Принцип работы биологических фильтрующих очистных систем основан на использовании микроорганизмов, которые путем окисления уничтожают оставшиеся после переработки сточной воды в септике органические и коллоидные вещества, превращая их в безопасные продукты распада.
Но для того, чтобы окислительный процесс проходил нормально, в очистном сооружении необходимо создать подходящие для этого условия. Иными словами, обеспечить такими условиями главных тружеников – аэробных бактерий.
Принцип работы биологических очистных сооружений
Кислород – основа существования аэробных бактерий, поэтому все сооружения, работающие на биологической очистке, оборудованы системой подачи воздуха. Для этого в искусственные очистные сооружения закладывают материал для фильтрации в виде таких частиц, которые обеспечивают максимальную площадь для контакта стоков с воздухом, а для грунтовых методов очистки выбирают грунты с хорошими фильтрующими свойствами (пески и супески). Продуктом переработки бактериями органических загрязнений являются не только безвредные, но и нежелательные для бактерий вещества. Эта проблема решается с помощью вентиляции.
Биологическую очистку стоков производят с помощью фильтрационных колодцев, оросительно-фильтрационных подземных полей, фильтрационных траншей и песчано-гравийных очистных фильтров. Выбор того или иного устройства определяется характеристиками почв, влияющих на эффективность фильтрации стоков в естественных условиях, количеством стоков, наличием участка для размещения этого устройства, опасностью загрязнения водных пластов, из которых берут питьевую воду, и т.д.
Фильтрационные колодцы
Самые простые и недорогие очистные сооружения – это небольшие колодцы для фильтрации. Но область их применения невелика: их можно устанавливать только на песках и супесках, в суглинках и в трещиноватых породах их устройство запрещено. Производительность у таких очистных колодцев небольшая, поэтому их можно использовать только в качестве элемента местной канализационной сети при объеме стоков не более 1 м3/сут. Обычно их устанавливают для очистки стоков от небольших жилых домов, на расстоянии не меньше 8 м от здания. В случае, когда подземные воды используются для хозяйственного и питьевого снабжения, установка фильтрационных колодцев зависит от гидрогеологических условий и согласовывается с санитарно-эпидемиологической службой.
Устраивать колодцы стоит из железобетонных колец, обожженного кирпича и битумного камня. Максимально возможный размер колодца – по 2 м в длину и ширину и высотой 2,5 м. Сквозь стенки и дно колодца должна просачиваться вода, поэтому в основании и нижней части стен делают отверстия, на расстоянии примерно 15 см друг от друга. Снаружи стенок колодца метровым слоем насыпают крупнозернистый материал – щебень, гравий, шлак диаметром зерен 3-5 см. Также для ускорения очистных процессов и удлинения срока эксплуатации возле внешних стен колодца насыпают 25-сантиметровый слой фильтрата. Сверху колодец закрывается железобетонной плитой, в которой есть люк диаметром 70 см и вентиляционная труба диаметром 10 см.
Расчетная площадь фильтрационного колодца включает в себя поверхность дна и стенок на всю высоту фильтра. В песках нагрузка на квадратный метр составляет 80 л/сут, в супесках – 40 л/сут. Исходя из этого, расчетная площадь колодца с производительностью 1 м3/сут в песках должна быть 12,5 м2, а в супесках 25 м2.
Поля подземной фильтрации и орошения
Поле подземной фильтрации представляет собой оросительную систему из сети проложенных в земле дренажных труб, через которые проходят сточные воды, предварительно переработанные в септике. Устраивают такие системы из труб диаметром не менее 10 см.
Спуск стоков обеспечивается укладкой керамических труб с зазором в 1,5-2 см. Сверху место соединения накрывают листами мягкого водостойкого материала. В асбоцементных трубах делают пропилы шириной 1,5 см снизу в нескольких местах, но не реже, чем через 0,2 м один от другого. На концах труб делают вентиляционные стояки, которые выводят наружу примерно на 0,5 м.
При организации этих устройств, сточные воды, переработанные в септике, вначале подаются в распределительную трубу, а затем в каналы оросительной системы. Распределительную трубу устраивают под углом 90 градусов к подающей трубе, при этом создавая наклон по обеим сторонам не менее 0,005. На заключительном этапе к распределительной трубе подводят множество оросительных каналов.
Располагают оросительные и распределительные трубы в соответствии с рельефом участка.
В песчаную почву трубы для орошения укладывают с уклоном 0,001-0,003 на расстоянии 1,5-2 м, в супесчаную – без уклона, на расстоянии 2,5 м. Трубы могут быть расположены радиально (веером), при этом важно, чтобы устья лотков всех труб находились на одном уровне, а угол между трубами составлял не менее 30°.
Фильтрационные траншеи
Фильтрационные траншеи – это искусственные канавы, засыпанные фильтратом. В них укладываются дренажная и оросительная системы, на расстоянии (по высоте) не меньше 1 м. Размещают траншеи обычно возле оврага или водоема, в который самотеком с помощью этих траншей поступают очищенные стоки.
Протяженность фильтрационных траншей не может быть больше 30 м, во всем остальном она определяется с учетом суточного количества сточных вод. Ширина траншеи в нижней части не должна быть больше 0,5 м, но между осями рядом находящихся и параллельно лежащих траншей допускается расстояние в 3 м.
Оросительная сеть должна закладываться достаточно глубоко, не менее чем в полуметре от поверхности. На всю высоту рабочего фильтра засыпается крупнозернистый песок, сверху – 10-сантиметровый слой перегноя или торфа, последний слой – грунт.
Песчано-гравийные очистные фильтры
Монтажные работы начинаются с рытья котлована с отлогими стенками, затем на фильтрующий слой укладывают оросительную сеть, вслед за ней дренажную. Сеть дренажных труб должна быть выше горизонта грунтовых вод как минимум на 1 м. Трубы для орошения должны быть заглублены в землю не менее, чем на 0,5 м, и находиться выше дренажных на 1-1,5 м. Уклон труб предполагается не менее 0,005, учитывая, что они обсыпаются 20-сантиметровым слоем крупнозернистого щебня, шлака или другого материала.