Данный материал содержит индивидуальные требования, предъявляемые к конструированию определенного типа очистных сооружений. К таким сооружениям относят:
- фильтрующие колодцы;
- трубчатые поля подземной очистки;
- фильтрующие кассеты;
- фильтрующие блоки;
- фильтрующие тоннели.
Подробно о фильтрующих колодцах
В английском языке у фильтрующих колодцев есть два обозначения – soakaway и drywell. Из этого следует, что их называют «поглотительными колодцами» и «сухими колодцами». Для их изготовления могут использоваться следующие материалы:
- шины автомобилей;
- кирпич;
- отрезки труб;
- бутовый камень;
- бетон;
- полипропилен;
- полиэтилен;
- непластифицированный поливинилхлорид;
- стеклопластик.
В конструкционном плане сооружение имеет прямоугольную форму. Его длина и ширина обычно не превышают двух метров. Также бывают и случаи создания сооружений круглой формы. При этом диаметр окружности равен максимум двум метрам. Сам колодец может иметь глубину от 2,5 до 3-х метров. Основание любого фильтрующего колодца является гравийным или щебеночным, а его высота равна как минимум двадцати сантиметрам. Также очистной колодец имеет стены, перекрытие и донный фильтр. Что касается перекрытия, оно оборудуется люком.
Фильтрующий колодец из бетона
Донный фильтрующий элемент представляет собой щебневую или гравийную засыпку с крупностью камней в пределах 0,15-0,3 сантиметра. При этом колодец засыпается не только изнутри, но и снаружи (на ширину, равную тридцати сантиметрам). В области фильтрующего элемента в стенах колодца должны быть проделаны равномерно распределенные отверстия, диаметр которых равен 0,4-0,6 сантиметра, а общая площадь – не меньше десяти процентов поверхности стен. Если стены являются кирпичными, тогда в качестве отверстий могут служить промежутки в кладке. Если грунт песчаный, высота донного фильтра должна составлять 20-30 сантиметров, а если глинистый – до 1-го метра.
Фильтрующий колодец с кирпичными стенками
Размещение лотка трубопровода, предназначенного для подвода сточных вод, должно быть организовано на высоте минимум десяти сантиметров от верхней части донного фильтрующего элемента. Для расположения открытого конца трубопровода желательно использовать центральную часть колодца. При этом область, где падает струя, желательно оборудовать плоским рассекателем. Для его создания можно использовать бетон, шиферные отходы, камень и другие материалы, которые не разрушаются под воздействием стоков и не всплывают, находясь в их среде.
Чтобы вычислить расчетную фильтрующую поверхность колодца, необходимо суммировать площадь внутренних стен колодца и внутреннюю площадь проекции донного фильтрующего элемента (по горизонтали), а затем умножить полученный результат на высоту последнего.
Чтобы увеличить производительность фильтрующего колодца, а также создать дополнительную буферную емкость, можно увеличить щебеночное основание в высоте, щебеночную обсыпку в ширине и прибегнуть к устройству дополнительных трубчатых радиальных оросителей, длина которых составляет не больше десяти метров. Также последние необходимо соединить с колодцем на высоте 20-30 сантиметров от трубопровода, предназначенного для подвода сточных вод. При этом верхняя часть донного фильтрующего элемента должна находиться под лотком оросителей трубчатой формы, на расстоянии десяти сантиметров.
Для вычисления расчетной фильтрующей поверхности, имеющей увеличенную обсыпку, используется коэффициент 0,95 с учетом внешнего периметра обсыпки.
Для определения расчетной фильтрующей поверхности вспомогательных оросителей трубчатого типа используется площадь щебеночной основы, в частности, ее горизонтальная проекция.
Для определения ширины щебеночной основы индивидуальных оросителей, нам необходимо знать тип почвы. Если это песок, то ширина допускается от 75 до 100 сантиметров; если это супесь, то ширина предполагается ровно 125 сантиметров; если это суглинок, то ширина должна составлять 150 сантиметров.
Перекрытие очистного колодца должно быть оснащено приточным вентиляционным стояком, диаметр которого составляет не меньше десяти сантиметров. При этом стояк нужно вывести таким образом, чтобы он на семьдесят сантиметров превышал планировочную отметку почвы. Если необходимо установить дополнительные радиальные трубчатые оросители, которые соединены с колодцем, то расположение вентиляционных стояков должно быть реализовано в концевой части данных оросителей.
Септик с трубчатыми оросителями
На территории Америки очень популярна установка миниатюрных фильтрующих колодцев, объем которых может составлять от пятидесяти до ста литров. Многие компании занимаются производством и распространением готовых пластиковых небольших колодцев, которые используются чтобы поглощать в почву дождевые и хозяйственно-бытовые сточные воды, прошедшие септическую обработку. Местом расположения таких колодцев являются концевые части оросителей трубчатого типа, установленные на очистных полях. Также колодцы можно соединить с мини-септиком, чтобы очищать и перерабатывать сточные воды, загрязненные после работы стиральных, посудомоечных машин и других устройств.
Септик с механическим фильтром
Фильтрующие колодцы из пластика с возможностью быстрой замены
Подробно о полях подземной очистки
В состав полей подземной очистки стоков входят:
- распределительные устройства;
- подающие и оросительные трубопроводы, диаметр которых составляет не меньше десяти сантиметров;
- гравийное или щебеночное основание, минимальная высота которого равна двадцати сантиметрам.
Оросительные и подающие трубы объединены в сеть и располагаются на глубине от 50 до 180 сантиметров (на данный показатель влияет глубина, на которую промерзает грунт).
Укладка оросительных трубопроводов реализуется с учетом минимально возможной глубины, чтобы они не промерзали и были защищены от механических повреждений. Для укладки подобных труб необходимо подготовить основание, после чего их засыпают щебнем или гравием на высоту, равную пяти-десяти сантиметрам от верхней части трубопроводов. Сверху этого слоя накладывается геотекстильная мембрана. Ее укладка необходима, чтобы грунт не проник между частицами щебня. Поверх мембраны насыпают грунт.
Септик 2-камерный
Если сточные воды подаются на поля подземной очистки в минимальном суточном объеме, равном трем кубическим метрам, тогда обязательным является использование дозирующих устройств (насосов или сифонирующих самотечных устройств). Они необходимы, чтобы равномерно загрузить оросительные трубопроводы. За один раз дозирующее устройство выбрасывает двадцать (если грунт суглинистый) или пятьдесят (если грунт песочный или супесчаный) процентов объема оросительных трубопроводов поля подземной очистки. Чтобы обеспечить приток воздушной массы, оросительные трубы оборудованы стояками, диаметр которых равен десяти сантиметрам. Они выводятся так, чтобы превышать планировочную отметку земли на семьдесят сантиметров. Если оросительные трубы расположены параллельно, то их концы можно оснастить вентиляционными стояками.
Для укладки оросительных трубопроводов и распределительного трубопровода необходим уклон. Если грунт песчаный, то уклон предусматривается минимальный. В случае с суглинистыми и супесчаными грунтами уклон не требуется. Оросительные трубы могут быть расположены параллельно или радиально. Каждый отдельный ороситель должен иметь длину в пределах десяти-пятнадцати метров. Оросительные трубопроводы (если их расположение является параллельным) укладываются на расстоянии, которое вычисляется, опираясь на тип почвы. Если почва песчаная, то такое расстояние составляет от полутора до двух метров. Если почва супесчаная, расстояние равно 2,5 метра. Если грунт суглинистый, то расстояние составляет три метра.
Схема типовой автономной канализации
Если оросительные трубопроводы расположены радиально, то максимальный внутренний угол между рядом расположенными оросителями должен составлять тридцать градусов. Вместе с тем расположение устьев лотков оросителей должно быть одноуровневым.
Для монтажа оросительных и распределительных трубопроводов используются полимерные или асбестоцементные трубы. При этом нижняя половина трубы должна иметь пропил, ширина которого составляет от пяти до десяти сантиметров, а глубина равна половине диаметра трубы. Пропилы необходимо организовать на расстоянии десяти сантиметров.
Для определения расчетной фильтрующей поверхности поля подземной очистки используется горизонтальная площадь проекции щебеночной основы.
Если суточная пропускная способность поля подземной очистки равна пятнадцати кубическим метрам, то на расстоянии пятидесяти метров от него устанавливается санитарно-защитная зона.
Подробно о фильтрующих кассетах
Областью применения фильтрующих кассет являются слабофильтрующие грунты, а также почвы с высоким расчетным уровнем подземных вод. Для их размещения может использоваться планировочная отметка земли или насыпь. При этом для обсыпки сооружения используется грунт. Для определения наименьшей высоты обсыпки используется теплотехнический расчет или эксплуатационный опыт организации очистных бассейнов на аналогичных территориях.
В состав фильтрующей кассеты входят:
- щебеночное или гравийное основание (высота – не меньше 20 сантиметров);
- перекрытие;
- стены.
Перекрытие сооружения должно иметь люк и вентиляционный стояк, минимальный диаметр которого равен 10 сантиметрам. При этом планировочная отметка земли должна находиться на 70 сантиметров ниже последнего.
Для строительства стен фильтрующего сооружения используются готовые бетонные или железобетонные элементы, монолитный бетон или усиленно обожженный глиняный кирпич. Чтобы организовать перекрытие, рекомендуется использовать железобетонные плиты. Между щебеночным основанием и перекрытием необходимо организовать пространство высотой не меньше 25 сантиметров.
Лоток трубы для подвода сточных вод устанавливают под щебеночным основанием кассеты, в частности, под верхней его частью на расстоянии десяти сантиметров. В области, куда поступают сточные воды, кассета оборудуется щебневой накладкой, крупность которой составляет 0,2-0,4 сантиметра. Чтобы гасить напор сточных вод, проходящий через трубопровод, здесь требуется установка дополнительного устройства.
Расчетную фильтрующую поверхность очистного сооружения принимают как площадь проекции внутреннего пространства, направленной по горизонтали.
Чтобы фильтрующие кассеты стали более производительными в условиях тяжелого суглинистого грунта, под гравийно-щебеночным основанием устраивают дополнительные шурфы с щебневым или гравийным наполнителем, диаметр которых равен пятнадцати-двадцати сантиметрам. Шурфы должны располагаться на полуметровой-метровой глубине и между ними необходимо выполнять полуметровые промежутки.
Чтобы определить расчетную фильтрующую поверхность шурфов, необходимо умножить их боковую площадь на коэффициент 0,35.
Самая высокая точка подземных вод и нижняя часть шурфов должны располагаться на расстоянии, которое рассчитывается по аналогии с расстоянием от нижней части основания очистных колодцев. При этом нужно обратить внимание на нижележащие грунты.
Фильтрующие колодцы из пластика
Подробно о фильтрующих блоках и тоннелях
Использование фильтрующих блоков и тоннелей, которые строятся из модулей заводского производства, рационально использовать, когда необходимо:
- создать очистные сооружения нестандартного формата в условиях индивидуальной обстановки;
- сократить строительную материалоемкость и трудоемкость;
- уменьшить объемы земельных работ;
- минимизировать площадь, которую занимают сооружения;
- совместить буферный накопитель с фильтрующим сооружением;
- периодически хранить очищенные сточные воды, с целью дальнейшего полива деревьев и других насаждений.
Чтобы направлять сточные воды в фильтрующие тоннели или блоки, необходимо организовать напорный или самотечный трубопровод. При этом следует обратить внимание на высоту размещения такого очистного сооружения.
Фильтрующий блок
Установка фильтрующих блоков и тоннелей осуществляется на щебеночно-гравийную основу, минимальная высота которой составляет двадцать сантиметров. Поверх основания укладывается геотекстильная мембрана, чтобы предотвратить контакт почвы с щебнем. После этого на мембрану насыпают щебень, грунт, ПГС или грунтово-гравийную смесь.
Минимальная высота обсыпки определятся с помощью теплотехнического расчета или эксплуатационного опыта подобных сооружений на рядом расположенных участках.
Если тоннели имеют глухой свод или жалюзийные щели, то применение геотекстильных мембран считается нецелесообразным.
Верхняя часть тоннельного или блочного очистного сооружения должна быть наделена вентиляционным стояком, диаметр которого составляет не меньше десяти сантиметров. Плановая отметка земли должна находиться на 70 сантиметров ниже последнего. Местом установки стояка является противоположная от области транспортировки стоков сторона, которая оборудована специальным маркированным выносом (в случае с фильтрующим тоннелем) или посадочной муфтой (если используется фильтрующий блок). Углубление стояка должно составить 20 сантиметров.
Расчетную фильтрующую поверхность очистного блока или тоннеля определяют, горизонтально спроецировав его щебеночное основание.
Применение сооружений почвенной очистки
Следует отметить, что нормальная и продолжительная работа сооружений биологической фильтрации возможна не только при выполнении всех проектировочных и строительных требований, а и в случае грамотной эксплуатации таких сооружений.
Бытовой септик с фильтрующим колодцем
В результате возникает вопрос оперативного управления сооружениями, которое по сути невозможно. По мнению многих, данная особенность является минусом таких фильтрующих бассейнов. Очевидным является тот факт, что конструкция сооружений почвенной очистки не позволяет изменять их параметры во время работы. В результате их функционирование невозможно оперативно контролировать. Однако эта особенность является больше положительным моментом, нежели отрицательным. К примеру, никого не интересует, что размер туфлей или объем чашки являются постоянными величинами. Человек использует данные товары, не задумываясь об управлении их параметрами. Почвенным методом осуществляется биологическая очистка и утилизация стоков хозяйственно-бытового характера в частном секторе или на дачных участках. Это преимущественно касается автономных канализационных систем. Такие условия не требуют контролирования процесса фильтрации. Для подобных нужд требуется исключительно создание проекта, строительство системы с определенными параметрами и запуск ее в эксплуатацию.
Распределение потоков поля фильтрации
Фильтрующим сооружениям, в которых используются септики и подземные очистные блоки, не тяжело перенести периодическую подачу стоков, которая осуществляется на протяжении определенного сезона или в конкретные дни. Бывают ситуации, когда объект недвижимости может быть полностью заселен людьми (например, в пиковое время сезона на курортных территориях), а производительность очистного сооружения не позволяет ему справиться с увеличенным объемом сточных вод. В таком случае целесообразно установить буферную емкость, в которой будут аккумулироваться дополнительные объемы стоков. Далее, они будут подвергаться биологической очистке в том случае, если основная система выйдет на средние мощностные показатели. Благодаря использованию внутреннего объема очистных колодцев, блоков, тоннелей и кассет можно создать буферную емкость.
Вместе с тем такими соображениями руководствуются при проектировании и строительстве, а не в процессе работы фильтрующего сооружения.
Периоды работы сооружений почвенной очистки стоков
Как и говорилось раньше, работа сооружений почвенной фильтрации стоков осуществляется периодично. Изначально происходит биологическое созревание, а затем биохимическое окисление загрязнений.
При биологическом созревании наблюдается зачатие биологических процессов. В это время работа септика подобна гравитационному отстойнику, а грунта – сорбционному и механическому фильтрам. Тогда же функционирование сооружений должно быть умеренным, без допуска гидравлических перегрузок и образования в сточных водах элементов, которые являются помехой для нормальной биологической очистки. Если обратить внимание на использование в доме бытовой химии, такими негативными элементами являются ингредиенты, содержащиеся в моющих и отбеливающих средствах.
Установка фильтрующего колодца
При щелочном брожении септиков медленно наращивается их специфическая микрофлора, которая анаэробно вынуждает бродить образующийся осадок. Чтобы ускорить данный процесс, необходимо добавление в септик зрелого осадка (около двадцати процентов от рабочей среды септика), взятого у функционирующих сооружений. Также затравкой может быть не зрелый осадок, а осадок из выгребных ям, возрастом не меньше двенадцати месяцев.
Пластиковый фильтрующий колодец сборной конструкции
Если затравка отсутствует, осадок может находиться в процессе созревания от полугода до года. Щелочное брожение септика происходит тогда, когда исчезает запах сероводорода, а осадок приобретает темно-серый оттенок.
Работа септиков
Септик эффективно работает, если:
- соблюдается расчетное время нахождения осадка и стоков;
- своевременно выгружается перегнивший осадок;
- наблюдается правильная техническая эксплуатация очистного сооружения.
Основной контролируемый показатель работы септика – степень концентрации взвешенных элементов в очищенной воде. Содержание загрязнений в стоках после обработки последних септиком должно составлять максимум сто миллиграмм на литр жидкости.
Для технологического контроля работы септика используются следующие показатели:
- БПК2;
- взвешенные вещества;
- запах.
Периодичный контроль устанавливает эксплуатирующая организация, предварительно согласовав все нюансы с санитарно-эпидемиологическим надзором.
Если работа септика, находящегося в автономной канализационной системе жилого объекта, контролируется домовладельцем, то выходящая из системы вода считается качественной, в случае ее прозрачности и отсутствия запаха. В частности, у очищенной в септике воды должен отсутствовать гнилостный запах, а показатель прозрачности должен составлять меньше пяти сантиметров «по шрифту». Для проведения данного теста человеку не обязательно иметь какие-либо специальные знания или сложные лабораторные устройства. Достаточно ограничиться бумажным листом и стеклянным цилиндром, высота которого равна 60-ти сантиметрам, а диаметр – 3-м сантиметрам.
Суть метода заключается в том, чтобы определить уровень воды в цилиндре, при котором возможно чтение черного шрифта, высота которого составляет 0,35 сантиметра, а ширина – 0,035 сантиметра. Под дно цилиндра подкладывается лист белой бумаги с нанесенным шрифтом, который располагают на четырехсантиметровом расстоянии. Далее, в цилиндр медленно заливается сточная вода до того времени, пока шрифт остается читабельным. После этого определяется максимальная высота водяного столба. Стоит отметить универсальность данного метода. Также возможно обнаружение черного креста на белом листе бумаги, однако данный метод называется методом «креста».
В качестве сравнительного примера приведем питьевую воду, степень прозрачности которой «по шрифту» должна составлять как минимум 30 сантиметров. В связи с этим при отсутствии унифицированного цилиндра с необходимыми параметрами самостоятельный контроль прозрачности осуществляется при наличии лабораторных цилиндров, имеющих меньшие размеры.
При технической эксплуатации септика необходимо периодически наблюдать за стоянием осадка и своевременным его удалением. Также следует осматривать и очищать тройники, на которых появляются всплывающие элементы.
Если септик работает неудовлетворительно, то вода будет иметь неприятный запах, а также в ней будет наблюдаться повышенное содержание взвешенных элементов.
Для определения осадочного уровня используется штанга или рейка. Его нормальное значение определяется по нижнему обрезу патрубка выпускного тройника. Расстояние между обрезом и осадком должно составлять как минимум 10 сантиметров.
При работе септика выпавший осадок и плавающая корка медленно увеличиваются в ширине. Что касается пространства, предназначенного для движения сточной воды, оно сокращается. Сточная жидкость начинает двигаться быстрее, в результате чего период ее пребывания в фильтрующем сооружении составляет меньше 3-х дней. Из-за этого септик становится менее эффективен. В случае пренебрежения очистки септика, уже через полтора года сточная жидкость будет фильтроваться с яйцами гельминтов. Еще через несколько лет работы сточная вода, проходя через осадок, будет иметь гораздо больше яиц гельминтов, нежели изначально поступающая на очистку жидкость.
Также в увеличенном количестве септик покидают взвешенные вещества, в результате чего наблюдается затрудненная работа сооружений биологической фильтрации. Сооружение может перестать функционировать, так как увеличивается нагрузка по загрязняющим элементам и ускоряется кольматация почвы (образование наносов от грунтовых вод) в ее нижних слоях.
В связи с этим отметим критичность вышеуказанного осадочного уровня, достижение которого является поводом для прекращения дальнейшей эксплуатации септика до того момента, пока осадок не будет удален. Поэтому очистка септика должна выполняться заранее: когда уровень осадка достигнет более 30-ти процентов рабочего пространства септика. Если используются многокамерные септики, имеющие затопленные переливные отверстия, то от избыточного осадка необходимо избавляться при достижении им нижней части этих отверстий.
Удаление осадка необходимо осуществлять планомерно, после образования избыточного уровня. При этом септик всегда должен располагать по крайней мере 15 процентами осадка, с целью предотвращения нарушения процесса брожения.
До удаления осадка необходимо прекратить работу септика. Далее, извлекается верхняя корка. Для этого используются вилы или сетчатые черпаки. На завершающем этапе посредством ассенизационного оборудования или диафрагменного насоса откачивается лишний осадок.
Техническая эксплуатация сооружений почвенной фильтрации
Основной контролируемый технологический параметр для сооружений биологической фильтрации почвенным методом – гидравлическая нагрузка на оросительные элементы сети. При этом необходимо обязательно поддерживать качество подготовленной к очистке жидкости, чтобы система почвенной очистки функционировала в нормальном режиме.
Сооружение фильтрующего колодца
Если наблюдается сезонное аномальное увеличение планового уровня подземных вод, требуется периодическое снижение гидравлической нагрузки на очистное сооружение до тех пор, пока подземные воды не возвратятся к своему прежнему уровню.
При технической эксплуатации сооружений биологической фильтрации необходимо контролировать качество и расход стоков, которые подаются к узлам сооружения. Также следует контролировать наполнение очистного сооружения и наблюдать за грунтовыми водами (за их уровнем).
Если в течение длительного времени превышать нагрузку по взвешенным элементам, то фильтрующий слой будет заилен, а гидравлическая нагрузка – превышена. В результате система переполнится, а фильтрующее сооружение затопится. Также частично или полностью затопится септик (выше верхней части трубопровода, предназначенного для подачи исходных стоков), вентиляционные стояки слегка заполнятся водой, а система прекратит свое функционирование.
Если сооружение почвенной очистки стоков полностью или частично вышло из строя, то изначально его необходимо вскрыть. После этого выполняется замена гравийно-щебеночных фильтрующих слоев основы сооружения, а также предварительное удаление нижнего грунтового слоя, на который воздействовала кольматация. Вместо него на аналогичную высоту укладывают крупнозернистый песчаный слой. Из удаленного грунта можно приготовить компост. При этом необходимо обязательно соблюдать санитарные нормы.
Некоторые некритичные случаи позволяют возвратить сооружение биологической фильтрации к нормальной работе путем промывки его основных элементов с помощью воды. Также предусматривается химическая промывка системы при задействовании сильного окислителя. Однако до и после такой процедуры необходимо выполнить гидравлическую промывку. На территории США для подобной промывки рекомендуют использовать техническую перекись водорода. В России она осуществляется при помощи хлорной воды, которая на определенный период задерживается в сооружении. Промывка считается эффективной, если сооружение почвенной очистки промывается водой, способствующей удалению окисленной реагентом органики, содержащейся в узлах сооружения.
Естественно, что такая методика актуальна в случае централизованного обслуживания сооружений соответствующими организациями. Для восстановления работы сооружения необходимо большое количество реагентов, которые доставляются на специализированном транспорте. Также спецтехника осуществляет сбор, вывоз, утилизацию веществ, задействованных в очистке, и гидравлическую промывку сооружения.
Сейчас на просторах РФ появилось достаточно компаний, предлагающих всевозможные патентованные «природные биоразлагаемые бактериальные средства», которые снижают запахи и восстанавливают прекратившие свою работу очистные сооружения, септики, выгребные ямы, и быстро запускают фильтрующие платформы. Нужно знать, что использование таких препаратов приводит к загрязнению грунтовых вод, а также подавлению или уничтожению микроорганизмов, содержащихся в почве.
Септик с фильтром механической очистки
Также сооружения биологической очистки сточных вод почвенным методом могут быстро прекратить свою работу, если отсутствует или нарушена их вентиляция. На самом деле, такая причина является очень распространенной. Бывают случаи, когда функционирование сооружения возобновляется после того, как восстанавливается или добавляется (в случае отсутствия) вентиляционная система.
Следует подчеркнуть, что автономные канализационные сооружения хозяйственно-бытовой направленности выполняют почвенную очистку и утилизацию бытовых стоков. Они не предназначены для фильтрации и переработки:
- сточных вод на автомобильных мойках;
- отходов, образованных в результате работы устройств для измельчения пищевых отходов;
- поверхностных и дождевых стоков;
- промывочных вод, находящихся в устройствах для подготовки воды;
- веществ, которые негативно воздействуют на трубопроводы (щелочей, кислот, масел, нерастворимых жиров, смол);
- веществ, концентрация которых противодействует процессу биологической фильтрации стоков;
- веществ, которые засоряют трубопроводы, покрывая их стенки (извести, гипса, песка, окалин, грунта, производственных и хозяйственных отходов, осадков, металлической стружки, осадков, минеральных шламов);
- веществ, делающих канализации и очистные сооружения токсичными и взрывоопасными (диэтилового эфира, бензола, бензина, дихлорметана, керосина, цианисто-водородной кислоты).
На основе материалов из журнала "Мир Климата"