4.2 Подземные поля фильтрации
Этот вид естественной биоочистки подобен открытым полям фильтрации. Разница заключается в том, что каналы расположены в грунте на глубине от 50 см до 1,5 м. В них должен быть предусмотрен необходимый уклон, чтобы осветленные сточные воды поступали самотеком. Подземные каналы представляют собой дренажные трубы, вокруг которых имеется слой шлака или гравия толщиной 10–15 см. При расчете производительности такой системы принимается, что поглотительная способность 1 п. м дренажной трубы составляет 10–20 л/сут. Обязательно, чтобы на подземной площадке фильтрования были оборудованы вентиляционные стояки. Подземную площадку орошения следует располагать на расстоянии более 30 м от колодца питьевой воды. Сверху над подземной площадкой орошения можно обустроить газон, огород, посадить кустарник. Однако нецелесообразно, чтобы на этой территории были посажены деревья. Так же, как и фильтрующие колодцы, подземные площадки орошения продуктивно располагать на песчаных почвах.
Если же строение, для которого планируется создание автономной системы биологической доочистки осветленных бытовых сточных вод, расположено на почвах с тяжелыми грунтами, такими как глина или суглинок, то в этом случае предпочтительней сооружать фильтрующую траншею.
4.3. Фильтрующие траншеи
Чаще всего фильтрующая траншея (рис. 10) представляет собой канаву, имеющую в сечении форму перевернутой трапеции. Ширина ее на уровне поверхности земли составляет обычно от 80 см до 1 м. Ширина канавы в нижней ее части чаще всего около 50 см, при этом глубина такой траншеи может достигать 2 м.
Рис. 10. Схема фильтрующей траншеи в поперечном разрезе
Вдоль этой канавы с необходимым уклоном располагаются две трубы. Верхняя – орошения, а нижняя – дренажная. В конце трубы орошения и начале дренажной установлены вертикально расположенные вентиляционные стояки с оголовками для предотвращения попадания в систему дождевой воды. Для создания системы трубопроводов используют как специальные дренажные трубы, выпускаемые отдельными производителями, так и любые другие трубы с отверстиями из различных материалов (рис. 11). Наиболее распространены дренажные трубы из асбоцемента, в которых делаются пропилы шириной 3–7 мм, расположенные в шахматном порядке с шагом 10–20 см. Размер шага зависит от характера грунта. Несколько реже применяются керамические трубы, изготовленные из глины со всевозможными добавками. Такие трубы выпускают с щелевыми отверстиями и рифленой внешней поверхностью, чтобы желобки увеличивали поглотительную способность изделия. В последнее время большой популярностью стали пользоваться дренажные трубы из полимерных материалов. Преимущественно для этих целей используют полиэтилен высокого и низкого давлений. Такие дренажные трубы также имеют наружную перфорацию и необходимые отверстия. Помимо этого, для изготовления дренажных труб стали применять пористые материалы, например такие, как керамзитостекло и пластобетон. В трубах из данных материалов отверстия образуются уже на стадии формования, поэтому вода в них просачивается через поры в стенках, а не сквозь сделанные отверстия.
Рис. 11. Дренажные трубы
В настоящее время начали применяться, так называемые, трубофильтры. Этот особый вид дренажно-распределительных устройств состоит из двух элементов. Внутренним элементом является каркас, выполненный в виде перфорированной трубы. Каркас помещается внутрь пористой трубы, которая образует коаксиальный зазор. Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение стоков по всей длине трубы. Другим преимуществом является понижение гидравлического сопротивления при фильтрации сточных вод. Однако во всех случаях, чтобы и отверстия, и поры не забивались, дренажные трубы перед укладкой оборачивают специальным материалом – геотканью или геотекстилем. Затем дренажную трубу и трубу орошения в фильтрационной канаве размещают в слое сыпучей обсыпки от 80 см до 1 м.
Вокруг фильтрующей траншеи необходимо создание санитарной зоны. Поэтому она не должна располагаться ближе 8 м к жилому строению.
Осветленные в септике сточные воды поступают в верхнюю трубу орошения фильтрующей траншеи. За счет уклона стоки перемещаются вдоль трубы самотеком, многочисленные отверстия в стенках трубы позволяют стокам протекать через слой фильтрационного материала. Часть отфильтрованных таким образом сточных вод проникает в грунт. Другая часть попадает через отверстия в нижнюю дренажную трубу, имеющую необходимый уклон, но в другую сторону, и течет в сторону ближайшего водоема, оврага или специально вырытого котлована.
Чаще всего фильтрующая траншея имеет длину от 10 до 50 м. При расчете необходимой длины исходят из эмпирического правила, что 1 п. м такого подземного гидросооружения способен произвести очистку 60 л стоков в сутки. Длина выбирается соответственно характеристикам установленного септика.
До начала строительства фильтрующей траншеи необходимо учитывать, что она будет эффективно функционировать только при низком уровне грунтовых вод, который должен быть, как минимум, на 1 м глубже, чем нижний край сыпучей засыпки дренажной трубы. Однако на практике это соблюдается далеко не всегда, особенно в периоды паводка и сильных ливней. Контроль за уровнем грунтовых вод ведут с помощью специальных шурфов, отрытых на расстоянии 5–7 м от нижнего края последней дрены.
Вокруг фильтрующей траншеи необходимо создание санитарной зоны. Поэтому она не должна располагаться ближе 8 м к жилому строению (рис. 12).
Рис. 12. Сточные воды после септика отводятся в фильтрующие траншеи, вокруг них предусматривается санитарная зона
Фильтрующие траншеи по эффективности очистки сточных вод приближаются к биофильтрам, но уступают им по интенсивности аэрации. Поэтому фильтрующие траншеи занимают промежуточное положение между аэротенком и системой естественной биоочистки. Обычно сточные воды, прошедшие такую систему биологической очистки, имеют полное биологическое потребление кислорода и концентрацию взвешенных веществ, как и после аэротенка, примерно равное 10–15 мг/л. После фильтрующей траншеи сточные воды могут без дополнительной доочистки и всякого ограничения сливаться в поверхностные водоемы.
Полноценная работа фильтрующей траншеи зависит от соблюдения необходимых требований. Главное из них – не создавать превышение допустимых нагрузок на фильтрующую траншею. Выражается это обычно чрезмерным повышением потока сточных вод или превышением выше допустимого значения концентрации остаточных загрязнений в сточных водах. Обычно после этого происходит заиливание фильтрационного слоя траншеи. В результате этого слив может прекратиться, что повлечет за собой аварийную ситуацию. Для восстановления работы фильтрующей траншеи нужно следующее. Во-первых, снизить гидравлические нагрузки до расчетных значений, а избыток сточных вод, минуя подземную фильтрацию, направлять на дополнительное обеззараживание. Во-вторых, для ликвидации заиливания фильтрующего слоя необходимо проводить его промывку через трубу орошения. Подобная операция проводится и на биофильтрах. Для этих целей рекомендуется через вентиляционный стояк наливать хлорную воду с концентрацией активного хлора около 3 г/м3, которую готовят на основе хлорной извести. Промывку рекомендуется проводить не только при нарушении работы фильтрующей траншеи, но и при ее периодическом техническом обслуживании. Очевидно, что техническое обслуживание фильтрующей траншеи, сыпучий материал которой находится под слоем грунта, является довольно затруднительной процедурой. Но проводить ее целесообразно примерно раз в год. Желательно, чтобы эта процедура проходила в весенний период и в теплое время. Это вызвано тем, что при таких погодных условиях относительно быстро восстанавливается микрофлора фильтрующей загрузки. Обычно на возрождение микрофлоры требуется от 2 до 5 сут. работы очистного сооружения.
После фильтрующей траншеи сточные воды могут без дополнительной доочистки и всякого ограничения сливаться в поверхностные водоемы.
При эксплуатации фильтрующей траншеи без превышения гидравлической нагрузки и при проведении плановых очисток, срок ее бесперебойной работы должен составлять 15–18 лет. По истечении этого срока фильтрующую траншею раскапывают и производят замену дренажных труб и гравийной засыпки.
На сегодняшний день наиболее полная очистка сточных вод (90–98 %) достижима при использовании систем глубокой биологической очистки, оборудованных аэротенками и оборудованием для подачи воздуха (рис. 13, 14).
Рис. 13. ЛОС глубокой биологической очистки
Рис. 14. ЛОС-5М глубокой биологической очистки
Очистные сооружения, в которых очистка сточных вод осуществляется благодаря жизнедеятельности аэробных бактерий, называются аэротенками. Необходимая концентрация кислорода в аэротенках поддерживается путем подачи от компрессора (через аэраторы) сжатого воздуха или насосом с системой Вентури.
Аэротенки установок биологической очистки – это по существу отсеки модуля установки, куда поступают сточные воды и подается через аэраторы сжатый воздух. Разложение соединений, загрязняющих сточные воды, происходит в результате жизнедеятельности аэробных бактерий активного ила, который образуется в аэротенках и поддерживается в содержимом их объемов во взвешенном состоянии.
Технология глубокой биологической очистки позволяет удалять из сточных вод нитраты и нитриты, разлагая их в процессе денитрификации до чистого азота, который выделяется в атмосферу, а также и фосфор за счет поглощения его PP-бактериями и удаления затем с избытками активного ила.
Многие очистные сооружения, позиционирующиеся на рынке как системы биологической очистки, в реальности имеют смешанную систему очистки стоков. Чаще всего в таких системах многоступенчатой комплексной очистки анаэробный процесс в септике или метантенке предваряет стадию заключительной биологической очистки в аэротенке или на биофильтре. Естественно, очистка метантенка осуществляется с помощью ассенизационной машины.
Аэротенки установок биологической очистки – это по существу отсеки модуля установки, куда поступают сточные воды и подается через аэраторы сжатый воздух.
