Микроорганизмы, живущие в сооружениях биологической очистки сточных вод, отличаются по составу от микроорганизмов биологических жидкостей, применяемых для обработки фекальных масс в биотуалетах. Применять эти жидкости в сооружениях очистки сточных вод не рекомендуется, поскольку их микроорганизмы в течение нескольких дней выносятся со сточными водами, не принося ощутимой пользы.
Для эффективной очистки необходимо сочетание деятельности анаэробных (бескислородных) и аэробных (использующих кислород) микроорганизмов, то есть анаэробных и аэробных ступеней очистки. На стадии анаэробной биологической очистки происходит разложение; сложных органических веществ, например жиров, на более простые, которые на последующих стадиях аэробной очистки гораздо быстрее окисляются микроорганизм в нитраты.
Помимо традиционной обработки сточных вод в септике, весьма эффективно применение анаэробного биореактора — сооружения, в котором присутствует тот или иной вид загрузки: пластмассовые соты, «ерши» и др. Анаэробные микроорганизмы, осуществляющие гидролиз жиров, закрепляются на «загрузке», затем сточные воды направляются в сооружения, где происходит их обработка в аэробных условиях. Аэробные условия в сооружениях создают принудительным введением кислорода, так как поддержание нужной концентрации кислорода только за счет естественного контакта поверхности сточных вод с воздухом требует слишком большого объема сооружений.
Пневматическая аэрация автономных сооружений наиболее проста, надежна и менее энергоемка. Сжатый воздух в этом случае подается компрессором, который находится в жилом доме и соединяется с установкой шлангом. Струйная аэрация требует в 5-6 раз больших удельных затрат энергии. Механическая аэрация — технически сложнее и может ухудшить качество очистки из-за измельчения агломераций микроорганизмов, образующих хлопья.
Для биологической очистки сточных вод используются микроорганизмы, находящиеся во взвешенном состоянии в потоке жидкости (активный ил); микроорганизмы, прикрепленные к какой-либо развитой поверхности, — керамзиту, пластмассовым сотовым конструкциям, «ершовой» насадке (биопленка) — или одновременно оба этих вида микроорганизмов.
Активный ил, смешанный со сточной водой и выполнивший функцию очистки, необходимо отделить от сточной воды при помощи отстойника. Ил из отстойника вновь смешивается со сточной водой. Поскольку его количество постепенно растет, часть активного ила периодически сбрасывается в септик, а потом удаляется вместе с осадком.
При пневматической системе аэрации переброска избыточного ила и биопленки в септик выполняется при помощи эрлифта (устройства для подъема жидкости) и самотечного трубопровода. Введение в сточные воды ионов кальция и небольшого количества щелочи после биологической очистки удаляет фосфаты, содержащиеся в сточных водах. При этом образуется нерастворимый фосфат кальция, выпадающий в осадок. Для этого проще всего засыпать дно последней секции доломитовым щебнем, который, постепенно растворяясь, подщелачивает воду и обогащает ее ионами кальция.
При неблагоприятной эпидемиологической обстановке органы государственного санитарно-эпидемиологического надзора могут потребовать обеззараживания очищенных сточных вод. Для этого используют хлорпатрон — емкость из пористого или перфорированного материала, заполненную смесью песка с хлорной известью.
Помимо эффективной многоступенчатой очистки, конструкция установки должна предусматривать легкий доступ для обслуживания и простое обращение с ней. Для удобства и безопасности обслуживания следует исключить доступ в установку через горловины (аналогичные применяемым в канализационных колодцах). Наиболее приемлемое решение — размещение съемного утепленного перекрытия установки на уровне поверхности планировки или ниже не более чем на 150-200 мм. Рекомендуется при больших перерывах (неделя и более) в поступлении сточных вод в установку в зимний сезон; причем над перекрытием в боковые пазухи насыпается слой керамзита толщиной 150-200 мм.
Расчет установок глубокой очистки показывает, что полезный объем с учетом интенсификации технологического процесса должен быть равен не менее чем трехкратному суточному притоку сточных вод. Меньший объем установки не позволяет достигнуть проектной пропускной способности при расчетной концентрации загрязнений или декларируемой степени очистки.
Наконец, долговечность установки определяется качеством изготовления и качеством применяемых материалов. Наиболее долговечны установки из стеклопластика с толщиной листов не менее 16-18 мм. Однако стоимость таких установок обычно чрезмерно высока. Считают, что установки из железобетона более долговечны, чем металлические. Однако это справедливо только при чрезвычайно высоком качестве бетона по водонепроницаемости (марка не менее В-15). На практике в лучшем случае применяют бетон марки В-10 или В-12, а он обладает слишком высокой гигроскопичностью. Ввиду этого верхняя часть установок, расположенная над уровнем воды, промерзая, разрушается в течение 8-10 лет. Срок службы металлических установок, изготовленных из высококачественной стали с добавками легирующих элементов и защищенных многослойными эпоксидными композициями, до капитального ремонта составит не менее 25-30 лет.
В заключение несколько слов о стоимости установок. Анализ данных соотношения качество — стоимость двух десятков установок российских и зарубежных изготовителей показал, что стоимость установки глубокой очистки сточных вод производительностью до 3 кубометров в -сутки составляет 35-40 тыс. рублей на 1 кубометр суточной производительности.
