Очистка сточных вод подразумевает практически полное биологическое разложение органических соединений в воде. По существующим нормам, содержание органических веществ в очищенной воде не должно превышать 0,10 мг/л.
Деградация органических веществ микроорганизмами в аэробных и в анаэробных условиях осуществляется с разными энергетическими балансами суммарных реакций. При аэробном биоокислении глюкозы 59% энергии, содержащейся в ней, расходуется на прирост биомассы и 41% составляют тепловые потери. Этим обусловлен активный рост аэробных микроорганизмов. Чем выше концентрация органических веществ в обрабатываемых стоках, тем сильнее разогрев, выше скорость роста микробной биомассы и накопления избыточного активного ила. При анаэробной деградации глюкозы с образованием метана лишь 8% энергии расходуется на прирост биомассы, 3% составляют тепловые потери и 89% переходит в метан. Анаэробные микроорганизмы растут медленно и нуждаются в высокой концентрации субстрата.
Аэробное микробное сообщество представлено разнообразными микроорганизмами, в основном бактериями, окисляющими различные органические вещества в большинстве случаев независимо друг от друга, хотя окисление некоторых веществ осуществляется путем соокисления (кометаболизм). Аэробное микробное сообщество активного ила систем аэробной очистки воды представлено исключительным биоразнообразием. В последние годы с помощью новых мокулярно-биологических методов, в частности специфических рРНК проб, в активном иле показано присутствие бактерий родов Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Считается, однако, что к настоящему времени идентифицировано не более 5% видов микроорганизмов, участвующих в аэробной очистке воды. Следует отметить, что многие аэробные бактерии являются факультативными анаэробами. Они могут расти в отсутствии кислорода за счет других акцепторов электрона (анаэробное дыхание) или брожения (субстратное фосфорилирование). Продуктами их жизнедеятельности являются углекислота, водород, органические кислоты и спирты.
Принцип работы любой локальной очистной системы канализации заключается в поэтапной очистке сточных вод в нескольких камерах. Обычно этапа два: предварительная (грубая) очистка и окончательная (доочистка). Выйдя по трубам из дома, стоки попадают в специальную емкость - септик, в котором под действием специальных микроорганизмов, происходит процесс первичной очистки. Протекает он без доступа кислорода - анаэробный процесс и поэтому бактерии расщепляющие загрязнения в этой емкости – анаэробные бактерии. По санитарным нормам процесс этот должен длиться три дня. Поэтому объем септика делают в три раза больше суточного объема сточных вод. На четырех жителей, каждый из которых расходует примерно 170 - 250 л в сутки, необходим септик объемом 2 - 3 м3 . После первого этапа очистки, (в септике) получаем осадок и на выходе жидкие стоки, осветленные примерно на 50 - 60 % в зависимости от типа установки. Дальше они отправляются на доочистку, которая может осуществляться несколькими способами.
Септик с естественной очисткой.
Если почва у вас песчаная и уровень грунтовых вод низкий (около 3 м), есть возможность использовать естественную очистку, когда стоки по трубам уходят в грунт маленькими порциями в поле поглощения. Такой тип очистки является наиболее простым в обслуживании и практически не имеет недостатков. Есть нюанс - под поле поглощения жертвуют какую - то часть участка, потому что над ним нельзя сажать деревья, устраивать гараж или дорогу. Разрешается, правда, разбивать клумбы. Для семьи из пяти человек поле поглощения по нормам должно быть 30 м2 .
Песчаные грунты достаточно редки, чаще встречаются глинистые и суглинки. Но и тут можно устроить естественную очистку, если грунтовые воды находятся достаточно низко (не выше 1,5 м от поверхности). Для этого, правда, делают искусственный фильтрующий слой из песка и щебня. После такого слоя очищенная вода собирается в трубы - приемники и отводится в канаву или дренажный колодец. Но есть опасность, что со временем в такой примитивной системе очистки произойдет заиливание, потому что поле фильтрации насытиться илом из стоков.
Септик с искусственной очисткой.
А как быть, если на участке сплошная глина или грунтовые воды находятся достаточно близко к поверхности? Выбирать систему локальной канализации с искусственной очисткой, в которой после септика стоки доочищаются в биофильтре или аэротенке. Биофильтр - это компактная емкость, в которой при доступе кислорода стоки очищают уже аэробные бактерии. Бактериям жизненно необходима специальная прослойка (засыпка) из пористого материала, к которой они крепятся. Чем больше поверхность засыпки, тем больше на ней нарастает биопленка из бактерий и лучше происходит очистка. Прослойкой могут служить керамзит, шунгизит, пузолан, кокс и даже бахромчатые капроновые шнуры. Надо только иметь в виду, что биофильтр тоже имеет свойство заиливаться и, время от времени, требует промывки или замены.
Аэротенк по своему принципу очистки похож на биофильтр, но используется насос или компрессор который пропуская через жидкость кислород. Считается, что в аэротенке происходит более глубокая очистка, чем в биофильтре, но система в целом усложняется из - за наличия электрооборудования.
Бактерии в септиках локальной канализации.
Локальные очистные сооружения очень разнообразны по объемам, конструкциям и алгоритмам, их объединяет одна общая особенность – все они, в качестве инструмента очистки, используют микроорганизмы. Надо хорошо осознавать, что если по каким-либо причинам погибнет микрофлора системы, процесс очистки остановится.
Первая причина - нерегулярная эксплуатация. Если в течение двух - трех недель система с биоочисткой не используется, бактерии гибнут. Бактерии не выносят попадания хлорсодержащих веществ, которые входят в стиральные порошки и чистящие средства. Определенную опасность для нежных микроорганизмов представляют автоматические фильтры для умягчения и обезжелезивания воды, поступающей в дом из скважины. Эти фильтры один - два раза в неделю сами себя промывают и ненужную воду сбрасывают в канализацию. Такая вода может содержать марганец, который бактерии тоже не выносят.
Самый простой способ восстановить микрофлору очистных сооружений - это добавить концентрированный бактериальный препарат. Обычно в таких препаратах содержатся несколько бактериальных культур и комплекс ферментов. После внесения бактерии в течение нескольких часов заселяют септик и начинают перерабатывать содержащиеся в нем отходы.
Подобные средства также эффективно применять во время ввода в эксплуатацию новых систем очистки, быстрого возобновления процессов очистки после длительных перерывов, а также при пиковых нагрузках на систему и в качестве профилактики. Причем бактерии подобраны таким образом, что бы в процессе переработки не выделялись неприятные запахи.
Сооружения и аппараты биологической очистки
Биологическая очистка может осуществляться как в естественных так и в искусственных условиях.
К сооружениям естественной очистки относятся:
1. Фильтрующие колодцы, используемые при расходе 1 куб.м в сутки и менее, и фильтрующие кассеты - при расходе 0,5-6 куб.м в сутки.
2. Поля подземной фильтрации - при расходе до 15 куб.м в сутки и более.
3. Поля фильтрации - при расходе 1400 куб.м в сутки и менее. В этих сооружениях, фильтрующей загрузкой являются естественные грунты, используемые непосредственно на месте (пески, супеси, легкие суглинки).
4. Фильтрующие траншеи, песчано-гравийные фильтры, применяемые при расходе
15 куб.м в сутки и более. Оросительная и дренажная сеть этих сооружений положена в слое искусственной фильтрующей загрузки из привозного грунта. Их устраивают при наличии водонепроницаемых или слабофильтрующих грунтов.
5. Фильтрующие кассеты с пропускной способностью 0,5-6 куб.м в сутки, применяемые в слабофильтрующих грунтах (суглинках) при коэффициенте фильтрации не менее 0,1 куб.м в сутки.
При круглогодичной работе очистной станции естественной очистки рекомендуется использовать, если удовлетворяются следующие условия: n среднегодовая температура воздуха в районе расположения очистной станции не менее 10 град.С; n глубина грунтовых вод не менее 1 м от поверхности земли; n наличие свободных площадей в близи малых объектов.
При сезонной работе станции (только в летний период) первое условие, касающееся среднегодовой температуры, исключается.
Однако почвенные методы не всегда приемлемы из-за неблагоприятных санитарных, почвенно-грунтовых, климатических, гидрогеологических условий.
В связи с этим возникает необходимость в применении сооружений искусственной биологической очистки.
