Локални пречиствателни станции за отпадни води

Един от проблемите във ВиК сектора е липсата на канализационна система в немалка част от населените места, особено в по-малките и вилните зони. Сериозен проблем с канализацията възниква и в бързо разрастващи се райони, където капацитетът на наличната канализационна система се оказва недостатъчен. Възможно решение в подобни случаи е изграждането на локални пречиствателни станции, които могат да се разположат в близост до съответната сграда, при което отпада необходимостта от изграждането на скъпа канализационна мрежа.

В момента се предлагат разнообразни конструкции, подходящи за обслужване на еднофамилни къщи, хотели, почивни станции и други. Изборът на оптимален вариант на технологична схема е нелека задача, поради многообразието от примеси, намиращи се във водата, както и поради високите изисквания по отношение на качеството на очистената вода. Обикновено пречиствателните станции, които се използват за обезвреждане на битовите отпадни води от отделни сгради са с капацитет от 10 до 15 m3/d.

Принципно, използваните методи за пречистване на отпадните води
са три основни вида - механични, химични и биологични. Механичните методи се основават на свойствата на водата да се самопречиства. Основно те включват утаяване и филтрация. При неголяма скорост на протичане на водата през реервоар, замърсяващите вещества се отлагат на дъното, където протича анаеробно разлагане и се отделя биогаз с неприятна миризма. Окончателното пречистване на водата протича в слой от чакъл в подземни траншеи и обкръжаващия ги слой грунт. В тях под действието на микроорганизми, нараства биофилмът, който разлага органичните вещества във водата и въглеродния диоксид. В зависимост от способността на грунта да поема очистента вода, тя или попива в почвата, или при ниска способност на грунта да я усвои се отвежда чрез дренажна система. Основно предимство на механичните методи е невисоката стойност и енергийната независимост. Използването им, обаче, изисква периодично изваждане на утайките и промиване или смяна на чакъла в траншеите. Тези методи се използват при неголеми обеми отпадни води и неголяма плътност на застрояване.

Химичните методи се основават на използването на различни реагенти, които привеждат разтворените примеси до състояние на трудно разтваряне. След което протича утаяване на тези вещества. Използването на реагенти, обаче, е скъпо и изисква точна дозировка. Използват се основно за пречистване на производствени отпадни води.

Биологичните методи се основават на способността на микроорганизмите да използват съдържащите се в отпадните води много органични и някои неорганични съединения, в това число и токсични, в качеството на хранителни вещества. Биологичното пречистване може да протича в аеробна или анаеробна среда. Този метод се характеризира със сравнително невисоки експлоатационни разходи, но със значителна първоначална инвестиция, необходимост от строго спазване на технологичния режим, отчитане на токсичното въздействие на редица органични и неорганични съединения върху микроорганизмите, а така също и необходимост от разреждане на отпадните води в случай на високи концентрации на определени замърсители и различни почистващи препарати.

Индивидуални пречиствателни станции
Локалното пречистване на отпадните води принципно може да се организира по два начина. Единият е да се разчита на живеещите в грунта бактерии, т. е. пречистване посредством почвена филтрация, а вторият - да се използват специални готови устройства – моноблок или модулен тип. При избора на метод и схема на пречистване, обикновено освен броят на хората, е добре да се отчете и видът на почвата.

Използваните решения често се свеждат до две - едното включва септичен съд с вграден филтър и филтърно-дренажна система за окончателно пречистване, а другото - изграждане на модулни пречиствателни станции.

Септичните ями
Това са съоръжения, които са подходящи да се използват за малки количества отпадни води, от една или няколко сгради. Капацитетът им обикновено е от 1 до 20 m3/d. В тях едновременно протичат два процеса – утаяване на водите и разграждане при анаеробни условия.

Материалите, които се използват за изграждането им са предимно бетон, стоманобетон или зидан камък. Формата им обикновено е кръгла или правоъгълна. Отгоре ямата се покрива със стоманобетонна плоча, която се засипва със слой пръст, чиято дебелина обикновено варира в диапазона от 0,35 до 0,5 m. Могат да бъдат разделени на една, две или три камери, в зависимост от количеството на отпадните води.

Еднокамерните септични ями се препоръчват за малки водни количества до 1m3/d. За водни количества до 10 m3/d се използват двукамерните, а трикамерните се прилагат при водни количества над 10 m3/d. Разпределението на обема в двукамерните и трикамерните ями е неравномерно. В двукамерните е необходимо обемът на първата камера да е 75%, а на втората - 25%. При трикамерните обемът на първата камера е 50%, от изчислителния, а втората и третата са с обем 25% от изчислителния. В случаите, в които септичната яма е изпълнена от бетонни пръстени, това условие отпада. В този случай всички камери са с равни обеми.

Изчислителният обем на камерите се определя в зависимост от количеството на отпадните води, постъпващи в ямата. За лесното отстраняване на утайките е необходимо в началото на всяка камера да се предвиди отвор за тяхното извозване.

Преминаването на отпадната вода през отделните камери е през отвори, разположени на разстояние1 m под повърхността на водата. Броят на оставените отвори обикновено е от 2 до 4. Необходимо е над всяка камера да се предвиди монтирането на вентилационен комин, а в последната камера се предвижда хлориране на водата.

За септичните ями е характерно постигането на висока степен на утаяване на неразтворените вещества, но също така тези съоръжения се характеризират и с няколко съществени недостатъка. Сред тях са невъзможността на попадналите в септичната яма органични вещества да се разложат напълно. В редица случаи се стига само до образуването на мастни киселини, без те след това да се превърнат в метан и въглероден двуокис. Натрупването на такава киселина води до създаването на кисела среда с pH = 5,5-6 и се забавя ферментационният процес.

При създаването на такива условия водата в ямата “загнива” и започва да издава неприятна миризма на сероводород. По време на  процеса на гниене се образуват малки мехурчета газ предимно от метан, въглероден двуокис и частично сероводород, които изплувайки към повърхността, увличат със себе си частици от полуизгнилата утайка. Това води до замърсяване на водата и образуването на плътна и твърда кора на повърхността, чиято дебелина може да достигне от 0,3 до 1 m.

В зависимост от престоя на водата в септичната яма, който може да варира от 12 часа до 2-3 дни, се определя обемът на утаителната част. Обикновено, утайките се изваждат веднъж на 6 месеца, като е желателно 20% от тях да се оставят в септичната яма за поддържане на изгнивателния процес.

За окончателното обезвреждане на отпадните води след септичната яма е желателно изграждането на филтрационни кладенци или съоръжения за подпочвена филтрация. Условието за изграждането на филтрационни кладенци е наличието на пясъчни или глинесто-песъчливи почви и количество на отпадните води 1 m3/d. Също така, основата на кладенеца трябва да бъде най-малко с 1 m по-висока от нивото на подпочвените води.

Съоръжения за биологично пречистване
Тези съоръжения обикновено обедняват няколко камери в един общ корпус или самостоятелни модули, събрани заедно. Първоначално водата се подлага на механично пречистване, като в същото време са подава излишна биомаса, като се създават условия, при които органичните замърсители се разлагат с помощта на анаеробни бактерии, без достъп на кислород. След това водата постъпва в аерационна зона, където може да се използва активна утайка. За по-интензивно протичане на процеса на биологично пречистване, обикновено се подава допълнително въздух. Благодарение на активната утайка се осъществява бързо и качествено пречистване на отпадните води, включително и от болестотворни организми. След този етап пречистената вода може да бъде отведена или да бъде подложена на допълнително пречистване в биофилтри с използването на биофилм.

В отделните камери на тези съоръжения протичат и процеси на нитрификация, денитрификация, отделяне на фосфатите, обеззаразяване на отпадните води.
Корпусът на тези съоръжения или техните отделни части могат да бъдат изпълнени от бетон, стомана или полимерни материали.

При избора на пречиствателна система за битовите отпадни води специалистите препоръчват да се обърне внимание на няколко основни момента. Сред тях са: капацитет на станцията, показатели за очистка на водата, отчитане на неравномерността на постъпване на отпадните води, условията за обслужване на системата.