Серые стоки что это такое
Очистка «серых» и «черных» стоков
Сточные воды в большинстве случаев имеют весьма сложный и неоднородный состав, который зависит от источника их происхождения. Поэтому современные очистные устройства и сооружения рассчитаны на то, чтобы удалять из них все примеси, доводя стоки до состояния, при котором их, согласно действующим санитарным нормам и правилам, можно сбрасывать в окружающую среду. В быту образуется два вида сточных вод, которые среди специалистов принято называть «серыми» и «черными». Они требуют различного подхода к очистке и утилизации.
Разница между «серыми» и «черными» стоками
Серые стоки представляют собой бытовые сточные воды, которые образуются в результате стирки, мытья полов, посуды и т.п. Они содержат в себе примеси биологического (жиры, масла) и химического (моющие средства) происхождения, а также некоторое количество механических загрязнений. Если разобраться в том, какие стоки включает термин «черные», то окажется, что это — фекальные воды, которые поступают в централизованные или автономные канализационные системы от унитазов. Очистка серых и черных сточных вод в странах Европы осуществляется раздельно, что вполне оправдано, поскольку имеют совершенно различный состав. Обработка производится в таких устройствах, как септики, а черные отправляются в специальную емкость, из которой по мере накопления удаляются ассенизационными машинами.
Как очищают «серые» стоки?
Наиболее распространенное оборудование для очистки серых стоков — это септики. Они выпускаются нашей компанией и представляют собой горизонтальные стеклопластиковые емкости, разделенные внутри перегородками на три камеры. Очистка серых стоков происходит в них поэтапно, по мере прохождения через все три отделения. В первом и них осаждаются твердые вещества, жиры, поверхностно-активные вещества и плавающие пленки. В этой же камере септика осуществляется две стадии анаэробного брожения. Во второй зоне происходит вторичное отстаивание, а взвешенные вещества, которые образовались в ходе анаэробного брожения, оседают на дно в третьей зоне. После того, как произведена очистка серых стоков на дачах, в загородных домах и коттеджах с помощью септиков, сточные воды отводятся в окружающую среду.
Очистка «черных» стоков
Если проблема, куда девать серые стоки, решается весьма просто, то со стоками черными дело обстоит сложнее. Стандартные септики просто не рассчитаны на то, чтобы очищать «густые» сточные воды, и поэтому в российских условиях «черные» сточные воды смешиваются с «серыми», и весь объем бытовых сточных вод очищается одновременно.
Разделение стоков на серые хозяйственно-бытовые и черные фекальные
Стоки следует разделять между собой на «черные» и «серые». Наиболее целесообразно делать это тогда, когда «черные» будут в дальнейшем направляться в накопитель и их будет вывозить машина, а «серые» будут проходить почвенную фильтрацию. Подобное разделение используется повсеместно в Европе. Это обусловлено тем, что такой подход позволяет значительно уменьшить объёмы вывоза, а также сводит к минимуму нагрузку на грунт.
Некоторые владельцы предпочитают разделять стоки таким образом, чтобы они поступали в отдельные камеры. Это неправильно, так как в результате значительно увеличиваются затраты на устройство сети, в целом, а также нарушается оптимальная работоспособность самого септика.
Отдельно следует сказать о подаче высококонцентрированных «черных» стоков на аэрационную установку. Подобный подход в значительной степени нарушает работоспособность системы. Это связано с тем, что системы рассчитаны на обработку всех стоков воды из помещения, а не такого «густого».
Наиболее целесообразно прибегать к разделению стоков в тех случаях, когда он обладает значительным превышением показателя химических составов. Это связано с тем, что использование сильных химических средств, таки как, марганцовка или хлор для промывки, могут негативно повлиять на жизнедеятельность колоний микроорганизмов, которые обеспечивают оптимальную очистку стоков.
В такой ситуации лучший выход — вывод воды, содержащей агрессивные химические вещества непосредственно в рассасывающий колодец. Конечно, такое решение не является самым лучшим, ведь попадание химических соединений в землю не сулит собой ничего положительного, но тогда автономная канализационная система будет обрабатывать только то, что и было задумано, а именно — хозяйственно-бытовые стоки воды.
Сегодня в направлении очистки жидкости намечается другая тенденция, которая значительно отличается от описанного выше способа. Чаще всего используются комбинированные фильтрующие системы, для работоспособности которых используется соль в таблетках. Она, в отличии от марганцовки или хлора, не оказывает негативного воздействия на почву.
Надо ли отделять «серые» стоки от «черных» и почему
Бытовые стоки, в зависимости от характера содержащихся в них включений, принято разделять на две основные разновидности. Сточные воды считают:
Зачастую данные виды сточных вод, в соответствии с их классификацией, стремятся разделить, отправляя «черные» стоки сразу же в специальную емкость, откуда они затем вывозятся в цистерне ассенизаторской машины. «Серые» же направляются в полость септика, где производится их очистка, после чего они отправляются прямо в грунт.
Практические нюансы реализации метода очистки стоков, сопряженного с их разделением
Используя новые технологии очистки бытовых сточных вод, следует понимать, что применение принципа разделения различных видов стоков может привести:
Увеличение стоимости будет обусловлено большим объемом работ по обустройству системы. А к нарушению работы может привести состав стоков. Дело в том, что даже если установка будет получать лишь «черные» стоки, имеющие состав органического происхождения, повышенная густота этих стоков может полностью дезорганизовать работу септика. Причина состоит в том, что стандартные сооружения аэрационного типа рассчитаны на переработку полноценных бытовых стоков, то есть отработанной воды, поступающей сразу из кухни, ванной и туалета.
Когда разделение стоков является необходимым и как в этом случае производится их очистка
Если анализ сточных вод показывает, что уровень их химизации очень высок, то без разделения стоков обойтись практически невозможно. Такая необходимость возникает тогда, когда в жилых домах при промывке систем применяются сильнодействующие окислители, к которым относятся, в частности, такие вещества, как хлор или марганцовка. В случае попадания подобных веществ в аэрационные установки, к которым относится и септик «Топас», колонии заселяющих их бактерий неизбежно погибнут.
Все стоки, содержащие агрессивные включения, следует отделять и выводить в специально обустроенный для этого рассасывающий колодец, размещать который лучше всего сразу же за «Топасом». Конечно, вредные химические соединения окажут негативное воздействие на почву, однако будет защищен «Топас»: его предназначение состоит в переработке лишь обычных хозяйственно-бытовых стоков.
Емкость, изображенная справа на данной схеме обустройства очистного сооружения, является именно той, куда следует отводить стоки, содержащие агрессивные включения
Как обеспечить очистку «черных» стоков после их отделения от «серых»
Отделение «серых» стоков становится причиной повышения концентрации стоков «черных». Если последние не направляются в специальную сборную емкость, а подвергаются очистке, то необходимо заранее предусмотреть соответствующие изменения:
При большой густоте «черных» стоков в конструкцию канализационной системы необходимо внести соответствующие изменения
Используя фекальную канализацию, обустроенную таким образом, осветленную воду можно спокойно сбрасывать в толщу почвы, поскольку глубина очистки может достигать 90%.
Бактерии, используемые для очистки «черных» сточных вод
Очистка «черных» стоков обеспечивается аэробными или анаэробными бактериями, колонии которых живут соответственно в аэробных и анаэробных септиках. Представителем первых является широко известный и популярный «Топас». В качестве примера анаэробных септиков можно назвать «Танк», о котором мы рассказывали тут.
Различия этих разновидностей бактерий состоят в следующем:
Если же «черные» стоки после их отделения от «серых» очистке не подвергаются, а сбрасываются непосредственно в сборный септик, то опустошение его производится ассенизационной машиной по мере необходимости.
Откачка «черных» стоков с помощью ассенизаторской машины
Итак, мы рассказали вам, какие бывают разновидности стоков и в каких случаях возникает необходимость их разделения. Если вы считаете, что такое разделение должно производиться и в вашем доме, не забывайте, что вся канализационная система должна быть к этому соответствующим образом адаптирована.
Применение технологий очистки «серых» и «черных» сточных вод, при создании децентрализованных систем водоотведения новых микрорайонов
Децентрализованное водоотведения и очистки сточных вод с возможностью повторного использования очищенной воды, может являться предпосылкой для более устойчивого городского водоснабжения за счет отказа от обеспечения всех потребностей из одного источника питьевой воды, тем более в случаях, когда нет необходимости в воде высокого качества.
В сфере водоочистки традиционные системы водоотведения разрабатываются также, как и во времена СССР, когда для индустриализации строительства создавались общие сети водоотведения и водоснабжения, что уменьшало сроки и стоимость строительства. Современные реалии заставляют нас задумываться и искать новые способы, уменьшающие как капитальные, так и эксплуатационные затраты при очистке воды, а также рационально использовать воду, которая очищается на станциях.
Возможным направлением может являться внедрение в практику децентрализованной очистки сточных вод, и не просто разделение потоков зонально по районам (рис.1.), а еще более локально в местах их непосредственного образования, так называемому разделению сточных вод на «серые» и «черные» (рис.2.).
Стоит отметить, что такое разделение более целесообразно только при новом строительстве, когда возможно проектирование и монтаж раздельных сетей водоотведения и, в частности, водоснабжения.
При обзоре данных из литературных источников, было определено, что при средней норме водоотведения 200 литров на человека в сутки, объем и состав сточных вод имеет следующие показатели:
— Ванна и душ – 110 л (малая доля СПАВ и БПК);
— Умывальник – 10 л (малая долю СПАВ и БПК);
— Стиральная машина – 40 л (высокая доля СПАВ, фосфатов, БПК и ВВ);
— Унитаз – 30 л (набольшее количество БПК, ВВ, азота, фосфора);
— Кухонная мойка – 10 л (большое количество БПК и ВВ);
Установка очистки «серых» сточных вод
Сточные воды душевых, ванн и раковин (серые) отводятся по отдельной канализационной сети и аккумулируются в баке накопителе, который располагается в подвале жилого дома. Далее накопленная вода подается на локальную установку очистки «серых» вод, также располагающаяся в подвале дома.
Очищенная вода может подаваться на различные нужды, а именно домовые (полив зеленых насаждений на придомовой территории и/или использование в качестве технического водоснабжения, например для унитазов), городские (полив зеленых насаждений, заполнение цистерн спецавтотранспорта для мойки улиц).
Очистные сооружения «черных» сточных вод
Основными источниками «черных» сточных вод является сток от унитазов, кухонных моек и стиральных машин, а также дополнительное количество воды, смываемое в унитаз во время влажной уборки помещений. Учитывая, что данный сток имеет высокую концентрацию загрязнений, а именно количество ВВ составит порядка 800 мг/л, при допустимых показателях сброса 300-500 мг/л, необходимо разбавлять его потоком неочищенных «серых» вод для предотвращения отложений в трубопроводах.
При очистке сточной воды высокой концентрации и малого расхода первым преимуществом в сравнении с классическими КОС является меньшая потребность в электроэнергии, затрачиваемая на работу насосов т.к. объем перекачиваемой жидкости меньше на 40-50 %.
Уменьшением объема сточных вод позволит сократить размеры узла механической очистки, усреднителя сточных вод, первичного и вторичного отстойников, а также узла доочистки и обеззараживания.
Размеры узла биологической очистки останутся прежними, поскольку количество окисляемых загрязнений практически не меняется.
Преимущества и недостатки
Основным эффектом, достигаемым за счет децентрализации сточных вод, является экологический эффект, который безусловно достигается за счет рационального использования водных ресурсов.
— при использовании очищенной «серой» воды только для слива в унитазах, нагрузка на станцию водоподготовки снижается до 15%;
— при использовании очищаемой воды полностью на различные технические нужды города — это может снизить нагрузку до 35-40%, а также сократить забор воды из водоемов.
Экологический эффект при очистке «черных» сточных вод достигается за счет уменьшения нагрузки на водоемы, после сброса воды в них очищенной воды, а также за счет уменьшения количества возможных утечек через трубопроводы городской канализации.
Экономический эффект заключается в снижении эксплуатационных затрат на транспортировку сточных вод и эффективного обслуживания малопротяженных канализационных сетей.
Сокращение капитальных затрат на строительство очистных сооружений «черных» сточных вод в сравнении с классическими ОСК.
Недостатками являются малая теоретическая и практическая база, решение которой, дало бы понимание на какие показатели рассчитывать очистные сооружения, и какая технология дала бы оптимальный результат цена/качество.
Выводы
Данный подход, децентрализованного водоотведения и очистки сточных вод с возможностью повторного использования очищенной воды, может являться предпосылкой для более устойчивого городского водоснабжения, в частности, за счет отказа от обеспечения всех потребностей из одного источника питьевой воды, тем более в случаях, когда нет необходимости в воде высокого качества.
ДНа данный момент отечественные наработки в данной области минимальны и требует дальнейшего, более детального изучения в таких направлениях как:
— состав и количество сточных вод с учетом специфики российского менталитета;
— влияние остаточной растворенной органики способной вызывать повторное развитие патогенных микроорганизмов на системы хранения и распределения воды.
— определение качественного состава воды пригодной для использования в бочках унитазов, ирригация в городе/микрорайоне и при поливе дорог.
Энергия серых вод
1. Рекуперация серых стоков
Серая вода
Серые стоки – это вода, загрязненная жиром и моющими веществами и не содержащая фекалии и мочу (вода из умывальников, ванн, душа и т.п.). Серую воду из ванн можно после очистки использовать в качестве технической (белой) воды для спускания туалетов, писсуаров, а также для поливки.
• Классификация серых стоков:
— неразделенные серые стоки,
— серые воды из кухонь и посудомоечных машин,
— серые воды из стиральных машин,
— серые воды из умывальников, душа и т.п.,
— остальные серые воды.
ОПИСАНИЕ
Сооружения для очистки серых стоков предназначены для очистки сточных вод, которые не содержат фекалии и мочу, т.е. вода из кухонь, душа, умывальников. Эта технология применяет аэробно-биологические процессы и оснащена мембранной технологией, которая избавляет очищенную воду от большинства вирусов и бактерий. Очищенная вода по своим качествам подобна дождевой воде и пригодна, например, для спускания туалета и поливки.
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Сточные воды через фильтр для механических загрязнений попадают в уравнительный резервуар, который служит для усреднения стока. Оттуда вода при помощи насоса вода перекачивается в зону реакции, где происходит биологическая очистка воды. Там же расположен мембранный модуль, в нижней части которого установлена аэрационная система, которая служит для перекачивания кислорода в зону активации, а также для очистки мембран.
Над мембранным модулем расположен насос, который под давлением перегоняет воду через фильтрационные мембраны, а затем уже очищенную воду в акумуляционный резервуар для чистой воды. Оттуда, вода автоматически, под напором, перекачивается в систему распределения воды. За насосной станцией размещается мембранная напорная емкость. И в самом конце располагается УФ лампа для обеззараживания воды. Все резервуары оснащены сигнализаторами аварийного уровня и возможностью дополнения питьевой водой в случае аварии.
КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ СЕРЫЕ СТОКИ?
Один ЭЖ производит около 55-100 л серых стоков в день.Повторное использование серых стоков позволит сэкономить около 50 % суточного потребления питьевой воды.
МОДЕЛЬНЫЙ РЯД ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ AS – GRAY WATERОчистные сооружения AS – Gray WATER обеспечивают:
— Предварительную механическую очистку воды,
— Сбор воды,
— Биологическую очистку и фильтрацию,
— Перекачку воды в систему распределения,
— Дополнение системы питьевой водой в случае недостатка серых стоков.
Рис. 1 Технологическая схема очистки серых стоков
1. мелкое сито
2. дозирование NaOH
3. перекачивание серых стоков в реактор
4. подвод питьевой воды
5. мембранный модуль
6. воздуходувка
7. насос для пермеата
8. погружной насос ATS
9. мембранная напорная емкость
10. УФ лампа
11. уравнительный резервуар для серых стоков
12. зона реакции
13. резервуар для сбора очищенной воды
А. серые стоки
В. пермеат
С. очищенная вода для потребления
D. питьевая вода
Зачем использовать серые стоки?
— Постоянный рост цен на питьевую воду
— Ограниченные источники качественной питьевой воды
— Использование серых стоков для спускания туалетов, поливки огородов.
— Положительное влияние на оценку объектов по системе LEED, BREAM и т.п.
2. ЭНЕРГИЯ СЕРЫХ СТОКОВ
Следующим важным аспектом использования серых стоков является их огромный энергетический потенциал. Серые воды являются относительно чистыми и содержат в себе больше тепла, чем в других водах. Тем самым на теплоообменниках не осаждается большое количество загрязнений.
Температура серых стоков зависит от многих факторов, таких как посещаемость объектов, количество рабочих смен и т.п. Поэтому необходима индивидуальная оценка каждого объекта. Экономичность выше в случаях производства большого количества сточных вод и там, где отводится вода с высшей температурой. Рециклирование тепла из серых стоков является одним из способов снижения расходов на подогрев ТХВ (теплой хозяйственной воды) или для отопления объектов.
Расход энергии для отопления теплой хозяйственной воды, которая составляет большую часть серых стоков, составляет, на сегодняшний день, около 25% всех расходов на энергию в объектах и 25-75% в домашних хозяйствах (причем, чем выше качество дома, например пассивный, или биодом, тем выше расходы на тепло для подогрева теплых хозяйственных вод), которые инвестируются для подогрева теплой хозяйственной воды.
Применяемые методы
Отбор тепла из сточных вод могут проводиться локально или централизованно. Выбор метода зависит от потока сточной воды. Для домашних хозяйств выгодно использовать метод локальной рекуперации тепла, в зависимости от актуального расхода. У больших объектов, сточную воду можно накапливать, использовать необходимое тепло, а потом выпускать воду в канализацию или в очистное сооружение.
Места для отбора энергии сточных вод в объекте
— Локально
Рис. 2 возможно подключение локальной системы подогрева воды для непосредственного потребления
Рис. 3 Возможно присоединение центральной системы к системе аккумуляции очистки серых стоков
1. мелкое сито
2. дозирование NaOH
3. перекачивание серых стоков в реактор
4. подвод питьевой воды
5. мембранный модуль
6. воздуходувка
7. насос для пермеата
8. погружной насос ATS
9. мембранная напорная емкость
10. УФ лампа
11. уравнительный резервуар для серых стоков
12. зона реакции
13. резервуар для сбора очищенной воды
14. резервуар для хранения теплой хозяйственной воды
15. теплообменник
А. серые стоки
В. пермеат
С. очищенная вода для потребления
D. питьевая вода
Е. теплая хозяйственная вода
При помощи теплообменника, размещенного в уравнительном резервуаре (рис.3), мы можем получить необходимое тепло либо для прямого нагрева хозяйственной воды, либо при помощи теплового насоса нагреть это тепло до такой температуры, чтобы оно могло нагреть хозяйственную воду до необходимой температуры (55°C), а также могло бы служить в качестве источника отопления до температуры 65°C. Нагрев до более высоких температур с точки зрения отопительного фактора теплового насоса является экономически невыгодным.
С экономической точки зрения, наибольший эфффект достигается при использовании систем с одновременным использование дождевых и серых стоков в объектах с большим потенциалом потребления белой воды. Различные комбинации следует рассматривать с учетом местных условий и стоимости приобретаемой воды.
Окончание
Одним из современных требований к строительству новых объектов является их влияние на окружающую среду. Это означает, что необходимо ответственно и экономично управлять энергетическими и водными ресурсами так, чтобы минимизировать их потребление. Одним из решений является использование сточных вод.
Локальные системы взятия сбросного тепла пригодны, например, для коттеджей, с небольшим потоком воды. Инвестиции на локальные системы также на много ниже, чем на централизованные системы, благодаря простой конструкции используемых теплообменников.
Централизованные системы стоят намного дороже, однако температуры, которые могут быть достигнуты, намного выше.
Наибольшее количество тепловой энергии можно получить не только из очистных сооружений, но и в гостиницах, школах, ресторанах, административных зданиях, СПА центрах, бассейнах, санаториях и больницах, а затем повторно использовать ее для собственных нужд, снизив тем самым эксплуатационные расходы.
Резервуары и теплообменники проектируются при помощи компьютерного моделирования, прежде всего для снижения инвестиционных расходов при высокой эффективности системы.