По физическим свойствам загрязнения сточных вод бывают растворенными, нерастворенными и коллоидными. Состав коллоидных и растворенных загрязнений характеризуется содержанием в них жиров, белков, углеводов, хлоридов и др. Количество нерастворенных загрязнений на одного человека в сутки составляет 65 г.
Все органические вещества при контакте с кислородом имеют свойство окисляться, поэтому конечный продукт очистки вод – минерализованные органические вещества.
Существует несколько способов очистки сточных вод. К ним можно отнести механический, химический и биологический (биохимический) методы. Для того чтобы уничтожить вирусы и бактерии в стоках, используют обеззараживание, или дезинфекцию, сточных вод.
Механическая очистка. Этот способ применяют для извлечения из сточных вод имеющихся в них нерастворенных примесей. Процесс производится путем процеживания, отстаивания и фильтрования грязных стоков.
Для извлечения крупных частиц используют песколовки, решетки, жироловки, нефтеловушки, маслоотделители, фильтры, отстойники и пр.
С помощью решеток задерживают крупные загрязнения (тряпки, бумага, всевозможные остатки довольно больших размеров).
Песколовки служат для улавливания нерастворенных минеральных примесей, то есть шлака, песка, осколков стекла.
Отстойники используют для очистки сточных вод от имеющихся в них взвесей.
К химическим методам очистки относятся коагулирование, нейтрализация, экстракция, сорбция, элек-тролиз и др.
В процессе коагулирования в сточные воды добавляют реагент, который коагулирует (укрупняет) частицы примесей, а также превращает их в нерастворимые. При невозможности этого превращения реагенты лишь изменяют реакцию сточных вод (нейтрализуют, обесцвечивают и пр.), в результате чего растворимые вещества становятся безвредными.
Суть электролитического метода состоит в том, что через загрязненные воды пропускают постоянный электрический ток. При этом образуются ионы электролитов в воде и в растворе. Направляясь к аноду или катоду, они составляют новые соединения (например, гидроксид железа), которые впоследствии действуют как реагенты.
Биологические методы – это все мероприятия, в основу которых положена жизнедеятельность микроорганизмов, находящихся в сточных водах и способствующих окислению и минерализации органических веществ, а значит, лучшему их извлечению. Сооружения, используемые для этих целей, называются окислителями.
Окислители можно разделить на 2 типа:
1) емкости, в которых очистка сточных вод осуществляется естественным путем;
2) сооружения, дающие возможность произвести очистку искусственным способом.
При использовании первого способа очищение сточных вод происходит очень медленно. Но если применить для этого биофильтры и аэротенки, то процесс очистки станет значительно интенсивнее.
Дезинфекцию (обеззараживание) сточных вод проводят искусственным способом, добавляя хлор, хлорную известь и гипохлорид натрия. Хлор добавляют в стоячую воду в газообразном виде или в виде хлорной извести. Одним из перспективных методов в настоящее время считается хлорирование воды гипохлоридом натрия, который получают путем электролиза концентрированного раствора поваренной соли.
При очистке сточных вод любым описанным выше способом образуется осадок из-за выпадения нерастворенных веществ в отстойниках. Такой осадок, состоящий из твердых веществ, значительно разбавленных водой, обычно бывает в большом количестве.
В сыром виде при очистке бытовых сточных вод осадок имеет неприятный запах и считается наиболее опасным в санитарном отношении, потому что содержит огромное количество болезнетворных бактерий и яиц гельминтов.
Для того чтобы уменьшить количество органических примесей в осадке и придать ему хорошие санитарные показатели, осадок обрабатывают с помощью анаэробных микроорганизмов, то есть подвергают сбраживанию в предназначенных для этих целей сооружениях (септики, отстойники и метантенки).
Септики и отстойники имеют две функции, одна из которых – извлечение из сточных вод нерастворенных веществ путем отстаивания, другая же – сбраживание образующегося осадка. Метантенки предназначены только для сбраживания.
Для того чтобы уменьшить влажность осадка и его объем, используют иловые пруды, иловые площадки и установки для механического обезвоживания. Кроме этого, в промышленных условиях производят термическую сушку предварительно обезвоженного осадка. Но для бытовых целей вышеуказанные методы не применимы.
Основным этапом проектирования канализации является составление схемы канализации, то есть плана с нанесенными на него элементами канализации (сетями, насосными станциями, очистными сооружениями и др.). Для бытовой канализации требуется схема прокладки и подключения труб, установки коллектора и т. д.
При составлении такой схемы необходимо учитывать следующие факторы:
– конфигурация и размеры канализуемого объекта;
– мощность и расположение близлежащих водоемов, которые могут служить местом сброса сточных вод после очистки;
– рельеф местности;
– грунтовые условия;
– экономические, санитарные условия и др.
Поскольку прокладывание канализации зависит от многих причин, то невозможно использовать какие-либо типовые схемы, то есть всякий раз нужно вычерчивать индивидуальный план для прокладки труб и установки канализационных элементов.
Система канализации формируется из следующих основных элементов: внутренних канализационных устройств и наружной канализационной сети.
Внутренние канализационные устройства применяются для приема сточных вод и удаления их за пределы жилого дома. Они состоят из сантехнических приборов (раковин, умывальников, моек, ванн, унитазов, биде, писсуаров), сети отводящих труб, стояков и выпусков до дворовой канализационной сети.
Наружная канализационная сеть представляет собой сеть трубопроводов, транспортирующих сточные воды самотеком к насосным станциям или очистным сооружениям. Уличная канализационная сеть принимает сточные воды от дворовой канализации и имеет один или несколько коллекторов.
Коллектор – это участок канализационной сети, который принимает сточные воды из одного или нескольких уличных трубопроводов.
Трубопровод, предназначенный для отведения очищенных сточных вод в водоем, называется выпуском.
Как правило, канализационную сеть рассчитывают на частичное наполнение труб. Самотечный режим течения с частичным наполнением сечения трубопроводов дает возможность:
– создать небольшой резерв в сечении труб для пропуска расхода, превышающего расчетный;
– создать лучшие условия для транспортировки взвешенных загрязнений;
– обеспечить вентиляцию сети для удаления выделяющихся из сточной воды вредных и опасных газов.
Температура бытовых сточных вод на выходе из жилого здания составляет не меньше 7 °С даже в самое холодное время года. Этот фактор позволяет прокладывать канализационные трубы на глубине меньшей, чем глубина промерзания грунта.
Глубину закладки канализационных труб нужно брать с таким расчетом, чтобы исключить возможность разрушения труб проезжающим автотранспортом. К примеру, керамические трубы, получившие в последнее время наибольшее распространение, могут повреждаться на глубине меньше 70 см. Если нет возможности заглубить канализационную сеть, то следует применять трубы из более прочного материала (например, железобетона).
Максимальная глубина закладки трубопровода зависит от того, каким способом производят работы (открытым или закрытым), а также от грунтовых условий. При открытом способе глубина траншеи в сухом грунте должна составлять 7–8 м, во влажном грунте – 5–6 м. При использовании закрытого способа прокладки (щитовая проходка) глубина заложения практически не ограничена. Тем не менее стоимость строительства трубопроводов за-крытым способом даже с применением современных технологий еще довольно значительна.
В связи с этим глубину заложения канализационных труб следует ограничивать. При разработке плана укладки канализационных труб необходимо увязать расположение трубопроводов с расположением всевозможных подземных коммуникаций.
Несколько слов необходимо сказать о формах труб, используемых при устройстве канализационной сети. Обычно применяют трубы круглой, полукруглой, эллиптической, полуэллиптической, яйцевидной, прямоугольной, трапециевидной форм (рис. 59).
Рис. 59. Поперечное сечение труб: а – круглое; б – полукруглое; в – полуэллиптическое; г – банкетное; д – яйцевидное; е – эллиптическое; ж – полукруглое с прямыми вставками; з – яйцевидное перевернутое; и – лотковое; к – пятиугольное
Наиболее распространенными считаются трубы с круглой формой поперечного сечения. Это связано с тем, что они имеют наименьшие затраты при изготовлении, обладают хорошими гидравлическими характеристиками, а также рядом прекрасных технических и эксплуатационных качеств (например, сопротивление внешним нагрузкам, удобство и технологичность при укладке).
Помимо этого, трубы круглого сечения довольно легко очищаются от образовавшегося осадка гидравличе-ским способом с использованием шаров и цилиндров.
По мере того как увеличивается диаметр трубы круглого сечения, давление грунта и временной внешней нагрузки значительно возрастает. Для того чтобы снизить давление в стенках труб, своду придают полуэллиптическое сечение. Иногда используют трубы с яйцевидной формой сечения, выдерживающей довольно высокие статические и динамические нагрузки, но имеющей ряд недостатков: высота канала и глубина заложения больше, чем для труб круглого сечения при одинаковой пропускной способности. Кроме этого, в трубах эллиптиче-ского сечения намного быстрее образуется осадок, отлагающийся на стенках. В тех местностях, где имеются плывуны и грунт очень влажный, применяют лотковую форму. Это позволяет прокладывать канализационные сети на меньшей глубине.
Устройство канализационной системы в частном доме и коттедже
Работы по устройству канализации в частном доме практически ничем не отличаются от этих же работ в городской квартире, за исключением того, куда производится отвод сточной жидкости. Наружная канализационная сеть имеет 2 источника приема сточных вод. Во-первых, если есть возможность, то канализационные трубы подключают к центральной канализационной сети, во-вторых, если такой возможности нет, то устраивают сливные ямы, так называемые ямы-шамбо.
Яма-шамбо
Сливную яму делают или непосредственно во дворе частного дома, если имеется возможность для въезда специальной ассенизационной техники, или на улице, ближе к проезжей части.
Сначала роют яму глубиной примерно 3–4 м и диаметром 1,5–2 м. Эти размеры зависят от того, каким образом яма будет отделана внутри – выложена кирпичом, бетонными кольцами или полностью забетонирована. Иногда в качестве сливной ямы используют большую металлическую или бетонную емкость, которую просто зарывают в землю.
Содержимое ямы время от времени выкачивают и вывозят в специально отведенные для этих целей места ассенизационные машины. Таким образом, по сути это не что иное, как вывозная канализация.
Проложив канализационные трубы внутри дома, их подключают к стояку, который выводят наружу. К наружному концу стояка подключают канализационную трубу, выведенную непосредственно в сливную яму-шамбо.
Особенности прокладки канализационной сети в подвальном помещении
Порой возникают такие ситуации, когда необходимо в подвале дома установить унитаз и умывальник, а иногда и ванну. При этом естественного слива в канализацию не имеется.
Решается такая проблема довольно просто. В настоящее время для этих целей производятся малогабаритные откачивающие установки. В качестве примера можно рассмотреть установку КН 32–0,4.
Такой агрегат, как, впрочем, и все остальные подобного класса, готов к подключению к унитазу с горизонтальным выходным патрубком.
Установку монтируют непосредственно за унитазом и соединяют напрямую с помощью уплотнительной манжеты. Через вход от унитаза фекальные массы поступают в установку, размельчаются и перекачиваются в трубу, а потом в канализационный стояк. Высота, на которую агрегат подает сточные воды для слива в канализационную трубу, составляет 6,5 м.
Кроме этого, в установке существует еще 2 ввода: для грязной воды из ванны и умывальника. Все стоки выводятся через один патрубок, а через другой из установки удаляется очищенный воздух. Второй патрубок подключают к вентиляции или через свободную циркуляцию в туалете. Очищенный воздух выходит через вентиляционное отверстие.
Установка КН 32–0,4 предназначена только для одного унитаза и приема сточных вод от двух дополнительных санитарно-технических приборов.
Люфт-клозет
В местностях с низким уровнем залегания грунтовых вод обычно строят выгребные дворовые уборные (с ямой-шамбо) или люфт-клозеты (утепленные уборные при доме, с плотно закрытым выгребом).
Размеры выгребной ямы, которую очищают 2 раза в год (обычно весной и осенью), определяют из расчета 0,5 м на каждого человека, проживающего в доме. Оптимальная глубина выгребной ямы – 1,5 м, ширина – не менее 0,8 м. Дно устраивают таким образом, чтобы имелся небольшой уклон в сторону люка для очистки. При устройстве туалета на приусадебном участке следует помнить следующее: грунтовые воды должны постоянно находиться ниже дна выгреба примерно на 1 м, их подъем выше данной отметки недопустим. Более подробно о яме-шамбо было сказано ранее.
Как правило, при устройстве люфт-клозета приходится делать выгребную яму в непосредственной близости от фундамента. Саму уборную размещают в северной, теневой части дома, у торцовой стены здания.
Нередко люфт-клозет имеет отдельную вытяжку, не сообщающуюся с вентиляционной трубой выгреба (люфт-каналом). Для обеспечения лучшей очистки воздуха в уборной люфт-канал и вытяжку проводят рядом с дымоходом печи или трубами местного водяного отопления. В вытяжной трубе, выведенной выше печной трубы на 500 мм, можно установить вентилятор форточного типа, что усилит тягу.
Приемную воронку люфт-клозета, оснащенную откидным сиденьем и закрывающейся крышкой, изготавливают из любого подходящего материала (оцинкованной кровельной стали, листовой латуни и др.) в форме конуса. Внутреннюю часть этой воронки смазывают жидкой смазкой, а снаружи покрывают краской.
Приемная воронка нуждается в регулярной обработке теплой водой с мылом. А чтобы избавиться от запаха сероводорода, вызванного процессами кислого брожения в выгребной яме, придется использовать известь: 10 кг вещества на 50 л воды (данного средства достаточно для обработки ямы объемом 0,5 м3).
Для удобства вместо воронки на высоте 42–45 см от уровня пола можно установить унитаз. Желательно отдать предпочтение модели с наклонным козырьком.
Перед установкой унитаза убирают дно сифона: сверлом с победитовыми наплавками делают отверстие, которое постепенно расширяют с помощью острого зубила. Такая работа требует времени и терпения, однако описанные действия позволят уберечь поверхность керамического унитаза от появления трещин. Стык между сточной трубой и унитазом цементируют, а сам унитаз крепят к полу.
Прежде чем установить воронку или унитаз в полу (перекрытии), делают сток: нижний конец трубы опускают в выгреб на 30–40 см ниже начала люфт-канала, плотно закрепляют в перекрытии выгреба, тщательно заделывают и изолируют швы, при этом угол наклона сточной трубы должен составлять не менее 40°. Диаметр сточной трубы (обычно берут чугунные, стальные, асбестоцементные или керамические трубы) – 10–15 см, а люфт-канала – 13 см.
Особенности прокладки канализационной сети вблизи дорог, тротуаров, газопроводов и других коммуникаций
Порой при укладке канализационных труб приходится сталкиваться с такой проблемой, как их пересечение с автомобильными дорогами, тротуарами, трубопроводами иного назначения и др.
Пример рационального размещения канализации и других сетей подземных коммуникаций в поперечном сечении проезда показан на рисунке 60.
Рис. 60. Схема рационального размещения подземных коммуникаций вдоль дорог
Крупные канализационные сети прокладывают через овраги, проезжую часть, тротуары и прочие препятствия в виде дюкеров, эстакад и переходов. Но в частном секторе этого, конечно, нет, поэтому устройство канализации, тянущейся от дома, имеет некоторую специфику.
Сначала в намеченном месте прокладывают траншею глубиной 1,5–2 м и шириной 1,5 м, после чего помещают в нее трубы. Если трубы пластиковые, их следует защитить от механических повреждений металлическим кожухом. Чугунные, керамические и асбестоцементные трубы можно укладывать в траншею без защитного кожуха.
Следующий этап – либо подключение труб к центральному коллектору городской канализационной сети, либо операция по опусканию конца трубы в сливную яму.
Если на пути прокладки канализационных труб встречаются трубопроводы другого назначения, то, прежде чем копать траншею, следует согласовать эти действия с соответствующими инстанциями, то есть получить от них разрешение и схемы расположения коммуникаций.