезна.
Краткое содержание статьи
Автономная канализация: что это такое?
Этот термин в современном понимании относится к системам, которые очищают сточные воды в загородном доме без привязки к центральной канализации. Тем не менее, стоит отметить, что автономной канализацией также можно назвать и обычную выгребную яму. Поэтому более точно называть очистные сооружения для нескольких или одного дома локальными очистными станциями.
Данная статья будет сосредоточена именно на очистных станциях, тогда как о различных вариантах накопительных или компостирующих туалетов можно прочитать в статье Компостирующий туалет непрерывного действия: устройство, принцип работы, преимущества.
Как работают очистные сооружения?
На современном строительном рынке представлен широкий ассортимент локальных очистных станций (ЛОС). Каждый производитель утверждает, что его продукция обеспечивает полную очистку сточных вод чуть ли не до стандартов питьевой воды, однако большинство автономных очистных систем в той или иной форме применяют единственный метод — биологический.
Биологический метод включает в себя использование микроорганизмов, преобразующих органические вещества в стоках в минеральные соединения, усваиваемые растениями. Он называется биологическим потому, что процесс разложения органики происходит естественно в природе (в почве и водоемах).
Разложение органики — это естественный процесс, происходящий непрерывно
Органические вещества, находящиеся в остатках растений, телах умерших животных и экскрементах живых существ, преобразуются в минеральные элементы, необходимые для питания растений (например, азот, фосфор, калий) и целый ряд микроэлементов (таких как магний и цинк), которые требуются в небольших количествах. Таким образом, природа обладает способностью самостоятельно справляться с органическими загрязнениями, которые в ней не считаются таковыми — мертвая органика является пищей для различных микроорганизмов.
Вопрос в том, может ли природа справиться с увеличением количества отходов, которые производит человек? К сожалению, нет! Естественные механизмы способны минерализовать лишь ограниченное количество органики, а человеческая деятельность приводит к созданию огромного объема отходов, причем в сильно сконцентрированном виде. Если количество органических отходов превышает емкость почвы и водоемов, то процессы разложения угнетаются, а результатом становится загрязнение водоемов и почвы.
Природа не справляется, и водоем загрязняется
Задача искусственных очистных сооружений, работающих по природным принципам, заключается в создании оптимальных условий для микроорганизмов, что позволит ускорить процессы очистки. В частности, необходимо реализовать круглогодичный и бесперебойный процесс очистки. Чем же отличаются предлагаемые на рынке устройства для локальной канализации?
Разновидности ЛОС
При выборе ЛОС часто упоминается термин «септик». Производители и продавцы изначально недостаточно разъясняют пользователям суть этого процесса, поэтому под словом «септик» могут подразумевать как сами септики, так и более сложные системы очистки или даже просто накопительные конструкции — пластиковый аналог выгребной ямы, которая, по сути, является просто большим «мусорным ведром» без функций очистки. Сделаю попытку упорядочить классификацию доступных устройств для очистки сточных вод.
Септик — готов к установке
Большинство существующих на рынке очищающих сооружений применяют, как уже упоминалось, биологический принцип работы и различаются по технологическому процессу. Авторы «Пособия по проектированию автономных инженерных систем одноквартирных и блокированных жилых домов» (Минстрой) выделяют четыре категории заводских очистных станций: работы по биологическому принципу с активным илом, установки с биоплёнкой и комбинированные системы, которые интегрируют элементы обеих технологий. Четвертая категория — это устройства, действующие на физико-химическом принципе.
Производители очистных сооружений также добавляют в предлагаемые Минстройем решения просто септики, которые авторы «Пособия» подразумевают в качестве конструкций для постройки прямо на участке, а не готовых к продаже изделий. Начнем наш обзор с этого самого простого, но в то же время важного элемента, который присутствует во всех четырех вышеупомянутых разновидностях.
Септик
Септик — это резервуар для отстаивания, где проводится предварительная очистка сточных вод. Название происходит от греческого термина septikos (гнилостный). В продаже можно найти одно-, двух- и трехкамерные септики. Это емкости, выполненные из пластика или стекловолокна в различных формах — от простой цистерны с трубами для ревизии до конструкций, напоминающих большие гранаты.
Монтаж нового септика на 4000 л
Если септик имеет несколько камер, они разделены перегородками и оборудованы трубами для переправки стоков из одной камеры в другую, а также для вентиляции. Обязательный компонент такой системы — вентиляционная труба с обратным клапаном, которая выводит газ на улицу.
«Пособие» Минстроя рекомендует устанавливать однокамерные септики, если объем сточных вод не превышает 1 м³ в сутки, а двухкамерные — при большем количестве. О трехкамерных септиках в документе не упоминается, хотя они также доступны в продаже.
Выбор модели септика зависит от проектируемой системы очистных сооружений и объема сточных вод. Основной метод, применяемый в септиках, — это гравитационное отстаивание. Этот процесс заключается в том, что стоки, попадая в септик, начинают расслаиваться: тяжелые частицы под действием силы тяжести оседают на дно, легкие остаются на поверхности, образуя корку. На дне скапливаются более крупные частицы: остатки пищи, песок, осколки стекла и прочие элементы.
В некоторых моделях на выходе из первой камеры септика может устанавливаться фильтр, чтобы задерживать крупный мусор, а также жироловка — устройство, которое улавливает жир, часто присутствующий в стоках кухни. Жир трудно подвергается разложению и может вызвать сбои в работе систем очистки. Жироловка может быть как встроена в септик, так и стоять в начале канализационной системы. В последнем случае такое решение предпочтительнее, поскольку оно защищает от образования засоров в трубопроводе.
Фильтр для крупного мусора на выходе из трубы
Сложные органические вещества, находящиеся в сточных водах, в первой камере септика разлагаются на более простые соединения: альдегиды, спирты, жирные кислоты, углекислоту, водород и аммиак. Затем частично очищенная жидкость перемещается во второй отсек, где снижается концентрация органики и бытовой химии при помощи микроорганизмов.
Поскольку ни в первую, ни во вторую камеру не поступает кислород (на входах установлены гидрозатворы, которые обеспечивают одностороннее движение сточных вод), в этих камерах работают анаэробные бактерии. В результате их жизнедеятельности происходит минерализация органических веществ с выделением метана, поэтому вторую камеру часто называют метатэнком. Однако часть метанового ферментационного процесса начинается еще в первой камере.
Очистные сооружения и завод по производству биогаза в Байё, Нормандия
На крупных очистных станциях часто организуются заводы по производству биогаза. Однако количества органических отходов от одного загородного дома недостаточно для получения существенного объема метана, который мог бы оправдать установку сложного оборудования. Поэтому попытки извлечь выгоду из… того, что сбрасывается в унитаз, в частных условиях нецелесообразны.
В бытовых септиках газы, такие как метан и небольшое количество других веществ, поднимаются в атмосферу через вентиляционные трубы. Выделенные газы также участвуют в процессе флотационной очистки. Однако в своем естественном состоянии, без дополнительной подачи газа в жидкость, роль флотации в процессе очистки сточных вод в септиках сводится к минимуму.
Бульбашки газа, на которые прилипли загрязняющие вещества, создают пену.
Флотационная очистка происходит путем подачи газа в сточные воды. В результате образуются пузырьки, к которым прилипают частицы грязи. Такие пузырьки поднимаются на поверхность и из них формируется пена, которую затем удаляют.
Возвращаясь к третьей камере септика, стоки (уже обладающие относительной чистотой) проходят еще один процесс отстаивания, в результате которого на дно оседают небольшие нерастворимые частицы, и затем они сбрасываются наружу. Однако направить их напрямую, например, в ливневую канаву, запрещено согласно Санитарным нормам.
Структура поля для фильтрации
Септик является лишь частью системы очистки. В нем сточные воды очищаются приблизительно на 65% в соответствии с санитарными требованиями, и поэтому дальнейшая доочистка считается обязательной. Наиболее распространенным способом завершительной очистки сточных вод после септика является применение полей фильтрации, фильтрующих колодцев или кассет.
Очистные сооружения с активным илом
Очистные станции, использующие активный ил (подробнее о нем вы можете ознакомиться в разделе Биологическая очистка в публикации «Куда течёт вода из унитаза, или Как очищаются бытовые сточные воды»), имеют следующие компоненты: септик, аэротэнк и дополнительный вторичный отстойник. Это представляет собой единый комплекс, в котором отвод и подача сточных вод, как правило, осуществляются самотёком. Мы уже разобрались с первым компонентом — септиком, теперь стоит рассмотреть, что собой представляет аэротэнк.
Аэрационные очистные сооружения сложнее по конструкции, чем септики. Этот тип очистки использует другой вид бактерий — аэробных, которые требуют наличия кислорода. Подача кислорода в аэротэнки осуществляется через более сложные устройства в сравнении с септиками.
Воздух может поступать в аэротэнк либо пневматически, либо струйно. При пневматической подаче потребуется около 2 м³ воздуха на 1 м³ объема аэротэнка в час, что требует использования компрессора, способного работать без остановки. При струйном методе используются струйные насосы, которые способны смешивать ил с жидкостью.
Объём аэротэнка определяется в зависимости от количества сточных вод и обычно составит около 150 литров на пользователя. Постоянная подача воздуха является необходимым условием для эффективного функционирования очистных сооружений такого типа. Кроме того, активный ил не должен скапливаться в емкости и ухудшать свои свойства, в противном случае он быстро начнет разлагаться.
Структура аэрационных очистных. Фото с сайта ubas.ru
Активный ил движется между отсеками, чаще всего самотеком к выходу, а обратно в первую емкость — с помощью насосов или эрлифтами.
Факты о необходимости постоянной аэрации, перемешивании активного ила и возвращении его к начальной части процесса указывают на явные недостатки подобных очистных. Эти системы сильно зависят от электричества, и даже небольшие сбои в электроснабжении могут привести к гибели колоний бактерий, что вызовет сбой в работе очистных.
Очистные сооружения с биоплёнкой
Очистные сооружения с биоплёнкой, как и приведенные выше с активным илом, состоят из первичного отстойника (септика), камеры для биофильтрации и вторичного отстойника. Если в системах с активным илом одной из задач является предотвращение застоя, то в устройстве с биоплёнкой все наоборот. Микроорганизмы, в основном одноклеточные, формируют конгломераты, плотно соприкасаясь и образуя внеклеточный матрикс — слизь, выделяемую отдельными микроорганизмами.
В таких очистных сооружениях биоплёнка формируется на специальной засыпке, к примеру, из гранитного гравия. В современных биофильтрах, кроме натуральных материалов, также могут использоваться пластиковые или керамические шарики, цилиндры и другие формы. Именно на этой засыпке образуется биоплёнка, что и называют биофильтром.
Биоплёнка состоит из различных микроорганизмов: бактерий, грибов, простейших и микроанималий.
После первичной очистки и разложения в септике стоки попадают в секцию биофильтра. Вода подается на его поверхность капельно, медленно проходя через засыпку и затем утекая в третий отсек — вторичный отстойник. Толщина засыпки биофильтра составляет примерно 1 метр, а площадь контакта со сточными водами зависит от их объема и составляет около 0,2 м² на одного пользующегося системой. Периодически осадок из вторичного отстойника возвращают в септик с помощью насоса.
Для более глубокой очистки стоков применяются комбинированные очистные установки и системы с физико-химическим принципом работы. Обычно такие системы предназначены для промышленных сточных вод, а для бытовой канализации они не используются.
Как выбрать систему?
Чтобы понять, что выбрать, следует определить, с какой целью мы делаем выбор очистных сооружений. На первый взгляд, это может показаться простым вопросом — для чего еще, как не для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод.
Что представляют собой сточные воды?
Сточные воды — это различные воды, включая дождевые и талые, которые ухудшили свои качества в результате человеческой деятельности и сбрасываются в природные водоемы (через канализационную систему или самотеком). В данном контексте промышленные сточные воды не рассматриваются, так как для них требования к очистке и конструкции сооружений совершенно иные. Также не берутся в расчет такие крупные населенные объекты, как города или поселки — локальная канализация и очистные сооружения разрабатываются, чтобы обеспечить отвод и очистку сточных вод в частных домах или группах связанных домов.
Канализационные трубы частного дома
- хозяйственно-бытовые;
- промышленные;
- производственные;
- дождевые и талые воды.
Таблица загрязняющих веществ
Более подробный перечень загрязнений можно найти в «Методических рекомендациях по расчету количества и качества сточных вод и загрязняющих веществ в системах канализации населенных пунктов», утвержденных Госстроем. Из системы внутренней канализации частного дома, где обитатели занимаются обычными повседневными делами (мыться, стирать, пользоваться туалетом), выводятся именно хозяйственно-бытовые сточные воды. В них отсутствуют существенно опасные загрязняющие вещества (по крайней мере, в значительном объеме). Основными компонентами являются органические вещества животного и растительного происхождения, а также ПАВы (поверхностно-активные вещества) из бытовой химии.
С органическими загрязняющими веществами можно справляться с помощью биологических методов. Остальные вещества — такие как висмут, медь, свинец, ртуть, фенолы, формальдегиды, этиловый спирт и прочие — присутствуют в бытовых сточных водах в незначительных концентрациях. Поэтому их очистка, как правило, не производится. Часть загрязняющих веществ поглощается активным илом, а остальные остаются в осветленных водах.
Как уже упоминалось, все эти органические загрязнения вполне естественны для природы: аналогичные процессы происходят в почве и водоемах. Микроорганизмы завершают цепочку переработки, минерализуя органические остатки и преобразуя их в удобные растениям формы — так осуществляется круговорот веществ в природе. Основная сложность заключается в объемах загрязнений. Именно с уничтожением значительных объемов органических загрязнений и занимаются бактерии в очистных установках биологического типа.
Еще раз о септиках
Для индивидуального дома обычно достаточно простого септика. Если объем сточных вод составляет менее 1 м³, подойдет однокамерный септик, если больше — лучше выбрать двухкамерный. Размер самого септика должен превышать суточный объем сточных вод минимум в 2,5 раза. Для упрощения расчетов можно ориентироваться на 150 л на человека в день. Таким образом, для семьи из 3 человек объем септика должен составлять как минимум 1125 л, и его лучше выбирать с небольшим запасом на случай приезда гостей.
Септик на заднем дворе дома
После очистки в септике сточные воды вполне могут быть утилизированы прямо на поверхности земельного участка: находящиеся в них азот и фосфор прекрасно усваиваются растениями, которые не преминут сказать вам «спасибо».
- органические вещества составляют 40-60%;
- азот — 1-3%;
- фосфор (P(2)O(5)) — 1-4%;
- калий (K(2)O) — 0,2-0,7%;
- кальций (Ca) — 3-5%;
- также присутствуют магний, сера и другие макро- и микроэлементы, необходимые для роста растений.
- Во-первых, очистка воды в септике может иметь неприятный запах, который становится особенно заметным на небольшом участке с плотной застройкой.
- Во-вторых, такой вариант не предназначен для нашего климата с круглогодичным использованием из-за минимального риска замерзания: в морозные дни трубы легко могут превратиться в ледяные преграды, а участок будет покрыт сточными водами.
- Аэрационные очистные системы требуются в том случае, если объем сточных вод превышает 25 м³.
- Когда необходимо сбросить сточные воды не в землю, а непосредственно в водоём, следует учитывать, что требования к очистке в этом случае значительно строже. Установки, использующие принудительную аэрацию, обеспечивают более эффективную очистку сточных вод, чем стандартный септик.
- В ситуациях, когда дом расположен на болотистой местности, а почва не может справляться с утилизацией и доочисткой сточных вод.
- Когда отсутствует возможность гарантировать, что сточные воды не попадут в водоносные горизонты, которые находятся в непосредственной близости от источника водоснабжения.
- Поскольку они активно покупаются.
Плюсы использования септиков по сравнению с другими вариантами автономных систем очистки
- Система септика функционирует независимо от электричества — все процессы происходят естественным образом и благодаря гравитации, при этом отсутствует необходимость в подаче кислорода для бактерий и перекачке ила;
- Отсутствие необходимости в регулярном обслуживании — не нужно следить за уровнем активного ила или менять заполнитель фильтра;
- Септик обладает более низкой стоимостью, так как представляет собой просто резервуар с перегородками и трубами для поступления и отведения жидкости;
- Конструкция септика крайне проста, и в нём нет никаких сложных механических или электрических устройств, что сводит к минимуму вероятность поломок;
- Можно изготовить септик своими руками, что и подразумевали авторы «Пособия по проектированию» очищающих сооружений, описывая различные варианты автономных систем.
Сантехники всегда будут пользоваться высоким спросом (г. Братислава)
Несомненно, владельцы домов делают свой выбор, но, как гласит известная реклама: зачем переплачивать? Чтобы затем стать «рабом устройства», беспокоясь о том, не отключили ли электричество, следя за состоянием активного ила и заменяя наполнение биофильтра.
