Как выбрать установку

Критерии выбора локальных установок очистки сточных вод

Для того, чтобы было тяжелей вас обмануть и продать вам заведомо неэффективную систему очистки, мы постараемся дать вам основные критерии по выбору локального очистного сооружения. 


Первый критерий — способ очистки. 

          Самый оптимальный способ очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на сегодняшний день — биологическая очистка. Биологическая очистка с применением эффективной технологии может решить практически все проблемы бытовых сточных  вод. Общепризнано, что наиболее эффективной биологической технологией очистки является аэробная, т.е. с использованием бактерий "дышащих" кислородом воздуха, принудительно растворенным в сточных водах. Количество колоний бактерий, участвующих в этом процессе, в сотни раз больше, чем при анаэробных (без доступа кислорода) технологиях. Существенным преимуществом аэробных процессов является и тот фактор, что при них не развиваются болезнетворные бактерии, и отсутствует дурной запах. 

Анаэробные септические системы сегодня также имеют право на существование, но только полностью в корпусных вариантах. Если вам предлагают использовать для доочистки грунтовый фильтр, то согласившись на это, вы нанесете экологии огромный вред. И не где-нибудь, а на своем участке. Будут отравлены грунты, неочищенная вода отравит подземные водоисточники. В условиях нашей зимы говорить о возможности развития процессов биологической очистки в промерзающих грунтах, как минимум наивно. Уже при температуре +4 С все активные биопроцессы блокируются. Овощи в вашем холодильнике хранятся при такой температуре. А тому, кто надеется, что грунты сумеют отфильтровать растворенные органические соединения, полезно заглянуть в курс химии. Растворенные соединения можно отфильтровать только на микрофильтрационных мембранах, где размер пор соизмерим с молекулами загрязнений. Грунты в таких свойствах не замечены. 

Наиболее эффективные на сегодняшний день из аэробных технологий — это SBR-системы (аэротенки с прерывистой аэрацией). Лучшие представители этих систем способны работать даже в оборотных системах водоснабжения. Если не вдаваться в подробности, то SBR-технологии предполагают чередование аэробных и аноксидных процессов в одном и том же объеме аэротенка с разным количеством растворенного кислорода. Не все SBR-системы одинаково хороши, хотя любая из них, даже самая простая — это всегда шаг вперед от традиционных аэрационных технологий, так как сокращается общий объем очистных сооружений для проведения полного цикла глубокой биологической очистки и улучшаются выходные характеристики. При всем этом полное отсутствие запаха и отказ от ассенизационной машины. 


Второй критерий — материал корпуса очистной установки. 

          Он должен быть прочным, обладать определенными теплоизолирующими свойствами и не должен подвергаться химической и биологической коррозии. Следует иметь ввиду, что черный металл подвержен коррозии и биокоррозии, притом он не держит тепло. Все обещания, что антикоррозионные покрытия смогут на долгое время защитить металл в агрессивной сточной среде, довольно сомнительны. Лучшие автомобильные краски не выдерживают более 10 лет. Вся Россия натыкана этими ржавыми уродцами, благополучно сгнившими, несмотря на заверения долгой жизни. Бетон тоже подвержен биокоррозии, плохо держит «точку росы» (переход через температуру замерзания воды) внутри стен, гигроскопичен. Но в некоторых случаях незаменим, особенно в комбинации с полимерными материалами. Однако есть альтернативный материал — отвечающий всем необходимым требованиям. Это, полипропиленовые интегрально вспененные  панели. У этого материала столько преимуществ перед другими, что делает его уникальным для строительства локальных очистных сооружений. Сохраняет тепло и герметичность. Прочность этих панелей позволяет монтировать локальные очистные сооружения в любых грунтах без бетонного усиления. Срок их службы свыше 50-ти лет и грызунам полипропилен не по зубам. 

Гомогенные полипропиленовые пластики тоже хороши, хотя не обладают всем спектром достоинств интегрально вспененных. Еще меньше достоинств у полиэтиленовых панелей, но они довольно пластичны на морозе. 


Третий критерий — применяемая система аэрации. 

          Во многих аэробных ЛОС в качестве элемента аэрации применяется трубочка с насверленными дырочками, можно назвать это изделие перфорированной трубкой. Эффективность и долговечность такой конструкции довольно сомнительна. Дело в том, что после снятия давления воздуха (аварийная или технологическая пауза аэрации по любой причине), начинает действовать противодавление столба жидкости. Под действием этого давления в перфорированную трубку начинает через отверстия проникает сточная жидкость с еще не разложившейся органикой, которая при очередном включении компрессора может закупорить изнутри некоторые из отверстий. Со временем количество отверстий аэратора можно пересчитать по пальцам одной руки. Естественно, аэрация снижается на порядок. В России долгое время развитие высокоэффективных SBR- технологий сдерживало отсутствие именно аэрационных элементов, способных без снижения эффективности работать с технологическими паузами. Ведь и сейчас на многих городских аэрационных станциях остановка системы аэрации подобна удару стихии. Нештатный перезапуск системы аэрации после остановки, может привести  к механическому повреждению аэраторов. 

И наконец-таки ситуация изменилась. На отечественном рынке появились полимерные пленочные мембранные аэраторы, под маркой «ПОЛИАТР» с мембраной АТЕ-65, способные более 10-ти!!! лет работать в системах с технологическими паузами аэрации. А все дело в том, что после отключения подачи воздуха, все поры пленочного мембранного аэратора под действием давления воды закрываются, и пленка обволакивает остов элемента, что не допускает проникновения жидкости внутрь элемента. При подаче воздуха пленка раздувается, компенсируя резкий скачок давления, и лишь затем одновременно раскрывая все поры. Происходит процесс постоянного самоочищения элемента аэрации, в том числе и от внешних биообрастаний. Длина элемента аэрации может доходить до 50-ти метров без потери равномерности аэрации. 

Микропоры в мембране сформированы лазерным лучом, и попытка повторить микроперфорацию мембраны механическим путем и на другой полимерной основе не увенчались успехом. Нет равномерности аэрации, большой расход воздуха и быстрый механический разрыв мембраны. «ПОЛИАТР» пока лидер среди аэраторов.    


Четвертый критерий — применяемый компрессор. 

          Он должен быть надежным, малошумным и долговечным. Для ЛОСов малого объема лучше всего подходят мембранные компрессоры, способные безостановочно работать более 2-х лет. Японские компрессоры фирмы SECOH по многим характеристикам являются одними из лидеров в этой области. В жарком климате и на установках большой производительности лучше применять роторные воздуходувки, например, фирмы "КУБИЧЕК". Они более шумные, но перегрев им не страшен. 


Пятый критерий — наличие аккумулирующего объема. 

          Сточные воды от домашнего хозяйства отличаются большой неравномерностью. И это понятно: мы едим не постоянно, моемся тоже не круглосуточно. Поэтому для оптимальной работы очистной установки необходимо, чтобы стоки сначала собирались в каком-то объеме (емкости), а затем равномерно подавались на очистку. Это особенно важно, когда мы принимаем ванну или душ. Равномерность подачи стоков на очистку есть непременное условие эффективной работы установки. В противном случае, часть биомассы из установки будет выноситься сильным потоком воды, что недопустимо. 


Шестой критерий — способ перекачки сточных вод. 

          Если использовать центробежные насосы, цепочки бактерий будут разрушаться, и биомасса потеряет свою эффективность. На сегодня самый "нежный" (не разрушающий) способ перекачки — это эрлифт. Принцип работы простой — пузырек воздуха в трубке, поднимаясь, увлекает за собой частичку воды.



Строители качественно строят дом, но часто делают ошибки в подборе системы биоочистки сточных вод.  Почему? 

           В последние годы все более развивается практика строительства, когда вы покупаете уже готовый коттедж, или подключаетесь к его строительству на этапе отделки. Вам понравилось качество работы строителей, и это является предметом их гордости. Обычно у вашего коттеджа остается одна проблема, что делать со сточными водами. И все чаще к решению этой проблемы подключаются те же самые строители, прорабы, инженерные компании. У вас нет причин не доверять их мнению, все что они делали до этого, вас устраивало. Эти люди с готовностью берутся решить эту важную проблему. 

Хорошо, если этим вопросом занимается уважающая себя инженерная компания, которая смонтировала и эксплуатирует не одно локальное очистное сооружение. Тогда вам повезло. Но все чаще этим вопросом занимаются прорабы по общестроительным работам, которые компетентны в своем вопросе, но обычно мало разбирающиеся в вопросах биологической очистки сточных вод. Для них все системы почти одинаковые, и их поиск обычно ведет к тому сегменту рынка, где максимальная разница между розничной и дилерской ценой. На таких покупателей обычно и опирается бизнес компаний, продающих «рога и копыта» от локальных очистных сооружений. 

Зачем делать качественные системы биологической очистки, когда можно тяп-ляп и готово. Себестоимость минимальная, как и качество работы. Циничных бизнесменов в этом вопросе хоть отбавляй. Розничная цена назначается чуть ниже или на уровне качественного сегмента рынка, и естественно размер скидки может быть до 50% и более, с большим запасом рентабельности. На рекламу денег можно не экономить. 

Теперь сами подумайте, куда пойдут ваши строители при покупке для вас локального очистного сооружения. Ответ к сожалению очевиден, учитывая что результат их выбора проявится для владельца коттеджа как минимум через несколько месяцев. Конечно, так поступят не все, но к сожалению большинство. Даже если вам повезет, и провидение приведет ваших доверенных лиц в нужную компанию, они обычно не могут правильно подобрать нужную установку и адекватно оценить полученную от менеджера информацию. Хорошо, если будет куплена работоспособная установка, но меньшая по производительности. Это еще полбеды. Но ведь вам могут смонтировать одну из систем с подземной фильтрацией, которая в наших зимних климатических условиях приносит вреда экологии больше, чем простой слив стоков на грунты. В результате, в скором будущем, вы скорее всего опять будете нести немалые расходы. 

Ну, а если это касается очистных сооружений поселка, неправильный их выбор обычно обрекает всех жителей на долгие и нудные выяснения кто и в чем виноват. Попытки реанимирования и модернизации этих очистных сооружений обычно требует практически двойных вложений средств от первоначальных с негарантированным результатом. Не говоря уже о вреде экологии. 

А ведь все могло быть иначе. Например, обратиться к помощи Интернет и попробовать самому проанализировать полученную информацию. Обратиться за консультацией к друзьям и знакомым, успешно решившим проблему со своими сточными водами. В Москве уже довольно много инженерных фирм, имеющих обученных на фирмах производителях специалистов и достаточный опыт монтажа. Уж очень это важная проблема, и нужно доверить ее решение квалифицированным в этом вопросе людям. Правильно выбранная система очистки сточных вод прослужит вам длительное время, сберегая ваши нервы и деньги.

Цифровой пузырьковый датчик уровня

Столкнувшись с автоматизацией очистных сооружений по технологии SBR, стало ясно, что без надежно работающего датчика уровня никогда не создать надежной очистной системы. Широко применяемые для этого поплавковые датчики, в системах с аэрацией были малонадежны. При аэрации происходило перемешивание, и на поплавки налипало такое количество туалетной бумаги, волос, и других клеящихся субстракций, что эта масса в итоге блокировала датчик. То же самое происходило и с поплавками герконовых датчиков. Электродные датчики, основанные на электрической проводимости воды, не могли быть использованы из-за влияния пены на показания датчика. Плюс к этому, нельзя забывать о пагубном влиянии электрического тока на биомассу. 

Бесконтактные ультразвуковые датчики также невозможно было применить из-за влияния пены на показания датчика. К тому же ультразвук оказывал угнетающее воздействие на биомассу. Другие бесконтактные датчики также подразумевали наличие свободного зеркала воды, что исключало их применение в аэрационных очистных сооружениях. 

Мы зашли в тупик. Надежность поплавкового датчика нас не устраивала, но все остальные датчики были еще хуже. Для повышения надежности необходимо было применить более качественный датчик, но ничего подходящего мы не находили. Необходимо было придумать новый принцип измерения уровня. 
Принцип действия датчика основан на законе Паскаля. Дистанционно измеряется давление воды в придонной области, и это давление пропорционально значению уровня жидкости. Средой для переноса давления является сжатый воздух системы аэрации, весом которого можно пренебречь. Если из трубки выходят пузыри с паузой, а не постоянным потоком, и эта трубочка находится возле дна, то давление воздуха в этой самой трубочке прямо пропорционально значению уровня жидкости. 

Новые пузырьковые уровнемеры имеют воздушный входной канал от распределителя воздуха системы аэрации и два выходных канала. Один выходной канал подсоединен к воздушному измерительному каналу с датчиком давления на конце. Второй канал заведен на измерительную трубку, имеющую открытый выход пузырьков у дна установки, обычно совмещенную с обдувом какого-либо эрлифта. Засорить эту трубочку практически невозможно в любой жидкой среде, даже агрессивной, так как из нее постоянно выходят воздушные пузыри. При снятии давления воздуха в нее конечно же, зайдет жидкость, но будет обязательно вытеснена при следующей подаче давления воздуха, так как нет никакого перепада диаметров внутри этого воздушного канала ниже уровня жидкости. 

Теперь нет необходимости тянуть измерительные кабели в зону измерений, замеры можно сделать дистанционно. Существующие электронные датчики давления элементарно переводят значения давления в аналоговый или цифровой электрический сигнал, который без труда воспринимается любым блоком управления очистного сооружения. К тому же появилась дополнительная возможность контролировать подачу сжатого воздуха без дополнительных затрат. 

Этот принцип измерения уровня агрессивных жидкостей был запатентован, и на его основе сейчас серийно производятся датчики уровня и уровнемеры для различных применений, но в основном для использования в системах автоматизированного управления очистных сооружений. Хотя область их применения может быть значительно шире.

Актуальность решения проблемы очистки сточных вод

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни человека. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека. Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности в воде заставляют все страны, ученых всего мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы. 

Круговорот воды в природе, это долгий путь ее движения. Он состоит из нескольких стадий: испарения, образования облаков, выпадения дождя, стока в ручьи и реки и снова испарения, На всем своем пути вода сама способна очищаться от попадающих в нее загрязнений - продуктов гниения органических веществ, растворенных газов и минеральных веществ, взвешенного твердого материала. Но эта способность самоочищения не безгранична. И сейчас мы подошли к этой грани вплотную. За последние годы на экологические системы обрушились огромные количества загрязняющих веществ, от которых они не способны защитить себя самостоятельно. И в основном это неочищенные или плохо очищенные сточные воды. 

Если нечистот в почву попадает немного, почвенные микроорганизмы их эффективно перерабатывают, заново используя питательные вещества. В соседние водотоки просачивается уже очищенная вода. Но если нечистот много, почвенные микроорганизмы не справляются с их очисткой и они попадают в воду, где на их окисление расходуется кислород. Создается так называемая биохимическая потребность в кислороде. Чем выше эта потребность, тем меньше кислорода остается в воде для живых организмов, особенно для рыб. И тогда из-за недостатка кислорода гибнет все живое. Вода становится биологически мертвой, в ней остаются только анаэробные бактерии. Они процветают без кислорода, некоторые виды выделяют сероводород. И без того безжизненная вода приобретает гнилостный запах и становится совсем непригодной для человека и животных. 

Почти такой же механизм воздействия на водоемы и плохо очищенной сточной воды с большим уровнем соединений азота и фосфора. Эти биогенные вещества стимулируют рост сине-зеленых водорослей, они начинают выделять токсин – микроцистин, опасный для рыб и других водных жителей. В природных условиях озеро, прежде чем заилиться и исчезнуть, существует около 20 тыс. лет. Избыток биогенных веществ ускоряет процесс старения и резко уменьшает срок жизни озера, делая его к тому же малопривлекательным. 

Если сточную воду рассасывать в грунты, как делают владельцы септиков с открытым дном или советуют производители некоторых биологических систем, то картина получается еще хуже. Микроорганизмы работают только в верхних слоях плодородного грунта, да и то только в летний период. Сами грунты также не могут отфильтровать растворенные в воде соединения, они только убирают взвеси. Эти воды начинают далее реагировать с химическими элементами грунтов, и продукты этих реакций отравляют подземные водяные горизонты. И это не далекое будущее. В Подмосковье уже сейчас невозможно взять питьевую воду из скважин без серьезной очистки. Мы сами портим воду в скважинах, которую потом чистим дорогими системами, которые опять же требуют слива больших объемов воды с марганцем или солью при регенерации. Может все-таки, стоит не бороться с последствиями, а подумать и устранить первопричину всего этого - неочищенный сброс стоков или некачественная их очистка. 

Массовый рост коттеджного строительства вокруг городов, обнажил многие проблемы, в том числе и проблему очистки сточных вод. Решать её по привычному пути, т.е. прокладывать многокилометровые канализационные коллекторы до небольших поселков не только накладно. Часто этот путь приносит прямо противоположный результат из-за всевозможных утечек сточных вод в грунты (в результате биокоррозии материала канализационных труб, подвижек грунтов и т.д.) и утечек биогаза в атмосферу. Ко всему этому нужно учитывать интенсивное развитие в канализационных коллекторах различного рода болезнетворных бактерий и паразитов, где для них создаются просто райские условия для размножения. Вместе с прелестями центральной канализации вы получаете лазейку, через которую в ваш дом будут проникать болезни. 

В данной ситуации выход один - чистить сточные воды необходимо в местах их происхождения, то есть в непосредственной близости от жилых домов или поселка. Метод очистки стоков должен быть эффективный и не дорогой. И пока ничего более эффективного, чем биологическая очистка для данного вида стоков не придумано. 

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях имеет многолетнюю историю. Первые очистные сооружения были построены в Англии; биофильтр в 1893 г. и аэротенк в 1914 г. Процесс этот, по своей сущности, природный, и его характер одинаков для процессов, протекающих в водоеме или очистном сооружении. Биологическая очистка осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями. Интересно отметить, что при очистке одной и той же сточной воды в аэротенке и биофильтре развивается идентичная микрофлора, но с разным количественным соотношением отдельных групп микроорганизмов. В 1967 г. Ц. И. Роговской было подсчитано, что если аэрировать воздухом биофильтр, то через некоторое время число микробов увеличится как минимум в двести раз. Гнилостные бактерии потеряют свою активность и запах исчезнет. К тому же, в лучших аэротенках, в биоценозе начинают появляться простейшие (амебы, коловратки и т.д.), а их роль весьма многопланова. Она заключается, прежде всего, в регулировании числа бактерий в сообществе микроорганизмов, и в омолаживании биомассы. Также главная роль им отводится в процессе изъятия из сточной воды крупных частиц исходных органических примесей. 

Сегодня уже никто не спорит о достоинствах аэротенков для очистки сточных вод биологическими методами. Но не всё так просто. Аэробный процесс очистки довольно сложный, потому что из стоков необходимо удалить не только органические загрязнения, но и другие биогенные вещества (соединения азота и фосфора). Сегодня подавляющее число эксплуатируемых аэробных очистных систем основано на последовательной обработке очищаемых стоков, чередуя аэробные и анаэробные зоны. При таком способе очистки можно достигнуть хороших результатов при полном соблюдении довольно сложного алгоритма, требующего наличия большого количества емкостей и, следовательно, больших материальных затрат. Попытки сделать очистные по усеченному алгоритму, всегда приводит к резкому ухудшению выходных характеристик. 

Выход был найден при создании очистных систем на базе SBR-аэротенков, (sequencing batch reactor - аэробные реакторы с циклично прерываемой активностью), где в каждой из емкостей работал только аэробный активный ил, но с разным уровнем растворенного кислорода во времени. При этом перекрывался весь спектр биохимических реакций, а количество емкостей (бассейнов) уменьшилось, при существенном улучшении качества очистки. Реакции де-нитрификации и де-фосфотации в SBR-системах выполняются не в анаэробных, а в более комфортных аноксидных условиях. Разница в качестве и количестве биомассы. В нашем случае будет работать аэробный активный ил и при большой концентрации биомассы. Развитие в последнее время очистных систем малого объема на базе SBR-реакторов позволяет не только сократить причиняемый природе вред, но и улучшить качество окружающей экосистемы. Достигаемое качество очистки сточных вод лучшими представителями на базе SBR, будет НЕ ТОЛЬКО НЕ УХУДШАТЬ, НО И УЛУЧШАТЬ качество воды при попадании в реки и озера. Качество очистки позволяет использовать очищенную воду даже в системах оборотного водоснабжения. К тому же у вас теперь нет необходимости поливать унитаз огромным количеством дезинфектантов. 

Ваши канализационные трубы теперь не будут источником развития болезнетворных бактерий, они будут постоянно вентилироваться отработанным воздухом из этих систем, который блокирует в них развитие болезнетворных бактерий благодаря присутствию кислорода. Не следует забывать и про отработанный активный ил из этих систем. Он будет прекрасным удобрением на вашем участке, например для бурного роста травы на газоне или овощей в вашем парнике. 

Казалось бы, все хорошо, но развитие этих технологий невозможно, без применения мембранных аэрационных систем, которые в России, к сожалению не производятся. Применяемые у нас в России элементы для использования в системах непрерывной пневматической аэрации, не работают в SBR-аэротенках. При остановке аэрации грязная вода проникает в поры этих элементов аэрации, забивая воздушные каналы изнутри при следующих включениях. А ведь для SBR-систем такие остановки аэрации происходят по несколько раз в день. 

На сегодняшний день уже несколько фирм в России поставляют из Европы мембранные элементы аэрации для SBR-аэротенков, а также производят системы очистки сточных вод малого и среднего объема на их основе. Но, к сожалению, продвижение SBR-систем на Российский рынок еще недостаточно активное, хотя преимущество их очевидно. 

В заключение хочется сказать, что защита водных ресурсов от истощения, загрязнения и их рациональное использование - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке сточных вод, но проблема очистки малых и средних объемов до сих пор явно не решена. Существенное влияние на повышение качества водооборота, может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод. На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и истощения во всех развитых странах выделяются большие ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода. Недооценивать важность охраны и рационального использование водных ресурсов сегодня, значит получить в скором времени целый букет экологических проблем, преодолевать которые будет уже гораздо сложнее.