В сфере водоочистки традиционные системы водоотведения разрабатываются также, как и во времена СССР, когда для индустриализации строительства создавались общие сети водоотведения и водоснабжения, что уменьшало сроки и стоимость строительства. Современные реалии заставляют нас задумываться и искать новые способы, уменьшающие как капитальные, так и эксплуатационные затраты при очистке воды, а также рационально использовать воду, которая очищается на станциях.
Возможным направлением может являться внедрение в практику децентрализованной очистки сточных вод, и не просто разделение потоков зонально по районам (рис.1.), а еще более локально в местах их непосредственного образования, так называемому разделению сточных вод на «серые» и «черные» (рис.2.).
Рис.1. Централизованной (слева) и децентрализованной (справа) очистки сточных вод по районам
Рис.2. Децентрализованное водоотведение в местах образования сточных вод
Черными - являются воды от унитазов и кухонных моек, они имеют самую большую концентрацию загрязнений по таким веществам как БПК, азот и фосфор - содержащиеся в фекалиях, моче, остатках еды и моющих средствах.
Серые стоки- содержат в себе значительно меньшую концентрацию веществ (по сравнению с черными и смешанными сточными водами), так как они поступают от ванн, душевых, умывальников и стиральных машин - которые в своей основе загрязнены СПАВ-ами и малой долей органических веществ.
Стоит отметить, что такое разделение более целесообразно только при новом строительстве, когда возможно проектирование и монтаж раздельных сетей водоотведения и, в частности, водоснабжения.
При обзоре данных из литературных источников, было определено, что при средней норме водоотведения 200 литров на человека в сутки, объем и состав сточных вод имеет следующие показатели:
- Ванна и душ – 110 л (малая доля СПАВ и БПК);
- Умывальник – 10 л (малая долю СПАВ и БПК);
- Стиральная машина – 40 л (высокая доля СПАВ, фосфатов, БПК и ВВ);
- Унитаз – 30 л (набольшее количество БПК, ВВ, азота, фосфора);
- Кухонная мойка – 10 л (большое количество БПК и ВВ);
Установка очистки «серых» сточных вод
Сточные воды душевых, ванн и раковин (серые) отводятся по отдельной канализационной сети и аккумулируются в баке накопителе, который располагается в подвале жилого дома. Далее накопленная вода подается на локальную установку очистки «серых» вод, также располагающаяся в подвале дома.
Установка состоит из систем грубой фильтрации, ультрафильтрации и обеззараживания. Схема очистки осуществляется следующим образом: поток сточных «серых» вод поступает в резервуар накопитель-отстойник, где далее с помощью насоса подается через установку микрофильтрации на установку ультрафильтрации, после чего обеззараживается с помощью УФ-ламп и далее накапливается в резервуаре чистой воды. Очищенная вода подается потребителям с помощью повысительного насоса. Накопительный резервуар оснащен системой опорожнения для сброса отстоянной воды в канализацию; установки микро- и ультрафильтрации оборудованы трубопроводом отвода фильтрата; Бак очищенной воды оснащается трубопроводом опорожнения - все они соединены с трубопроводом черных сточных вод и поступают на ОСК микрорайона.
Рис.3. Технологическая схема очистки «серых» сточных вод
Очищенная вода может подаваться на различные нужды, а именно домовые (полив зеленых насаждений на придомовой территории и/или использование в качестве технического водоснабжения, например для унитазов), городские (полив зеленых насаждений, заполнение цистерн спецавтотранспорта для мойки улиц).
Очистные сооружения «черных» сточных вод
Основными источниками «черных» сточных вод является сток от унитазов, кухонных моек и стиральных машин, а также дополнительное количество воды, смываемое в унитаз во время влажной уборки помещений. Учитывая, что данный сток имеет высокую концентрацию загрязнений, а именно количество ВВ составит порядка 800 мг/л, при допустимых показателях сброса 300-500 мг/л, необходимо разбавлять его потоком неочищенных «серых» вод для предотвращения отложений в трубопроводах.
Таким образом при смешении всех потоков и концентраций от одного человека на очистную станцию черных сточных вод поступает сток объемом 100-120 литров на человека в сутки, с концентрацией ВВ - 480 мг/л, по азотам 95 мг/л и по фосфору 25 мг/л.
При очистке сточной воды высокой концентрации и малого расхода первым преимуществом в сравнении с классическими КОС является меньшая потребность в электроэнергии, затрачиваемая на работу насосов т.к. объем перекачиваемой жидкости меньше на 40-50 %.
Уменьшением объема сточных вод позволит сократить размеры узла механической очистки, усреднителя сточных вод, первичного и вторичного отстойников, а также узла доочистки и обеззараживания.
Размеры узла биологической очистки останутся прежними, поскольку количество окисляемых загрязнений практически не меняется.
Преимущества и недостатки
Основным эффектом, достигаемым за счет децентрализации сточных вод, является экологический эффект, который безусловно достигается за счет рационального использования водных ресурсов.
- при использовании очищенной «серой» воды только для слива в унитазах, нагрузка на станцию водоподготовки снижается до 15%;
- при использовании очищаемой воды полностью на различные технические нужды города — это может снизить нагрузку до 35-40%, а также сократить забор воды из водоемов.
Экологический эффект при очистке «черных» сточных вод достигается за счет уменьшения нагрузки на водоемы, после сброса воды в них очищенной воды, а также за счет уменьшения количества возможных утечек через трубопроводы городской канализации.
Экономический эффект заключается в снижении эксплуатационных затрат на транспортировку сточных вод и эффективного обслуживания малопротяженных канализационных сетей.
Сокращение капитальных затрат на строительство очистных сооружений «черных» сточных вод в сравнении с классическими ОСК.
Недостатками являются малая теоретическая и практическая база, решение которой, дало бы понимание на какие показатели рассчитывать очистные сооружения, и какая технология дала бы оптимальный результат цена/качество.
Выводы
Данный подход, децентрализованного водоотведения и очистки сточных вод с возможностью повторного использования очищенной воды, может являться предпосылкой для более устойчивого городского водоснабжения, в частности, за счет отказа от обеспечения всех потребностей из одного источника питьевой воды, тем более в случаях, когда нет необходимости в воде высокого качества.
ДНа данный момент отечественные наработки в данной области минимальны и требует дальнейшего, более детального изучения в таких направлениях как:
- состав и количество сточных вод с учетом специфики российского менталитета;
- влияние остаточной растворенной органики способной вызывать повторное развитие патогенных микроорганизмов на системы хранения и распределения воды.
- определение качественного состава воды пригодной для использования в бочках унитазов, ирригация в городе/микрорайоне и при поливе дорог.