Куда течёт вода из унитаза, или как очищаются бытовые сточные воды

О том, куда утекает вода из раковины или унитаза, большинство пользователей современной системы канализации не задумываются. Некоторое беспокойство возникает, если образовался засор, и вода в канализационное отверстие утекать не желает. Но обычно это проблема довольно легко решается — при помощи вантуза или бытовой химии типа «Крот». А вот что происходит со стоками после того, как они покинули поле зрения?

Жителям городов и крупных населенных пунктов, у которых есть подключение к магистральной канализации, волноваться об этом незачем. Коренные селяне зачастую вообще не задаются подобным вопросом, привычно выливая ведро с водой из-под умывальника под ближайший куст, всю жизнь пользуясь деревенским дворовым туалетом, стирая белье в ближайшем прудке и моясь по субботам в собственной бане, стоящей на краю огорода.

Вопрос об устройстве канализации в загородном доме появляется, когда городские жители, привыкшие к ее наличию, попадают в места, где об этом благе цивилизации не то чтобы не слышали, просто его — этого блага — там нет. И не будет.

Горожанину, привыкшему к «городским удобствам», сложно отказаться от них — «и в дождь, и в снег» ходить в туалет на улице. Вот и нам с мужем, как бывшим горожанам, пришлось столкнуться с необходимостью устройства локальной канализации или решения проблемы бытовых стоков альтернативным способом. Ну а чтобы что-либо сделать, нужно понимать, как оно работает. 

Путешествие вниз по фановой трубе

После того, как грязная вода утекла в слив, она попадает в систему канализации. Сначала в домовую: там в коллекторах соединяются стоки разных квартир. Затем поток нечистот укрупняется, проходит целую кучу коллекторов, объединяя потоки из разных домов, микрорайонов.

По пути своего следования реки хозяйственно-бытовых стоков, текущие в магистральных канализационных трубах под тротуарами и дорогами, пополняются промышленными стоками, а также дождевыми и талыми водами, стекающими в ливневую канализацию. В конце концов, всё попадает в бассейны канализования, разделённые по районам. А затем — на очистные сооружения, в зависимости от величины населённого пункта — районные или городские. Например, система очистки стоков Санкт-Петербургского «Водоканала» ежедневно очищает более 2,1 млрд м сточных вод на трёх очистных станциях.

Так устроена канализационная система любого населённого пункта. Главный элемент в ней — очистные сооружения. Потому что отвести стоки — половина дела, важно произвести очистку загрязнённых вод до степени безопасного возврата в природные водные бассейны.

Любой, кто пьёт воду, кровно заинтересован в том, чтобы она была чистой и безопасной — не содержала опасные химические вещества и патогенные микроорганизмы. Владелец коттеджа должен осознавать: от того, как он очистит то, что утекло в унитаз, зависит качество воды, которую из крана в кухне наливает в стакан его ребёнок.

Как очищают сточные воды

Городская канализационная сеть отличается от локальной канализации частного дома только своими размерами. Локальная канализация загородного дома тоже должна быть оборудована очистными сооружениями. Разберёмся, как происходит очистка сточных вод.

Видео: Устройство бачка инсталляции для унитаза Sanit

В большинстве случаев процесс основан на классической схеме, состоящей из двух этапов:

• механической очистки;
• биологической очистки.

 
В некоторых случаях (например, если прошедшие очистку стоки необходимо сбросить непосредственно в водоем) применяется ещё и физико-химический метод, а также дезинфекция воды.

Механическая очистка

Первый этап очистки — механический. На этом этапе с помощью обычных механических фильтров — решёток с разными ячейками — отлавливается нерастворимый в воде мусор: камушки, битое стекло, пластмассовые детальки от заколок или игрушек, колечки-серёжки — в общем, всё то, что по неосторожности попало в слив раковины или унитаза.

К механическим очистным системам относятся и жироловки — уловители жира, который хоть и органика, но очень плохо перерабатывается бактериями или не перерабатывается вовсе. Если стоков не слишком много, то этапом механической очистки обычно пренебрегают.

Биологическая очистка

Биологический способ очистки стоков был разработан в 1913 году в Англии. Он основан на жизнедеятельности целой армии микроорганизмов — различных амёб, инфузорий, коловраток, зооглей и прочих. Вся эта компания составляет в очистных сооружениях так называемый активный ил.

То, из чего состоят канализационные стоки, служит пищей для этих микроорганизмов. При помощи ферментов, находящихся в их клетках, они разлагают органические вещества, из которых, в основном, и состоят хозяйственно-бытовые стоки.

Биологические процессы окисления органики в очистных сооружениях могут идти с участием аэробных форм бактерий — тех, кому для дыхания требуется кислород, и анаэробных — не нуждающихся для своей жизни в кислороде. Аэробные бактерии разлагают органические вещества стоков на углекислый газ (СО2) и воду, а аммонийный азот и сульфаты — на простейшие вещества, азот и фосфор. Если доступа кислорода нет, то развивается общность анаэробных микроорганизмов, и биохимические процессы идут с выделением метана (CH4). Вся эта биохимия приводит к выделению энергии, которая используется бактериями для своего существования и размножения.

Сходные процессы с участием той же компании микроорганизмов в природе идут непрерывно — аэробные микроорганизмы живут в верхних слоях почвы и в водоёмах, анаэробные бактерии обитают в нижних почвенных слоях. Жизнедеятельность растений неразрывно связана с жизнью микроорганизмов, находящихся в почве и природных водоёмах- благодаря им образуется перегной и компост. Поэтому способ очистки назван биологическим. 

Что такое септик и чем он отличается от метатенка или аэротенка

В природе разложение органики идёт самостоятельно. Но когда органических соединений слишком много (как в канализационных стоках), природные механизмы не справляются. В искусственных очистных сооружениях процессы протекают активнее за счет специально созданных условий. В процессе очистки стоков используются оба типа бактерий — и аэробные, и анаэробные. Но так как, по определению, вместе они существовать не могут — у них разное «мировоззрение», — то для разных типов микроорганизмов используются очистные устройства разных конструкций:

• анаэробные сооружения;
• аэрационные очистные сооружения.

 

Анаэробные очистные устройства

К устройствам, в которых происходят биохимические реакции с участием анаэробных бактерий, относится септик. Это элемент очистных сооружений, представляющий собой герметичную емкость, сделанную из пластиков, бетона или металла.

В септике происходит первичная очистка стоков, их отстаивание: то, что имеет большую чем у воды плотность, выпадает в осадок на дне, более лёгкие загрязнения плавают сверху, образуя корку.

В зависимости от конструкции септика, его внутренний объем может быть разделен перегородками на три секции. После того, как стоки проходят свой путь по фановой трубе, они попадают в первую камеру, где начинается процесс отстаивания. Камера постепенно наполняется стоками, на дне скапливается осадок активного ила и нерастворимого мусора, сверху формируется корка, а жидкость перетекает в следующую секцию, где процессы продолжаются. Таким образом, в первой части септика выпадают самые крупные частицы загрязнений, ближе к выходу слой активного ила уменьшается, а стоки всё более осветляются.

На выходе из септика загрязнение сточных вод составляет около 65% от первоначального. Стоки с такой степенью загрязнения направляются на почвенную доочистку — в полях фильтрации, орошения, биологических прудах, фильтрующих колодцах или кассетах — в зависимости от конкретного устройства очистных сооружений.

Таким образом, метатенк — это и есть септик: процессы в нём идут с выделением метана, который отводится в атмосферу через вентиляцию септика. В искусственном очистном сооружении такого типа имитируются природные условия, возникающие на глубине под землёй или в болотах.

Аэрационные очистные сооружения

Если для очистки стоков используется деятельность аэробных форм микроорганизмов, то для их жизни требуется постоянная подача кислорода.

Видео: 115 лет Московской канализации

Аэротенки — более сложные устройства, они требуют постоянного подключения к электричеству для работы компрессора. А значит — более дорогие и капризные в эксплуатации. Аэрационные очистные используются, если объём стоков большой или требуется более высокая степень очистки воды, например, для сброса осветлённых стоков в водоём — санитарные требования в этом случае более жёсткие. В аэротенках для бактерий создаются условия, сходные с природными водоёмами.

Поля фильтрации и прочие способы доочистки стоков

После того, как сточные загрязнённые воды прошли септик, они поступают на доочистку. Эти процессы могут уже протекать в условиях почвы или водоёма, но это не означает, что осветлённые воды из септика можно просто слить в сточную канаву: санитарными нормами такие действия запрещены. Если нарушение обнаружится (например, соседи пожалуются или нагрянет плановая инспекция), виновного ждет штраф.

Осветлённые воды из септика направляются в специально организованные участки — поля фильтрации, фильтрационные колодцы, поля аэрации, поля орошения, биологические пруды. Все эти разновидности способов почвенной доочистки работают по общему принципу, а выбор того или иного варианта зависит от количества стоков и почвенных условий. 

Принцип очистки сточных вод, прошедших предварительную очистку, основан на использовании всё тех же микроорганизмов, только теперь они находятся в почве. Чем же отличаются способы почвенной очистки? 

Поля фильтрации

Поля фильтрации представляют собой участки земли, на которые выливаются стоки из очистных отстойников. Основное требование — хорошая влагопоглощающая способность почв. Наиболее подходящие — песчаные или супесчаные. Площадь поля фильтрации зависит от объема стоков и свойств почвы. Если есть такая возможность, поля фильтрации делают открытыми — то есть, стоки выливаются прямо на поверхность земли.

В частных владениях делать открытые поля фильтрации затруднительно, потому что нет достаточных площадей для соблюдения санитарной зоны — поле фильтрации, откровенно говоря, пахнет. Поэтому делают закрытые поля фильтрации: вскрывают грунт, устраивают специально отсыпанные площадки из гравия и песка. На гравийно-песчаной подушке укладываются дренажные трубы. Питающие трубы — идущие от септика — располагаются в верхнем горизонте поля. Если скорость впитывания почвы недостаточна, устраивается еще система дренов (это отводящие дренажные трубы), в которые собирается отфильтрованная вода. Они размещаются в нижнем слое. После этого вода становится достаточно очищенной и может сливаться в канаву или прямо в водоем. Ниже на рисунке приведена принципиальная схема отсыпки слоёв поля фильтрации.

Важный момент — глубина залегания. С одной стороны, вся конструкция дренажных труб должна быть размещена ниже глубины промерзания, если вы планируете пользоваться канализацией и в зимнее время года. А с другой стороны — как минимум, на 250 мм выше самого высокого уровня грунтовых вод.

Фильтрующий колодец

Фильтрующий колодец — разновидность поля фильтрации. Ниже глубины промерзания, но выше уровня грунтовых вод устраивается колодец без дна с отверстиями по всей поверхности стенок. Почвенная очистка происходит по всей поверхности стенок колодца. Вокруг и под дном колодца делается достаточный слой отсыпки из щебня и песка. Количество колодцев зависит от фильтрующей способности грунта и количества стоков.

Другой вариант — фильтрующая траншея. Вместо нескольких вертикально стоящих колодцев используется одна горизонтальная дренажная труба большого диаметра.

Поля орошения 

Поля орошения — почти тоже самое, что и открытое поле фильтрации, но на участке земли, предназначенном для слива осветленных в системе очистки сточных вод, выращиваются растения. Способ хороший — в осветлённых сточных водах большое количество питательных веществ, превращенных бактериями в септике в удобную для растений форму. Минус такой системы — невозможность использования в холодное время.

Биологические пруды

Биологические пруды — водоемы, в которые сбрасываются осветленные воды с очистных сооружений, водный аналог открытых полей фильтрации и полей орошения. Чтобы пруды не зацветали (большое количество фосфора и азота в стоках провоцирует активное развитие сине-зелёных водорослей), в них культивируются специальные водные растения, которые поглощают избыток азота и фосфора. Именно поэтому нормы очистки стоков для сбрасывания в естественные водоёмы гораздо более жёсткие, чем для сброса на почву или в почву. У этой системы очистки проблема та же, что и у полей орошения: суровый климат в нашей стране.

Фильтрующие кассеты

Чтобы недоочищенные стоки не могли попасть в водяные горизонты почвы, требуется учитывать глубину залегания очистных и уровень грунтовых вод. Если уровень грунтовых вод высок, а почвы тяжёлые, глинистые, устройство заглублённого поля фильтрации невозможно. Единственный способ — делать поверхностное поле фильтрации, а чтобы избежать проблем с запахами и замерзанием зимой, сооружать над дренажными трубами насыпи. Фильтрующие кассеты могут быть заводского изготовления, а могут быть собраны из дренажных труб на месте. Высота насыпи определяется с таким расчетом, чтобы исключить промерзание в зимний период.

Биологические фильтры

Если места на участке для устройства поля фильтрации нет или копать половину огорода под закладку дренов не хочется, можно после септика установить биологический фильтр — искусственное поле фильтрации, за счёт своего устройства имеющее компактные размеры.

Почему мы отказались от устройства локальной канализации с использованием септика 

Перебирая варианты устройства привычного горожанину туалета в деревенском доме, от септика или иного варианта локальной канализации мы отказались. Почему?

• финансовый вопрос

Чтобы сделать все правильно, с учётом санитарных норм, требуется приличное количество денег. Даже если пытаться сэкономить, используя вместо готового септика три бетонных кольца, еврокубы или прочие ёмкости, объём земляных работ по устройству полей фильтрации выходит колоссальный. Особенно учитывая особенности грунта в нашей местности — глина на глубине штыка лопаты и уровень грунтовых вод в полуметре от поверхности. 

Лирическое отступление: почему не подходит вариант «просто септик и не заморачиваться полями фильтрации»? Отзывы пользователей типа: «Сделали септик со стоком в канаву, три года работает, запаха нет, соседи не жалуются, зато удобства в доме», — на мой взгляд, несостоятельны. Болота в природе не появляются внезапно, это длительный процесс, для которого три года — не срок. Можно, конечно, рассуждать по принципу: на мой век хватит, а после меня — хоть потоп. Но стоки попадают в грунт моего участка, а колодец с питьевой водой тоже находится здесь.

• высокий уровень грунтовых вод

Это значит, что мы обречены на строительство наземных сооружений для почвенной фильтрации: нужно насыпать холм площадью, как минимум, метров тридцать и высотой почти два метра. Да и вода сама наверх не потечёт — септик-то находится в земле, значит, нужна насосная станция. А это ещё деньги и постоянная зависимость от электричества.

• водоснабжение

Как вы думаете, на что уходит большая часть воды в обычной квартире? Я, пока не подсчитала, думала, что больше всего воды выливается в душе. Оказалось, нет: до 45% от всего суточного потребления воды на человека в городской квартире приходится на унитаз.

В нашей местности воды много: колодец можно копать практически не глядя, в любом месте. Но дебет такого колодца небольшой и летом он ещё больше снижается. Получается, если мы хотим установить сливной унитаз, нужно затратить ещё N-ное количество денег на добычу воды, половину из которой буквально спустить в унитаз, чтобы потом устраивать сложные и дорогие конструкции по её очистке.

• септик нужно чистить

Регулярно — в зависимости от объема — удалять накопившийся в отстойнике ил. Если его не удалять, то в конце концов он заполнит отсек септика. А если удалять нерегулярно, будет снижаться степень очистки стоков. Вплоть до того, что на выходе концентрация загрязнений окажется больше, чем на входе: вода, протекающая через заиленный септик, будет смывать осевшие вещества и становиться грязнее, чем была. Аэрационные очистные сооружения требуется чистить реже. Но и стоят они дороже.

• срок службы поля фильтрации

Поле фильтрации тоже имеет срок годности — 8-10 лет. Потом гравийно-песчаная засыпка дренажных труб заиливается и перестаёт очищать стоки. Единственный выход — сделать новое поле фильтрации, раскопав на этот раз вторую половину участка. Ну или в нашем случае — раскопать холм, заменить фильтрующую засыпку и насыпать холм обратно.

• адекватность мероприятия

Видео: Фильм про сточные воды, канализацию. Шестой Океан

И дело даже не в отсутствии лишних денег, хотя и этот факт тоже важен: после переезда из Питера в деревню пришлось сменить род занятий (вряд ли соседям — деду Анатолию или тете Дусе — нужны услуги интерьерного дизайнера), а значит, изменить и уровень доходов. Дело в адекватности: весь наш гектар и три сотки, сад, дом и надворные постройки стоят хорошо если пятую часть от сметы на устройство локальной канализации. Искать дополнительные источники дохода, усиленно работать только для того, чтобы иметь возможность привычно нажать на кнопку слива после посещения туалета? Зачем же тогда мы уехали из города и бросили приличную работу — там не было проблем с канализацией, и унитаз работал исправно.

Учитывая все сказанное, мы решили, что локальная канализация нам не подходит. Но это не значит, что мы планируем пользоваться дворовой уборной в деревянной будке на огороде. Мы хотим вполне цивилизованный туалет. Просто остановили свой выбор на другой системе утилизации отходов человеческой жизнедеятельности — на компостирующем туалете. Подробнее о нем пойдет речь в следующей статье.