Локални ПСОВ за битови потребители

В последните години строежът на нови вили, извънградски къщи и хотели извън населените места бележи растеж. Често, поради липсата на улична канализация за битови отпадни води в района, се налага монтаж и експлоатация на локално пречиствателно съоръжение за пречистването им. Изборът на съоръжението е свързан основно с това къде ще се заустват пречистените отпадни води и изискванията към тях.
В статията ще разкажем за нормативните изисквания, за локалните ПСОВ с черпателни ями, септични резервоари и дълбоко биологично пречистване.

Локалната канализационна система се разполага в границите на недвижимата собственост на потребителя. Ако има достатъчно свободна площ, ниско ниво на подпочвените води и пропусклива почва, тогава едно добро решение е септичната яма. В нея се извършва утаяване на отпадните води. Неразтворените вещества и мазнини се задържат, като в анаеробни условия се разграждат утайките. Утаената вода след септичната яма може да се допречисти, в т. нар. „почвен биофилтър“. Той представлява дренажна система, в която водата се разпределя на голяма площ. Попивайки надолу в почвата, разтворените органични вещества в отпадните води се усвояват от почвени микроорганизми. По този начин водата се пречиства, преди да е достигнала подпочвените води без да ги замърсява. Излизащата след септичната яма вода често мирише лошо, защото съдържа разлагащи се разтворени органични вещества. За да се зауства водата в почвата или в повърхностен водоприемник, трябва да има и биологично пречистване, при което неразтворените органични вещества се изяждат от аеробни микроорганизми. Биологичното пречистване става в апаратурни съоръжения, в които се осигуряват подходящи условия за живот на микроорганизмите. Осигурява им се храна чрез постъпващата отпадъчна вода, кислород от въздуха чрез аериране и достатъчно време, през което микроорганизмите изяждат разтворените органични вещества от отпадъчната вода и така я пречистват.

Нормативни изисквания
Действащата в България нормативна база, касаеща локалните пречиствателни съоръжения за отпадни води - ЛПСОВ, е изключително строга и това поставя много високи изисквания към тяхната технология. Нормативните документи на които трябва да отговарят ЛПСОВ са БДС EN 12566–3:2017, Закон за водите, НАРЕДБА № 6 от 9.11.2000г. за емисионни норми за допустимото съдържание на вредни и опасни вещества в отпадните води, зауствани във водни обекти.

В България все още се практикува, комплектуване на проектна документация за жилищни сгради и малки хотелски комплекси в райони с липсваща канализационна инфраструктура с черпателни ями. От тях отработените активни утайки трябва да се извозват периодично с автоцистерни и изпращат за пречистване в градска пречиствателна станция.

Локални ПСОВ с черпателни ями и септични резервоари
Локалните пречиствателни станции с черпателни ями са съоръжения за механично пречистване на отпадните води и натрупването на утайки. В практиката масово се използват септични ями, които не осигуряват достатъчно пречистване на отпадните води. Принципно лоши миризми се образуват само при наличие на безкислородни - анаеробни, процеси при обработката на отпадните води. Затова е важно осигуряването на достатъчно вентилиране на септичната яма над покрива на сградата, както и поддържането на преобладаващо развитие в нея на микроорганизми, не отделящи лоши миризми- контрол и поддържане на водороден показател рН, по-голямо от 7. Дълбочината на септичната яма зависи от близостта на подпочвените води но не може да бъде повече от 3m. В противен случай почистващия маркуч може да не достигне до дъното на съоръжението. Разстоянието от сградата до ямата е обикновено 5-20m.

Материалите, от които могат да се изградят черпателните ями, са стоманобетонна конструкция, сглобяема конструкция от стоманобетонни пръстени, тухлена зидария, пластмасов резервоар-полипропилен, полиетилен, резервоар от фибростъкло. В същото време най-голяма херметичност и надеждност могат да бъдат постигнати чрез използване на пластмасови контейнери, включително и такива изработени от фибростъкло. За голямо семейство с количество на отпадни води около 2m3 на ден е необходима сериозна бетонна конструкция с подсилено дъно.

В черпателната яма битовите отпадъчни води се съхраняват и периодично се отстраняват със смукателна мобилна машина.

За пречистване на по-големи обеми на битови отпадъчни води от 3- 5m3/ден от къпане, пране и миене, се използват септични резервоари със задължително подземно филтриране. Септичният резервоар е хоризонтален утаителен контейнер състоящ се от 1-3 камери, през които последователно протичат битовите отпадни води. Броят на камерите зависи от обема на използваната вода и е следният. Една камера–до 1m3/ден рядко намира приложение, тъй като дава ниска степен на пречистване. Две камери-от 1 до 10m3/ден, универсалeн вариант. Три камери-повече от 10 m3/ден. В камерите се извършва процес на утаяване. Утаяват до 90% от суспендираните частици, но по химически, цветови, биологични и други показатели, водата се пречиства до 50-75%. Затова отпадъчните води, претърпели предварителна обработка в септичния резервоар, задължително се подлагат на биологично пречистване във филтрационни подземни полета, филтруващи траншеи или кладенци с пясъчно-чакълести филтри, преди заустване в земен терен или в повърхностен водоприемник.

Утаените вещества в септичния резервоар се превръщат в гниещо-ферментираща утайка, която след допълнителна обработка може да се използва в селското стопанство като тор. Разтворимите фракции на замърсителите в отпадните води, които не се утаяват, също се подлагат на гнилостна ферментация и разлагане с отделяне на „блатни“ газове, включително метан.

Процесът на анаеробна ферментация се осъществява на два етапа. В първия етап - кисела ферментация, протеините, мазнините и въглехидратите се разграждат до редица нисши мастни киселини-оцетна, мравчена, въглероден диоксид, амониев азот, сероводород, алкохоли и други съединения. Във втория етап - метановата ферментация, мастните киселини, алкохолите и други съединения, образувани в първия етап, се разлагат на метан, въглероден диоксид, водород. По този начин се образуват по прости разтворими във вода съединения и неразтворима минерализирана утайка. Отпадъчните води от недвижимите имоти, които не са свързани със селищни канализационни системи, практически не съдържат вредни вещества в опасни концентрации. Основните замърсители са азотни и фосфорни съединения, с изразено преобладаване на азот. Тяхната концентрация се описва в стойности на няколко милиграма на литър. Всеки азотен или фосфорен тор се използва в концентрации от няколко грама на литър активно вещество, т.е. в хиляди пъти повече. Практически концентрацията на тези вещества във водата съвпада с концентрацията на хранителни разтвори за отглеждане на растения без почва - хидропоника.

Както вече беше отбелязано, водата след предварителното пречистване в септичния резервоар, постъпва за допълнително пречистване в филтърните полета, траншеите и кладенците. Тук, отпадъчните води се филтрират през почвата, като се обработват от микроорганизми населяващи естествените земни филтри. Това е още един много ефективен етап на биологично пречистване. Благоприятно условие за функционирането на септичните резервоари е наличието в границите на недвижимия имот на филтриращи почви-песъчливо-глинести и песъкливи, както и ниско ниво на подпочвените води до 1,5m. Отпадните води от септичния резервоар се допречистват по естествен начин в кладенци или траншеи с пясъчно-чакълеста насипка и се отвеждат в земята. Утаената утайка в резервоара периодично се отстранява с мобилна комунална техника според натрупването.

Филтриращият кладенец се прави от няколко стоманобетонни пръстена, тухли или камъни. Може да се купи и готов от полимерни материали. Основна характеристика на конструкцията е отсъствието на дъно, което се заменя с дънен пясъчно-чакълест филтър, който може да се насипе до 1m височина. Външните стени на кладенеца също са засипани със същия филтриращ материал. Височината трябва да съответства на целия филтър, а ширината е 40-50cm. Като филтър се използват пясък, чакъл, натрошен камък, тухлени фрагменти със средната фракция от 1 до 7cm. Друга особеност е наличието на дупки в стените около филтъра. На върха се монтира вентилационна тръба със защитен покрив от дъжд. Отворът на тръбата трябва да е над земята с 50-70cm. Важно е също кладенецът да бъде разположен доколкото е възможно по далече от водоизточника.

Глинестата почва забавя просмукването на вода в сравнение с лесно попиващите песъчливи почви. Установено е, че 1m2 пясък за денонощие е в състояние да попие до 90l течност, а плътната глина абсорбира най-много 5l. При нефилтруващи или слабо филтруващи почви-песъчливо-глинести, глинести, и ниво на подпочвените води над 2,5m от земята, е необходимо да се създадат изкуствени съоръжения за подземна филтрация. Това са филтърни траншеи. При тях филтрацията се извършва в специално насипан слой от пясък, чакъл, в така наречените филтриращи полета. Пречистена вода се събира в колектори с отвори, разположени под филтърния слой. В краищата на тръбите се монтират вентилационни отвори, с ниво над земята на най-малко на 50cm. За 1m3 отпадна вода е необходима площ от 30m2 филтрационно поле. Периодично, в зависимост от използването на пясъчно-чакълестите филтри, е необходимо на 3-5 години да се смени пясъка, да се промие или смени чакъла. Причините за това са, че с течение на времето съоръженията за подземна филтрация се затиняват и изискват възстановяване на функционалните им свойства за качествено филтриране на водата. Често абсорбиращата способност на почвите не осигурява отвеждането на пречистената вода и тогава тя трябва да бъде изпомвана. При високо ниво на подземните води-по-малко от 2,5m от земята, в слабо филтруващи или нефилтруващи почви, септични резервоари не се инсталират.

Съществуват и по-нови разработки от подобрени септични резервоари с интегриран биофилтър. В тези пречиствателни съоръжения отпадъчните води преминават последователно през редица пречиствателни етапи в няколко подземни резервоара, завършващи с биофилтър. В биофилтъра органичните примеси се разграждат от аеробни бактерии върху тънък филм, образуван върху специална неорганична насипка. Последната трябва от време на време да бъде заменяна или измита, за да не създава проблеми с качеството на пречистената вода. На изхода на биофилтъра се получава вода, пречистена до 88-92%. Това е по-добре, отколкото в обикновен септичен резервоар, но все още не е достатъчно за директно изпускане в земята. Такава вода се нуждае от почвено допречистване, в запълнени с пясък и чакъл филтрационни траншеи и кладенци. Тук предимството, е че пясъчно-чакълестият филтър няма да се заменя толкова често, както при обикновения септичен резервоар. Поради това инсталирането на такива системи при високо ниво на подземните води е неприемливо, а при слабо филтриращи почви е изключително трудно. Друго предимство, е че мобилната комунална машина също ще се ползва много по-рядко, отколкото при обикновения септичен резервоар-с периодичност от един път на 1-2 години. По-висока ефективност се осигурява и от специални култури от бактерии, които трябва да бъдат закупени и добавени към работния септичен резервоар.

Може да се направи изводът, че септичният резервоар с биофилтър е значително по-ефективен от обикновения септичен резервоар, но и той не е лишен от присъщите за всички септични резервоари недостатъци.

Локални ПСОВ с дълбоко биологично пречистване
Преодоляване на недостатъците на септичните резервоари е постигнато с локалните пречиствателни съоръжения от ново поколение - пречиствателни станции с дълбоко биологично пречистване. В тях се извършва процес на биохимично разграждане на органичните примеси в битовите отпадни води с аеробни бактерии в среда, наситена с кислород. Този по същество естествен биохимичен процес значително се ускорява чрез принудително подаване в работната камера на малки въздушни мехурчета. По този начин се създават оптимални условия за живота и размножаването на микроорганизми извършващи биохимичния аеробен процес на пречистване на отпадните води. Колониите на тези микроорганизми, които образуват така наречената активна утайка в работната камера на инсталацията, са в състояние да окисляват и разлагат абсолютно всички опасни за здравето вещества, присъстващи в отпадните води. По този начин те ги пречистват. Аеробните микроорганизми имат изключително малки размери и броят им в 1cm3 достига до 100 милиона. За развитието и растежа си, микроорганизмите използват отпадъчните води от тоалетни, бани, перални, съдомиялни машини като хранителна среда. Те разлагат добре перилни прахове, почистващи препарати и други замърсители, срещащи се в домакинствата. Разграждат се азота, фосфора и сероводорода. Така микроорганизмите получават енергия, нужна за съществуването и размножаването им. Благодарение на това отпадните води се освобождават от миризми, стават прозрачни, и не загниват.

За разлика от биофилтъра, където процесът на окисление се извършва на тънък слой и е относително бавен, тук процесите на окисляване се осъществяват в целия обем на работната камера при висока скорост. Процесът на биологично пречистване протича на три етапа - денитрификация, нитрификация и седиментация. При денитрификацията - първично утаяване, се намалява съдържанието на нитрати и нитрити в замърсената вода. Процесът на денитрификация протича в условията на липса на разтворен кислород под 2mg/l, т.е. анаеробно отделяне на азотните соли. По тежките неразтворими вещества се отделят като утайка, а по леките-мазнините, изплуват на повърхността. При нитрификацията протича пълното биологично разграждане на органичните замърсители в кислородна среда-2,5- 4,0mg/l разтворен кислород. Зоната се аерира интензивно с фини въздушни мехурчета, чрез аератори. Те са монтирани на дъното на работната камера и се захранват от компресор. Така амонякът аеробно се окислява до нитрати. С помощта на бактерии и въглерод се извършват процесите на окисляване на амониевия азот до нитрити, както и окисляване на нитритите до нитрати. Въглеродът се доставя чрез окисляването на органичните материи посредством високата концентрация на разтворен кислород в работната камера. Като продукти от разграждането на органичната материя се получават въглероден диоксид, освобождаващ се свободно в атмосферата, вода и нова активна утайка. На изхода от аерационната камера пречистената вода и образуваната биомаса не са разделени. При седиментацията - окончателното утаяване, биомасата поради по-високата си плътност се отделя от пречистената вода под формата на активна утайка-бактериална кал. Чистата вода се отвежда извън съоръжението, а активната утайка се връща обратно в началото на процеса на пречистване. След дезинфекция, тази вода може да се използва за напояване, миене на улици, тротоари и т.н. В инсталациите за дълбоко биологично пречистване на битовите отпадни води са постигнати рекордни параметри за пречистване- 98% по всички показатели, отговарящи на изискванията на санитарни и хигиенни норми. Такава вода няма склонност към гниене и може да се използва за технически нужди или да се изхвърли в крайпътна канавка.

Конструкторите на тези съвременни пречиствателни станции са успели да "опаковат" всички технологични етапи на пречистване разделени по време, в един компактен „биореактор с периодично действие - Sequencing Batch Reactor SBR“. Биореакторът работи в цикли, всеки от които включва следните фази. Пълнене, реакция-аерирация, периодична или непрекъсната, седиментация, отстраняване на пречистената вода, отстраняване на излишната утайка. Прилагането на SBR-технология, позволява лесно да се регулира и ако е необходимо бързо да се променя времето на престой на пречистената вода в биореактора, концентрацията на активната утайка, натоварването по утайката, концентрацията на разтворения кислород, времето за утаяване, натотоварване и разтоварване. Всички тези параметри се управляват от микропроцесорен модул с LCD екран.

SBR-реакторите притежават редица предимства. Херметичност, якост, надеждност и дълготрайност на инсталацията, липсата на мащабни разкопки по време на монтажа, просто и лесно обслужване. Други предимства на SBR-инсталациите са отсъствие на необходимост от използване на мобилна комунална машина, ниски експлоатационни разходи, възможност за използване на излишъци от активна утайка, които периодично се отстраняват от инсталацията със специална помпа като тор.

И накрая, SBR-инсталациите за дълбоко биологично пречистване, поради своите конструктивни особености и високи показатели на пречистване, могат да бъдат инсталирани във всяка почва дори при много високи нива на подпочвените води, с което значително се различават от септичните резервоари.