До атегорія: Водопостачання і каналізація
Очищення стічних вод
Стічні води являють собою суміш харчових залишків, зважених часток, важких металлрв, вуглецевих з'єднань; небезпечних патогенних бактерій, вірусів, личинок, яєць, хробаків-паразитів. Звичайна обробка стічних вод міста або селища включає систему відкритих ставків, в яких поступово відбуваються процеси осадження, нейтралізації і аерації стоку.
Перша серія ставків призначена для осадження стічних вод. На цій стадії в ході анаеробних процесів розкладання утворюється біогаз (суміш метану, діоксиду вуглецю, аміаку та інших газів). Біогаз є цілком придатним паливом для двигунів і газових плит. Біогаз, який іде в атмосферу, забруднює повітря і сприяє «парникового ефекту» (нагрівання! Атмосфери землі, здатне змінити клімат планети). Виходячи з цих міркувань, біогаз, що утворюється при первинному розкладанні стічних вод, слід збирати і використовувати.
Друга серія ставків має змішаний характер: у дна тривають анаеробні процеси. а верхні шари води, які взаємодіють з повітрям, піддаються аерації.
Остання серія ставків - аераційні - перевищує за площею дві попередні. Вода має зеленуватий колір, оскільки в ній безліч одноклітинних водоростей.
Ставки зазвичай розташовують по рельєфу таким чином, щоб вода перетікала з однієї серії ставків в іншу самопливом. Ставки влаштовують глибиною близько 1 м: при більшій глибині знижується біологічна ефективність активного мулу в ставках-відстійниках, а в аеробних ставках знижується аераційний ефект від контакту з повітрям.
У селищі з населенням 1 тис. Чоловік, буде потрібно всього лише 270 м2 ставків-відстійників або один подовжений ставок-канал шириною 3 м і довжиною 90 м. Для того щоб заощадити площа, ставки можна поглибити, але при цьому знадобиться штучне перемішування мулу. Ставки-відстійники являють собою біо-рёактор, який розкладає відходи і виробляє горючий газ.
Біореактор очисних споруд на селище з населенням 1 тис. Чоловік може бути виконаний у вигляді резервуара глибиною 3 м, шириною 3 м і довжиною 30 м. Такий вузький резервуар з постійним рівнем рідини стає ефективним анаеробним реактором. Для перемішування мулу застосовують продування підігрітим біогазом, який накопичується під тентом резервуара. Зібраний газ може бути використаний для пальника з відкритим полум'ям або в очищеному вигляді служити паливом для двигуна.
Активність донного мулу проявляється тільки при крнтакте з напіврідкими останками. Перемішування (продування) донних опадів сприяє більш активному і швидкому розкладанню стоків, підвищує вироблення біогазу. Для перемішування підігрітий (взимку) біогаз прокачується через прокладені по дну резервуара труби і з них виривається на поверхню у вигляді бульбашок, що перемішують мул і руйнують поверхневу кірку (рис. 1).
Через 20 днів (при температурі близько 25 ° С) весь обсяг стічних вод в біореакторі буде перероблений і значна частина маси перетвориться в метан. При утворенні 1 м3 газу випадає близько 3 кг твердих опадів, які періодично видаляють з дна.
У реакторі гинуть 90% хвороботворних організмів і їх яєць, патогенні бактерії. За рахунок анаеробних процесів зв'язуються і осідають від 50 до 90% металів і твердих частинок. Згодом в збалансованому реакторі встановлюється рівновага і вихід газу врівноважує надходження нових стоків. Іл з забруднювача перетворюється в джерело енергії, повітря навколо стає чистішим. В анаеробних реакторах майже немає водоростей, але є особливі види бактерій, які перетворять сірчані сполуки і сприяють зв'язуванню і осадження металів.
Мал. 1. Биореактор: а - поперечний розріз; б-поздовжній розріз; 1 - трубка підігріву; 2 - для подачі стисненого газу (для перемішування бульбашками); 3 - поліетиленова дах газоуловітеля; 4 - газовий .шланг; 5 - газовий двигун з компресором (водяне охолодження двигуна використовується для підігріву реактора); 6 - Перею-родкі
Від домішок сірководню біогаз очищають «мокрим» і лужним методом, рідинної абсорбцією, сухий обробкою в скрубері і напірної сепарацией. Після цього газ можна використовувати в якості палива для двигунів, і при цьому не виникає корозії обладнання. Зріджений під високим тиском газ направляють у газгольдер.
Найпростіші газгольдери суміщені з метантенка. Ковпак для накопичення газу можна виконати з плівки, закріпленої в Степко бродильной камери газонепроникними замками.
Оптимальна температура для вироблення біогазу 30 ... 60 ° С, тому стінки і днище біореактора (якщо вони контактують з повітрям) утеплюють, а рідина в реакторі в деяких випадках підігрівають (наприклад, за рахунок теплообмінників, що використовують сонячну енергію або тепло скидних вод).
Верхній шар води з реактора перетікає в відкриті ставки або канал, в якому відбуваються змішані процеси анаеробного і аеробного характеру.
Відкриті ставки призначені для подальшої біологічної очистки стічної води, при цьому змінюється біохімія процесів і форми життя. Процвітають водорості (хламідомонади, хлорелла і ін.), Утворюючи разом з бактеріями фітопланктон. Бактерії отримують кисень від одноклітинних водоростей. Водорості і бактерії служать їжею для зоопланктону. Зоопланктон поглинає залишки розчинних сполук металів, а сам може бути використаний як цінна кормова добавка тваринам і рибам або як мінеральна підгодівля для рослин. Щільність рачків-дафній може досягати 100 г / л, їх розмноження обмежується кількістю водоростей, які служать для них їжею. Якщо відкритий ставок витягнути у вигляді каналу (рис. 2) і направляти рух маси зоо-і біопланктона в одну сторону, то можна отримати додатковий цінний урожай у вигляді водоростей.
Мал. 2. Схема біологічної обробки стоків: 1 - механічний фільтр; 2 - сонячний колектор для підігріву води; 3 - біореактор; 4 - компресор для стиснення біогазу; 5 - канали вирощування водоростей; 6 - фільтр для збору водоростей; 7 ... 9 - аеробні ставки; 10 - струмок прокладений через осоковий луг
Сезонні коливання температури значно впливають на процеси очищення. Взимку в холодну погоду життя рослин і мікроорганізмів завмирає, але підігріваються реактори продовжують виробляти біогаз. Взимку більше мулу осідає на дно, але при підвищенні температури до 18 ... 22 ° С цей мул починає активно перетворюватися в метан. Влітку на відкритих ставках кисень надходить від водоростей, а взимку (поки немає льоду) - за рахунок вітру.
Описана система ставків для очищення стічних вод працює досить ефективно, але існують ще більш сильні біологічні засоби очищення, що виробляються вищими рослинами.
Деякі види очерету, осоки, плаваючих рослин виробляють ферменти, у багато разів прискорюють процеси розпаду забруднювачів, очищають воду від важких металів, патогенних бактерій. Деякі водні рослини сприяють навіть розщепленню стійких синтетичних сполук гербіцидів і пестицидів. Для більш чистих стоків або за умови розведення стічних вод можливі системи очищення, побудовані виключно на використанні вищих рослин. У Голландії розроблені і. діють системи очищення стічних вод у вигляді звивистих каналів, порослих різними видами очерету і осоки. Камиш і осока періодично скошуються і таким чином складають ще один урожай, одержуваний на стічній воді.
Надлишок води з полів зрошення можна направити в дренажну систему.
Підземне зрошення стимулює зростання плодових дерев, особливо на глинистих ґрунтах. Пристрої зрошення споруджують з дренажних або бетонних труб, розпиляних уздовж.
Дренажні труби діаметром 100 мм укладають на щебеневу підсипку на глибину 80 см, але не менше 1 м над найбільш високим рівнем грунтових вод. На одного жителя необхідно передбачити від 10 до 20 м дренажних труб в залежності від поглинаючих особливостей грунту. Кожну гілку дренажу W кінці обладнають витяжкою. Слід передбачити захисні заходи від забруднення питної води. Системи підземного зрошення розташовують з ухилом від септіктенка, краще використовувати при цьому природний перепад рельєфу.
Складну д'ренажную систему можна замінити однією-двома траншеями. Дно траншеї покривають рівним шаром з колотих або некондиційних цегли. Поверх укладають половинки розрізаних вздовж азбестоцементних або бетонних труб (опуклістю вгору). Траншею засипають гравієм і щебенем, потім грунтом. У трубі і навколо неї (в гравії) відбуваються аеробні процеси, тому важливо забезпечити вентиляцію траншеї і наявність повітряних порожнин в навколишньому трубу гравії. Для цього, перш ніж засипати шар грунту на гравій, на нього укладають плівку. Дерева можна садити на відстані 1 ... 2 м від траншеї, при цьому переважно фруктові породи (рис. 3).
Ландшафтно-планувальна організація очисних споруд може виглядати цілком органічно і навіть привабливо.
Про це свідчить двадцятирічний досвід експлуатації системи ставків біологічної очистки води поблизу сел. Ярна (Швеція).
Система з п'яти ставків природної форми розташована нижче по рельєфу, ніж селище. Каналізаційні води надходять самопливом від житлових будинків та інших будівель з площі близько 3 га. Стічна вода потрапляє через трубу на дно першого ставка. Завдяки шару активного мулу у дна в нижньому шарі ставка відбуваються
Мал. 3 Дренажна траншея
Мал. 4. Каскад для аерації води
Надлишки води переливаються в другій ставок, для чого використовується природний перепад рельєфу, а для циркуляції по каскадах встановлюються дві невеликі електричні помпи (рис. 4). Водозабір з першого ставка здійснюється тільки з поверхневого шару води через гнучку трубу на поплавці.
Мал. 6. Слалом з бетонних форм
Мал. 7. Ландшафтно-планувальна організація очисних споруд в околицях Ярни (Швеція): 1 ... 6 ставки, за якими проходить вода за 4 ... 5 років
Перед тим як потрапити до другого ставок, струмінь води (самопливом) направляється на водяну вертушку, розбризкує воду (рис. 5), що є одночасно декоративною деталлю v аераційним пристроєм. Мікроорганізми і водорості продовжують свою роботу в другому і третьому ставках, які на вигляд нічим не відрізняються від повноцінних природних водойм і також оточені деревами та чагарниками.
При переливе з другого в третій ставок вода спрямовується по вітіюватому бетонному слалому (рис. 6). Вири і перекати прискорюють процеси аерації, очищають воду від зважених часток.
У четвертому і п'ятому ставках живуть риби і плавають качки. Для них водойму привабливий достатком корму і зарослими очеретом берегами. Надлишок чистої води в вигляді звивистого струмка потрапляє на мілководді затоки, порослого очеретом і осокою. Очерет і осока періодично скошуються і використовуються для сільського господарства.
Весь комплекс має вигляд декоративного парку; санітарні служби, які перевіряють воду раз в два місяці, не забороняють людям перебувати біля води. У ставках встановився стійкий біоценоз, і вони майже не потребують догляду. Іл з першого ставка не викачують вже більше 15 років. Вода проходить весь цикл очищення приблизно за п'ять років. Великі включення і неразмокшую папір виловлюють на вході в перший ставок і компостують. Вода з третього ставка може бути використана для поливу і підживлення рослин, але в ній ще присутні надлишки нітратів (рис. 7).
Забруднена вода і вода, що містить фекальні маси, повинна бути піддана очищенню, перш ніж буде скинута в струмок, річку або в канаву.
У багатьох населених пунктах немає вуличних канав (прокладка їх економічно недоцільна), тому очищення утворюються на ділянці стічних вод необхідна. Однак часто функції такого роду споруд не завжди задовільні, тому повинні розглядатися лише як тимчасовий захід.
Дія очисної споруди засноване на тому, що знаходяться в брудній воді в підвішеному стані речовини в дуже повільно поточної або стоячій воді випадають в осад. Щоб споруда могла служити цій меті, воно повинно мати досить великі розміри. Найменша його місткість 0,2 м3 на людину при глибині води 1 - 2 м.
Для зведення очисної споруди при будинку потрібно офіційний дозвіл.
Мале очисна споруда роблять з збірних залізобетонних конструкцій. Яму перекривають так, щоб вся її робоча площа була доступна
Двокамерний септик-Тенк (рис. 52, де: 1 - труба, що підводить; 2 - плаваючий шар; 3-сап-ропель; 4 - розділові перегородки; 5 щілинні отвори; 6 - похідна труба) діє таким чином. Через впускний отвір стічна вода потрапляє у велику камеру, яка займає 2 / з загального обсягу. Через щелевую перегородку вода проникає в сусідню камеру. Щілини влаштовані так, що більша частина як плаваючих, так і вже осіли речовин залишається в першій камері.
У другій камері відбувається подальша очистка. Перед зливним отвором встановлена ще одна перегородка, так що на вихід потрапляє вода, яка потрапила під додаткової очистки.
Вхідна і вихідна труби повинні мати ширину не менше 150 мм. Вхід труба повинна бути розташована трохи вище, ніж вихідна.
Більш старі очисні споруди при будинках мають в більшості випадків прямокутну форму площі підстави (рис. 8). Діють вони таким же чином, як і згадане вище спорудження. Щоб не перевантажувати очисні споруди, через нього слід пропускати тільки такі стічні води, які вимагають очищення. Води від опадів відводять окремо або в поглинаючий колодязь, або в основне відведення після очисної споруди.
Цифрами на рис. 8 позначені: 1 - труба, що підводить; 2-розділові перегородки; 3 - похідна труба.
Після очищення воду відводять в водоприймач (струмок, річку). При відповідних умовах в них досягається так зване біологічне самоочищення (розкладання органічних залишків, наприклад в результаті діяльності живуть у воді бактерій).
Якщо відсутня велика водойма, стічні води повинні пропускатися через фільтруючий шар. Після просочування через цей шар вони через дренажну трубу відводяться в рів.
Відстій, що збирається в очисній споруді, потрібно видаляти, якщо його набирається майже половина камери, і, у всякому разі, не рідше ніж раз на рік. Повністю спустошувати його, проте, не слід; певну кількість старого відстою потрібно залишити для утворення нової порції відстою.
Віддалений черпаком відстій може служити хорошим добривом для саду Але його спочатку слід змішати з землею, листям, подрібненим торфом і компостувати. Лише після довгого лежання настає повне розкладання цієї суміші, ніж гарантується її хорошу дію.
Щоб очисна споруда відповідало своєму призначенню, його перегородки повинні бути вільними від налипає на них відстою, а наскрізні отвори в них треба час від часу прочищати.
Сухий туалет влаштовують, якщо немає ніякого водотоку, і відведення стічних вод від очисної споруди через фільтруючий шар теж не може бути здійснено.
Утворені забруднені води повинні вбиратися на ділянці, а для цього необхідна досить велика площа, тобто в чотири рази більша, ніж площа житла. Дзеркало грунтових вод має перебувати на глибині не менше 1 м, тільки за цієї умови забруднена вода добре розійдеться.
Туалет може бути розташований окремо або розміщений всередині будинку Якщо він знаходиться зовні, то повинен бути обладнаний металевим приймачем, який легко можна вийняти. Для цього дуже зручно використовувати пристосування, ковзне на роликах. Слід приділити увагу хорошої вентиляції.
Внутрішній туалет пов'язаний з пристроєм вигрібної ями. Вона повинна бути розташована поза фундаменту будинку (рис. 9, де: 1-вентиляція; 2 - вигрібна яма). При визначенні розмірів вигрібної ями можна виходити з розрахунку 0,3 м3 на людину, якщо чистка буде проводитися раз на півроку. Вигрібну яму споруджують зі збірних деталей або викладають з цегли і зсередини щільно обмуровивают. Відстань її від колодязя повинно бути не менше 10 м, щоб уникнути забруднення питної води.
Труба з туалету в яму повинна мати крутий ухил і поперечний переріз не менше 200 мм.