Экологическое домостроение Устройства и технологии децентрализованной



страница1/10
Дата24.04.2016
Размер1.79 Mb.
ТипОбзор
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
Жуков Борис
Экологическое домостроение
Устройства и технологии децентрализованной

очистки сточных вод



Систематизированы материалы по известным устройствам и технологиям децентрализованной очистки бытовых сточных вод от потребителей с небольшим расходом воды (индивидуальные жилые дома, бытовые объекты, группы домов). Приведены основные характеристики устройств и систем современных технологий децентрализованной очистки бытовых стоков, в т. ч.: песчаных, гравийных, почвенно-растительных фильтров, биореакторов, сооружений гидроботанической очистки и др. Приведены также принципиальные экологические, санитарно-гигиенические, организационные и экономические оценки очистки стоков в условиях жилого дома и рассмотрены характеристики основных процессов, протекающих в устройствах систем децентрализованной водоочистки.

Рассмотрены известные подходы к выбору и разработке устройств и технологий децентрализованной водоочистки, в т. ч. с использованием средств автоматизации. Проанализированы основные подходы к утилизации компонентов сточных вод в условиях жилого дома.

Обзор рассчитан на специалистов, занимающихся проектированием и строительством небольших сооружений децентрализованной очистки бытовых сточных вод, и лиц, интересующихся этой проблемой.

Увеличение проблем, связанных с качеством нашей питьевой воды и стоимостью очистки и сброса сточных вод, указывают, что традиционные водоснабжение и практика очистки и сброса сточных вод нуждаются в изменении: мы должны найти новые бережные способы работы с водой, элементом жизни.


Margrit Kennedy. The Urban Environment in Europe. - Berlin: Reamer, 1997.


СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ................................................................................................3

Глава 1. НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОДООЧИСТКИ

В УСЛОВИЯХ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЖИЛОГО ДОМА..............5

1.1. Экологический, санитарный, гигиенический аспекты...................6

1.1.1. Химические вещества - загрязнители....................................7

1.1.2. Канцерогенные и токсичные вещества................................11

1.1.3. Биологические загрязнения.................................................11

1.1.4. Основные правила безопасной работы с бытовыми сточными водами.................................................................13

1.2. Экономический аспект................................................................13

1.3. Организационные вопросы водоснабжения...............................15

1.4. Общетехнические требования.....................................................17

Глава 2. БАЗОВЫЕ УСТРОЙСТВА И ПРОЦЕССЫ

В СИСТЕМАХ ВОДООЧИСТКИ.................................................19

2.1. Устройства для начальной стадии обработки бытовых сточных вод.................................................................................20

2.1.1. Устройства для сбора, кратковременного хранения

и предочистки стоков..........................................................20

2.1.2. Устройства для очистки от взвешенных веществ (фильтры).............................................................................26

2.1.2.1. Фильтры грубой очистки..............................................26

2.1.2.2. Комбинированные устройства......................................27

2.2. Устройства для основной стадии очистки..................................28

2.2.1. Песчаные и песчано-почвенные фильтры............................29

2.2.2. Песчано-гравийные фильтры...............................................33

2.2.3. Ботанические площадки......................................................38

2.2.3.1. Почвенно-растительные фильтры.................................41

2.2.4. Водные объекты..................................................................45

2.2.5. Биореакторы микробиологической очистки........................50

2.2.5.1. Аэробные биофильтры................................................50

2.2.5.2. Аэротенки.....................................................................55

2.2.5.3. Биосорберы..................................................................59

2.2.5.4. Анализ основных показателей биореакторов, специализированных для очистки стоков

от индивидуального дома.............................................61

2.2.6. Устройства для переработки твердых отходов

и осадков, образующихся при очистке бытовых стоков.....63

115


2.3. Устройства для физико-химической обработки

сточных вод.................................................................................66

2.4. Химическая обработка сточных вод...........................................70

2.5. Гидроизоляционные материалы..................................................71

Глава 3. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ..............................................77

3.1. Схемы и технологии, рекомендуемые для очистки серых

или черных стоков......................................................................78

3.1.1. Схемы на основе септиков и фильтров-усреднителей........78

3.1.2. Комбинированные технологии, не использующие

септики и усреднители.........................................................80

3.1.3. Устройства, размещаемые частично или полностью

в обогреваемых помещениях...............................................82

3.2. Схемы с раздельной обработкой вод разных типов..................84

3.3. Схемы на основе концепции "живые машины"..........................86

Глава 4. УТИЛИЗАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД................................................90

Глава 5. ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ В ТЕХНОЛОГИЯХ

АВТОНОМНОЙ ВОДООЧИСТКИ..............................................99

5.1. Принципиальные подходы к построению автоматизированных систем........................................................99

5.2. Основные средства автоматизированных систем.....................100

5.2.1. Методы аналитического контроля сточных

и технологических вод.......................................................102

ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................................105

СОКРАЩЕНИЯ.....................................................................................106

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ.......................................................................106

ЛИТЕРАТУРА.......................................................................................107

ВВЕДЕНИЕ
Для застройщиков в России издано много литературы по архитектуре, строительству и ремонту индивидуального жилья. Предлагается множество архитектурных и технических решений. Но до сих пор недостаточно литературы по системам жизнеобеспечения и особенно по системам децентрализованной водоочистки.

Эти системы часто рассматриваются как некоторая стандартная конструкция без достаточной привязки к конкретным условиям окружающей среды: климату, составу почв, грунтов, воды, потребляемой в доме и грунтовой и т. д. Такой поверхностный подход обычно оборачивается бумерангом. Реализовать заданное качество очистки воды по месту использования очистных сооружений не удается. В результате резко ухудшается окружающая среда и, как следствие проживания в загрязненной среде, возрастает уровень кишечных, инфекционных, раковых и других заболеваний.

Между тем, недостатка новых конструкций для систем децентрализованной водоочистки нет. Проблема в отсутствии принципиальных общетеоретических основ водоочистки на установках малой мощности. Это затрудняет экологические и финансовые обоснования технологических решений, которые увязывали бы качество очистки и утилизации сточных вод с финансовыми возможностями застройщиков и социальными проблемами.

В итоге, сегодня трудности конструкторских разработок при всей важности их решения отступают на второй план. На первый план выходят проблемы создания достаточно дешевых, рациональных, надежных и экологически обоснованных технологий, учитывающих специфику условий окружающей среды на месте будущего строительства объекта - потребителя воды.

Потоки сточных вод объемом больше 2 - 3 м3/сут полностью очищать и утилизировать в пределах жилой усадьбы не всегда целесообразно. Часто речь идет о частичной подработке и частичном использовании стоков. Прошедшие неполную очистку стоки обычно направляют за пределы участка для естественной доочистки (например, в близлежащие низины или водоемы общего пользования) либо присоединяют к стоку систем централизованной канализации. В этом случае финансовые и экологические оценки крайне затруднены. Возможно, альтернативой может служить ограничение водопотребления до объемов, позволяющих утилизировать и частично ин-фильтровать сточную воду непосредственно на месте потребления.

В представленном обзоре сделана попытка проанализировать имеющийся в мировой практике опыт организации децентрализованной очистки и утилизации бытовых сточных вод и помочь читателю использовать этот опыт при выборе принципиальной схемы очистных сооружений для своего дома, группы домов, небольшого бытового предприятия.


Глава 1. НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОДООЧИСТКИ В УСЛОВИЯХ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЖИЛОГО ДОМА

В настоящее время проблемы децентрализации водоочистки в жилом доме широко обсуждаются в литературе [1 - 6]. Децентрализация очистки и утилизации бытовых сточных вод позволяет снять многие экологические, финансовые, социальные и другие проблемы, связанные со строительством и эксплуатацией жилого дома, особенно в тех местностях, где отсутствуют сооружения централизованной водоочистки.

За счет децентрализации водоочистки и утилизации воды и полезных компонентов удается получить значительный экономический эффект. Это делает выгодной обработку стоков на месте. Вместе с тем, к качеству очистки воды предъявляются повышенные санитарно-экологические требования. Поэтому не всегда просто увязать сумму финансовых затрат на строительство и эксплуатацию очистных сооружений с расходами на экологические мероприятия.

Нередко противники децентрализованной очистки бытовых сточных вод рассматривают проблему односторонне, игнорируя возможности утилизации воды и полезных компонентов непосредственно на приусадебном участке [7].

Между тем, именно утилизация воды и полезных компонентов из нее нередко позволяет решить многие экологические и финансовые проблемы водоочистки. Благодаря тому, что удается совместить в единой технологии очистку, обеззараживание, утилизацию полезных компонентов из стоков можно отойти от стандартных негибких подходов к водоочистке и применять новые принципы водоочистки. Однако возможности утилизации сточной воды на месте, как правило, ограничены.

Согласно данным, приведенным в работе [6], утилизировать без инфильтрации очищенной воды в почву в пределах индивидуальной небольшой усадьбы с числом жителей около 5 человек можно около 1 м3 стоков в сутки.

Потоки больших объемов по грубым оценкам до 3 м3Дут, по данным ЦНИИЭП инженерного оборудования [4], удается инфильтровать в грунт с помощью фильтрующих кассет площадью от 5 до 18 м2 в зависимости от фильтрующей способности грунта при уровне грунтовых вод не ближе 1 м к поверхности.
1.1. Экологический, санитарный, гигиенический аспекты

Известно, что любые загрязнения первоначально воздействуют на локальном уровне, но в сумме оказывают влияния регионального и даже глобального масштаба. Здесь и в дальнейшем рассматриваются экологические аспекты водоочистки на локальном уровне.

Экологический и санитарно-гигиенический аспекты водоочистки в условиях индивидуального жилого дома определяются главным образом качеством очищенных вод и технологией их утилизации.

Возможны два варианта утилизации стоков. В первом варианте частично очищенные стоки выводят за пределы участка для естественной доочи-стки, во втором - частично или полностью очищенные сточные воды утилизируют в пределах участка индивидуального дома.

При осуществлении первого варианта ослабляются санитарно-гигиенические требования для потребителей воды, но возникают санитарно-гигиенические и экологические проблемы в тех местах, куда сточные воды сбрасываются на доочистку. Окружающей среде может быть нанесен существенный ущерб, если способность к самоочищению участка - приемника стоков, окажется недостаточной.

При реализации второго варианта к вышеупомянутым проблемам добавляются проблемы "ограниченного пространства". В этом случае очистка и утилизация выделенных из стоков полезных компонентов осуществляются в ограниченном пространстве. Избыточная вода инфильтруется в почву и в грунт. При любом технологическом сбое или неправильно выбранной технологии могут быть созданы условия не только для концентрирования токсичных загрязнений до опасного уровня, но даже для образования новых токсикантов, которые раньше не встречались в природе. Вероятность этого явления особенно велика при почвенной инфильтрации воды и застойных или слабо протекающих грунтовых водах. Она, например, может быть связана со способностью почвенных частиц концентрировать в результате адсорбции различные (органические и неорганические) вещества. Последние могут поглощаться растениями и вступать в цепи питания (трофические цепи) с участием животных и человека, вызывая у них серьезные нарушения здоровья.

Следует заметить, что проблема загрязнения грунтовых вод при инфильтрации сточных вод в литературе [7, 8] поднимается довольно часто. Тем не менее, она остается открытой. В частности, очень мало известно о возможности загрязнения грунтовых вод патогенными бактериями. Авторы работы [7] указывают, что биологические аспекты результатов смешивания грунтовых и сточных вод в литературе практически не обсуждаются. Сегодня ясно, что нельзя фильтровать в землю неочищенные воды даже из септика. Последствия такой инфильтрации, как отмечается в работе [8], могут оказаться крайне тяжелыми, так как грунтовые воды являются не только приемником сточных вод, но и источником питьевых вод. Особенно серьезными последствиями может сопровождаться инфильтрация воды через близко расположенные септики. Между тем, в литературе нет четких рекомендаций по качеству очищенной сточной воды, предназначенной для инфильтрации.

Концентрации загрязнений в сточной воде зависят от степени благоустройства объекта - водопотребителя и, в конечном итоге, определяются нормами водопотребления. Чем выше норма водопотребления, тем менее концентрированы сточные воды.

Все загрязнения в сточных водах можно разбить на две группы:

- химические вещества;

- биологические загрязнения.
1.1.1. Химические вещества - загрязнители

Вещества загрязнители присутствуют в сточных водах в растворенном виде и в составе различных нерастворимых в воде частиц. Основные формы нахождения этих веществ и их происхождение показаны в табл. 1.1.

Из табл. 1.1 видно, что валовой состав сточных вод представлен минеральными и органическими веществами - загрязнителями сточной воды. Считается, например, [9], что органические вещества составляют 58, а минеральные - 42 % от общей массы примесей.

На основании приведенных в работе [9] данных состав органических веществ бытовых стоков можно представить с помощью табл. 1.2.

Таблица 1.1

Основные формы нахождения загрязнителей бытовых сточных вод и их происхождение






Органические вещества




Происхождение

Биоразлагаемые

Небиоразлагаемые

Минеральные вещества




Растворенные

Взвешенные

Плавающие






Поступают на

очистку


Углеводы, белки, ор-

ганические

кислоты,

ионоген-ные СПАВ



Мицеллы белков, СПАВ, органо-

минеральных ве-

ществ, клетчатка,

растительные и животные ткани



Пены, жиры (масла), лег-

кие фракции

растительных

и животных тканей



Неионоге-нные

СПАВ,


лигнин,

гумино-вые вещества



К+03МН/,аСГ

и другие


не-ор-

ганичес-кие компоненты



Вторичные за-

грязне-


ния

Вещества, образуе-

мые мик-


роорганизмами и экстрагируемые из фильтров

Отмершие дрожжи, микроорга-

низмы, отрабо-

тавшая биопленка, активный ил


Экстрагируемы тров гуматы,

другие органи

щества


е из филь-{эульваты и

ческие ве-



Вещества, образуемые

микроорга-

низмами и экстрагируемые из фильтров (N03~, NH4+, Са2+ и др.)

Таблица 1.2 Состав органических веществ бытовых стоков, %

Часть стока Белки Углеводы Жирные кислоты Жиры, (масла) Детергенты

Сток в целом 27,9 17,5 9,2 (27,2) 6,6

Жидкость 28,7 7,7 7,8 - 13

Взвешенное вещест- 61 - - 31 во

Значительная доля химических веществ - загрязнений присутствует в сточных водах в виде взвешенных в воде веществ. Во взвешенном состоянии находятся многие минеральные загрязнители: песок, глина, шлаки и органические вещества растительного и животного происхождения (остатки растений, плодов, злаков, овощей, бумага и т. д.). Большинство минеральных солей и часть органических веществ растворены в воде. Среди взвешенных веществ по данным работы [9] грубодисперсные вещества от общей массы загрязнений в среднем составляют 35,4%, коллоиды - 14,3, растворенные вещества - 50,3 %.

При разработке технологии локальной водоочистки обязательно опираются на информацию о валовом составе перспективных к потреблению в быту поверхностных или артезианских вод и на регламентированные нормативами СНиП [12] количества загрязнений в бытовой сточной воде из расчета на одного жителя. Основные из этих показателей приведены в табл. 1.3 и 1.4.

Для сравнения в табл. 1.3 приводятся экологические нормативы качества поверхностных (для пресноводных водоемов) [10] и питьевых вод (ГОСТ 2874 - 82 для питьевой воды).

Состав артезианских вод существенно зависит от характера породы, в окружении которой находится водный источник, поэтому их составы уточняют химическим анализом в каждом конкретном случае. Несколько проще обстоит ситуация с пресными поверхностными водами рек, озер. Массы этих вод, как правило, значительны, а состав стабилен. Это позволяет классифицировать поверхностные воды по различным критериям. Авторы работы [10] приводят экологически обоснованную классификацию типов вод в водохранилищах, выделяя шесть классов качества воды, представленных в табл. 1.3, в том числе:

1 класс. Вода очень чистая, олиготрофного типа, после минимальной подготовки ее можно использовать для питьевого водоснабжения. В остальных случаях она пригодна к использованию без предварительной подготовки.

2 класс. Чистая вода, мезотрофного типа. Требует достаточно сложной подготовки для питьевого водоснабжения. В остальных случаях может быть использована без предварительной подготовки.


Таблица 1.3

Нормативы качества поверхностных вод с экологических позиций



Показатель







Класс качества воды










Питьевая

1

2

3

4

5

6

рн




6,5-8

6,5-8,5

6,5-8,5

6,5-8,5

6-9

6-9

Растворимый 02, мг/л




>8

6

5

-

2

<2

Насыщенный 02, %




>90

75

60

40

20

< 20

Сумма растворенных веществ, мг/л




< 300

500

800

1000

1200

< 1200

Мутность, мг/л

< 1,5

<20

30

50

100

200

> 200

Жесткость, мг-экв/л

< 7

< 15

20

30

40

50

>50

Хлориды, мг/л

< 350

<50

150

200

300

500

> 500

Сульфаты, мг/л

< 500

<50

150

200

300

400

> 400

Железо, общ., мг/л

<0,3

<0,5

1

1

5

10

> 10

Марганец, общ., мг/л

< 0,1

< 0,05

0,1

0,3

0,8

1,5

> 1,5

Аммоний, мг/л

<0,5

<0,1

0,2

0,5

2,0

5,0

>5,0

Нитриты, мг/л




< 0,002

0,005

0,02

0,05

0,1

> 0,1

Нитраты, мг/л

< 10

< 1

3

5

10

20

>20

Фосфаты, мг/л

-

< 0,025

0,2

0,5

1,0

2,0

> 2,0

Фосфор, общ., мг/л




< 0,05

0,4

1,0

2,0

3,0

> 3

ХПК (БО мг О/л)




< 15

25

50

70

100

> 100

ХПК (ПО - мг О/л)




< 5

10

20

30

40

>40

БПК (мг - О/л)




< 2

4

8

15

25

>25

Углерод, органич., мг/л




< 3

5

8

12

20

>20

Азот, органич., мг/л




< 0,5

1,0

2,0

5,0

10

> 10

Детергенты анионо-активные, мг/л




-

<0,5

1,0

2,0

3,0

> 3,0

Фенолы летучие, мг/л




< 0,002

0,01

0,05

0,1

1,0

> 1

Колититр, мл

> 300

1

0,1

0,01

0,001

<

0,001


< 0,001

Общая численность






















микроорганизмов в 1 мл

< 100

< 5-10

< 10

< 3-10

< 5-10

< 10

> 10

3 класс. Незначительно загрязненная вода, слабоавтотрофного типа. Для питья и производственных целей можно использовать после сложной подготовки. В некоторых случаях (подземное орошение, охлаждение) можно применять без подготовки.


Таблица 1.4

Нормативы загрязнений, сбрасываемых с бытовыми водами, поданным [12]



Показатель

Количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут в районах




канализованных

неканализованных

Взвешенные вещества

65

22

БПК (полн.)*:







неосветленной жидкости

75

25

осветленной жидкости

40

13

Азот аммонийный

8

2,7

Фосфаты (Р205)

3,3

1,1

в том числе от моющих веществ

1,6

5,3

Хлориды (CI)

9

3

Поверхностно-активные вещества (ПАВ)

2,5

0,8

"При расчете сооружений биологической очистки величину БПК (полн.) для бытовых сточных вод рекомендуется принимать равной БПК20.

4 класс. Сильно загрязненная вода эвтрофного типа. Даже после подготовки непригодна для питьевого водоснабжения, рыборазведения или целей рекреации. Для использования в производстве требует сложной подготовки.

5 класс. Сильно загрязненная вода политрофного типа. Может быть лишь условно использована для орошения и охлаждения. Для других целей непригодна.

6 класс. Очень сильно загрязненная вода гипертрофного типа. Практически непригодна для использования.

Концентрацию загрязняющих веществ в сточных водах, согласно СНиП, следует определять, исходя из удельного водоотведения на каждого жителя с учетом приведенных в табл. 1.4 количеств загрязняющих воду веществ.

В соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.03-85, степень очистки сточных вод определяется в зависимости от местных условий и с учетом возможного использования очищенных сточных вод, поверхностного стока и обезвоженных осадков сточных вод для сельскохозяйственных нужд и других целей.

Степень очистки стоков, сбрасываемых в водные объекты, должна отвечать требованиям "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами", утвержденных соответствующими министерствами и ведомствами.


1.1.2. Канцерогенные и токсичные вещества

Спектр действительно токсичных для человека и окружающей среды веществ в перерабатываемой воде достаточно широк. Но концентрации этих веществ в бытовых сточных водах, как правило, малы и не выходят за пределы распространенных в природе концентраций в поверхностных водах 2 -3 иногда 4 классов качества. Поэтому, как правило, не возникает проблем, если очищенные воды выводятся за пределы участка потребителя воды. Другое дело, если утилизация очищенной воды выполняется в пределах этого же участка. В таком случае может сработать фактор "ограниченного пространства", не зависящий от концентрации токсиканта. Обычными для бытовых сточных вод токсичными загрязнителями являются фосфаты, азотсодержащие вещества и моющие средства, которым нередко сопутствуют фенолы и ряд других компонентов, приведенных в табл. 1.3. Эти вещества присутствуют в сточных водах в переменных количествах. В связи с этим информация в литературе об их содержании носит ориентировочный характер. Например, по мылам и фенолам, ссылаясь на данные Красноярского ВНИИ ВОДГЕО, авторы работы [9] приводят следующие показатели для бытовых вод: по фенолам до 0,5 и мылам - до 82 мг/мл.

Особое место среди токсикантов сточных вод занимает хлор. С одной стороны, его широко используют для обеззараживания питьевых вод, и он обычно находится в потребляемых чистых водах. С другой стороны, хлор является ядом для растений и животных. Он способен замещать в метаболических процессах отдельные естественные компоненты, тормозя эти процессы. Поэтому содержание хлора в сточных водах строго регламентируется.
1.1.3. Биологические загрязнения

К биологическим загрязнениям относят различные микроорганизмы, бактерии, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и т. д. В сточные воды поступают ежесуточно вместе с выделениями из организма человека, домашних животных, смывов с тела, одежды и других бытовых предметов триллионы микроорганизмов.

Санитарно-бактериологическую оценку качества бытовых сточных вод выполняют с учетом трех основных показателей, в том числе:

- микробного числа;

- числа бактерий группы Coli;

- наличия яиц гельминтов.

Особенно серьезные проблемы могут создать патогенные микроорганизмы сточных вод, в том числе возбудители брюшного тифа, дизентерии, сибирской язвы и многих других заболеваний. Эти организмы способны в течение долгого времени выживать в сточной воде и активном иле.

М. Strauss [11] отмечает, что принятое в классических технологиях время обработки сточной воды 24 ч недостаточно для естественного отмирания большей части микрофлоры. Это подтверждают данные, приведенные в табл. 1.5.


Таблица 1.5

Среднее время выживания патогенной микрофлоры во влажном фекальном иле и сточной воде при температуре окружающей среды, дней [11]




Организм

Умеренный климат(10 - 15°С)

Тропический климат (20 - 30°С)




Влажный ил

Сточная вода

Влажный ил

Сточная вода

Вирусы

< 100

>50

< 20

<50

Бактерии:













сальмонеллы

< 100

< 150

< 30

<30

холеры

<30

<30

< 5

< 5

фекалий

< 150

< 120

< 50

<30

Простейшие

<30

>50

< 15

< 15

Гельминты:













Яйца аскарид

2-3 года

(накапл. в иле)

10-12 месяцев

(накапл. в иле)

Яйца ленточных

12 месяцев

(накапл. в иле)

6 месяцев

(накапл. в иле)

Среди факторов, влияющих на выживание патогенной микрофлоры, выделяют: температуру, уменьшение влажности и ультрафиолетовое излучение. Скорость отмирания микрофлоры увеличивается пропорционально интенсивности этих факторов.

Численность микроорганизмов зависит также от концентрации в воде химических веществ, обладающих бактерицидным действием. Бактерицидные свойства имеет, например, аммиак (NH3). Поэтому при повышенных рН (больше 8,5 - 9), благодаря увеличению соотношения NH3/NH4+ отмирание микрофлоры усиливается [11].

В районах холодного климата часто создается специфичная эпидемиологическая обстановка, связанная:

- с пониженной интенсивностью процессов самоочищения в почвах и водоемах;

- консервирующим по отношению к бактериальным загрязнениям действием холода.

Холодный климат способствует интенсивной микробной обсемененно-сти поверхностных источников водоснабжения и почвы. Однажды внесенная в почву инфекция сохраняется в ней длительное время. Авторы работы [9] показали, что за 5 суток скорость отмирания кишечной палочки, выраженная в процентах среднечасовой убыли, при температуре 22°С составляет 0,76 - 0,83, а при 6°С она равна примерно 0,3. На Севере в почве кишечная и туберкулезная палочки выживают около года, микробы тифозно-паратифозной группы - от 3 до 400 дней [9]. 1.1.4. Основные правила безопасной работы с бытовыми сточными водами

В литературе и рекомендациях СНиП [12] достаточно хорошо сформулированы основные правила безопасной работы с бытовыми сточными водами. Отправным пунктом этих правил может, по-видимому, явиться приведенное в работе [2] указание, согласно которому безопасны только те очистные сооружения, которые обрабатывают исходно чистые воды. С этим указанием тесно переплетается требование СНиП [12], регламентирующее создание санитарно-защитной зоны от очистных сооружений до границ жилой застройки. Размеры зоны определяются видом и производительностью очистных сооружений (табл. 1.6).

К важнейшим рекомендациям безопасной работы со сточными водами можно отнести следующие:

• Избегать прямого контакта или непосредственного использования неочищенных сточных вод.

• Избегать заражения воздушно-капельным путем и не разбрызгивать сточные воды.

• Не применять воздушное орошение растений сточными водами любой степени очистки. Можно использовать только подземное орошение.

• Не орошать сточными водами землю вблизи питьевого колодца.

• Регламентировать выбор моющих средств и других химикатов, применяемых в быту. Это необходимо для того, чтобы сохранить биоту очистных сооружений и не снизить эффективность физико-химической обработки.

• Во избежание вторичного загрязнения не следует хранить сточные воды длительное время.
1.2. Экономический аспект

Европейские эксперты [13] прогнозируют устойчивое возрастание цен на воду и особенно на сточную воду. По некоторым оценкам в ближайшие

Таблица 1.6

Санитарно-защитные зоны вблизи очистных сооружений малой производительности [12]

Очистные сооружения Производительность, м3/сут Ширина защитной зоны, м

Септики - 5

Фильтрующие колодцы Не более 1 8

Фильтрующие траншеи - 25

Песчано-гравийные фильтры - 25

Поля подземной фильтрации Не более 15 15

То же, площадь до 0,5 га - 100

Биофильтры Не более 50 100

10 - 15 лет расходы обычной семьи на водоснабжение сравняются с расходами на отопление. Особенности децентрализованной водообработки связаны с необходимостью сочетать экономический и экологический аспекты технологии с высокой надежностью и производительностью очистных сооружений.

С одной стороны, за счет децентрализации водоочистки и утилизации воды и полезных компонентов удается получить значительный экономический эффект. Это делает выгодной обработку стоков на месте. С другой стороны, к качеству очистки воды предъявляются повышенные санитарно-экологические требования.

Следует отметить, что экономический и экологический аспекты настолько переплетены между собой, что затрудняют соответствующие оценки, необходимые для строительства и эксплуатации автономных очистных сооружений.

По грубым подсчетам авторов работы [7], в отдельных случаях можно принять, что стоимость собственных очистных сооружений эквивалентна подключению объекта потребителя воды к централизованным очистным сооружениям.

В целом оценки стоимости создания и эксплуатации децентрализованных сооружений крайне сложны. Рассматривая проблемы, связанные со спуском отработанных сточных вод от сельских усадьб в небольшие ручьи и речки, авторы работы [7] отмечают, что в стоимость водоочистки обычно включают размер жилища и число жильцов. Но это некорректно, поскольку на самом деле стоимость водоочистки не пропорциональна ни размерам жилища, ни числу жильцов.

Тем не менее, в подсчетах учитывают:

1. Небольшие размеры усадеб в отдаленных сельских местностях.

2. Необходимость постройки небольших собственных очистных сооружений (если невозможно подключиться к централизованным очистным сооружениям).

Удорожают создание и эксплуатацию очистных сооружений производительностью более 3 м3/сут следующие обстоятельства:

- ущерб, связанный с непредвиденными повреждениями в системе очистки. Это увеличивает финансовые расходы на 10, 30, 50 % и более;

- расходы на модернизацию очистных сооружений;

- отказ от восстановления в случае повреждений собственных очистных сооружений и подключение к централизованным системам многократно увеличивают расходы на водоочистку за счет дорогостоящей транспортировки стоков к месту переработки.

При транспортировке по трубопроводам возникает также риск получить ущерб, связанный с возможными повреждениями на трубопроводе и загрязнениями окружающей среды.

По-видимому, при расчете финансовых затрат на строительство и эксплуатацию локальных очистных сооружений следует четко дифференцировать между сооружениями, образующими поток очищенных вод, который выводится за пределы участка потребителя воды, и сооружениями полностью утилизирующими воду и компоненты из нее непосредственно в пределах своего участка.

Возможно альтернативой будет служить ограничение потребления воды до 1 м3/сут и полная утилизация стоков на месте [6]. Это представляется реальным в условиях коттеджного строительства.
1.3. Организационные вопросы водоснабжения

Организационные вопросы индивидуального водоснабжения в настоящее время стоят особенно остро. Это отмечается многими авторами [13 - 15]. С одной стороны, продолжается неуклонный рост индивидуального жилищного строительства. Например, в работе [15] приводятся данные, что в Соединенных Штатах Америки за период с 1970 по 1980 г. число индивидуальных домов возросло с 20,2 млн до 22,6 млн. С другой стороны, качество очистки на небольших очистных сооружениях часто не удовлетворяет санитарным и экологическим нормам. По данным этой же работы более 90% нарушений нормативов качества сбрасываемой воды приходится на малые населенные пункты с несовершенной системой канализации. Вместе с тем, известно [13, 15], что суммированные локальные последствия таких сбросов негативно проявляются в глобальном масштабе.

Помимо возрастающего загрязнения питьевых вод в последнее время наметилась тенденция к уменьшению их общих запасов на земном шаре. Это является результатом интенсивной и не всегда экологически обоснованной хозяйственной деятельности человека. Например, при строительстве комфортного жилья в России часто опираются на известное положение, в соответствии с которым, чем выше водопотребление, тем меньше загрязнений в воде и выше комфортность жилья. Между тем, это само по себе справедливое положение нельзя рассматривать в отрыве от реально складывающейся ситуации во всем мире. Сейчас стало ясно, что водопотребление должно быть оптимизированным; комфортность жилища нельзя улучшать за счет увеличения расхода воды вообще и расхода питьевой воды в особенности.

На этом фоне возникла и в большинстве цивилизованных стран выполняется стратегия водопотребления, направленная как на ужесточение и даже сокращение норм потребления питьевой воды, так и на увеличение в общей массе используемой человеком воды доли дождевой и очищенной серой воды [13]. По оценкам, данным в работе [13], за счет мероприятий по экономии питьевой воды (использование водосберегающих устройств, туалетов с небольшим расходом воды и др.), а также широкого повторного использования очищенных серых сточных вод, расход питьевых вод может быть сокращен от 145 л на человека в сутки до 70 л.

Таким образом, в ряду организационных вопросов, связанных с водо-потреблением в индивидуальном доме, принципиально важным является выяснение оптимальных норм водопотребления, которые определяют в свою очередь и степень благоустройства, и концентрацию токсичных веществ и патогенных микроорганизмов в сточной воде.

Со ссылкой на зарубежные данные Н.И. Першин [14] указывает, что для создания комфортных условий для населения считается достаточным 150 - 200 л/сут на человека. В сборнике СНиП [12] рекомендуется в домах без ванн расходовать 125 - 160 л/сут воды на человека, а в домах с ваннами и водонагревателями 160 - 230 л/сут.

Ориентировочный баланс водопотребления в расчете на семью из 5 человек и пристенную теплицу площадью 25 м2 приведен в табл. 1.7. Биотуалет включен в систему переработки сточных вод.

В работе [14] отмечается, что одной из сложных проблем небольших поселков является использование питьевой воды для полива зеленых насаждений и приусадебных участков. Этому благоприятствует бесперебойная работа водопровода и удобство использования воды. В результате допускается перерасход воды и сбои в водоснабжении населения. В значительной мере проблему снимает полив растений очищенной сточной водой. Благодаря этому по данным работы [6] при минимальной норме воды 150 -200 л/сут на человека для полива участка в 600 - 800 м2 достигается экономия летом до 150 л/сут питьевой воды.


Таблица 1.7 Баланс водопотребления в индивидуальном доме

Назначение воды Расход воды, л в сутки на человека

Чистой (по данным) Очищенной

[14] [6] [6]

3-5 27 30

14 14 До 80 80

20-25 15-20 5-10

10-12 10-12

10 6

Для питья



Приготовление пищи

Умывание (ежедневный туалет)

Купание в ванной

Стирка белья

Уборка помещений

Промывка:

унитаза

биотуалета



датчиков контроля

Полив растений:

открытый грунт и теплица - 40 140

теплица (холодное время года) - - 15-20

Испарение воды через теплицу - - 25-30

Испарение на открытом воздухе - - 25-30

Накопление (в холодное время года) - - 60-70
1.4. Общетехнические требования

Следует отметить, что формальный перенос традиционных технологий очистки стоков на автономные сооружения малой мощности не эффективен. Традиционные технологии ориентированы на переработку значительных объемов черных стоков на специальных удаленных от жилых домов площадках.

Автономная переработка стоков предполагает наличие принципиально других условий, среди которых можно выделить следующие:

- строгое регламентирование месторасположения на приусадебном участке очистных сооружений;

- специфические особенности технологии;

- минимальное участие человека в работе системы водоочистки;

- простота эксплуатации очистных сооружений.

Месторасположение очистных сооружений регламентируется по отношению не только к жилому дому, но и источнику питьевой воды, а также глубине залегания грунтовых вод. Расстояние между перечисленными объектами в каждом конкретном случае определяется с учетом санитарных норм, фильтрующей способности грунтов и возможности подтопления фундаментов. Как правило, оптимальные условия реализуются на площадках, имеющих некоторый уклон, что способствует своевременному водоотведе-нию.

Специфика автономных технологий учитывает состав исходных и сточных вод, а также низкую производительность очистных сооружений. Особенно нежелательно для локальных систем водоочистки неконтролируемое смешивание стоков разного состава (получение черных стоков), поскольку:

- может привести к образованию в сточной воде значимых концентраций соединений не встречающихся в отдельно взятых типах вод и не удаляемых по принятой на данном объекте технологии;

- усложняет извлечение и утилизацию ценных примесей из сточных вод, снижая качество очистки в целом;

- нарушает однородность состава обрабатываемой жидкости. Последнее в свою очередь затрудняет биологическую очистку воды и

организацию непрерывного аналитического контроля состава сточной воды простейшими аналитическими методами, а значит и возможности применения автоматизированных технологий.

Требование исключить частое вмешательство человека в работу очистных сооружений связано прежде всего с естественной необходимостью ограничить его контакт с токсичными веществами и освободить от несвойственных, нежелательных для него функций по контролю и управлению в системе очистных сооружений.

Простота эксплуатации является важнейшим требованием к системам очистки сточных вод потребителей с малым расходом воды. Не учет этих требований по данным [15] приводит к неэффективной работе очистных сооружений и даже авариям, вызывающим загрязнение окружающей среды.

Хотя проектирование систем водоочистки, базирующееся на экологических принципах, - новое направление, уже существуют технологии и разработки, позволяющие внедрять экологически приемлемые системы водоочистки.

P. Jessen, A. Vain. Ecological

Engineering for Wastewater

Treatment. - Sweden, 1991. P. 148.




  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал