Натисніть на важіль змиву. Вода закручується. Відходи зникають. Це найпростіша частина процесу. А що далі? Ось це вже складніше.
Щодня через труби проходить мільярди галонів стічних вод. Ми не замислюємось про це. І не повинні. Але розуміння системи допомагає уникнути проблем коли щось йде не так.
Чому ми не можемо просто зливати їх на вулицю
Ви можете запитати, чому б просто не дозволити стічні води вбиратися в землю або стікати в найближчий струмок. Це видається природним рішенням.
Але це негаразд.
Неочищені стічні води становлять небезпеку. Ось чому пряме скидання їх у навколишнє середовище – погана ідея.
- Запах. Він огидний. Швидко та сильно.
- Бактерії. Людські відходи містять коліформні бактерії, такі як E. coli. Вони спричиняють захворювання. Заражена вода стає загрозою здоров’ю.
- Хімічне забруднення. Стічні води містять азот та фосфати. Вони діють як добрива для водоростей. Надлишок водоростей блокує сонячне світло. Це забруднює воду.
Органічні речовини, що розкладаються, виводять з води кисень. Риба гине. Зважені тверді частинки роблять воду каламутною. Риба не може дихати чи бачити. Екосистема руйнується.
Ніхто не хоче жити у смердючому місці з мертвою рибою. Саме тому спільноти будують очисні споруди. Саме тому є закони, що забороняють скидання неочищених стічних вод.
Альтернатива: септик
Не кожен будинок підключено до суспільної каналізації. У сільській місцевості будинки часто розташовані далеко один від одного. Прокладка кілометрів труб надто дорога.
Власники будинків використовують приватні системи очищення. Вони називаються септичні танки.
Септик – це підземний бетонний чи сталевий резервуар. Він містить близько 1000 галонів води. Стічні води надходять до нього з одного кінця і виходять із іншого.
“Стікові води надходять до резервуару з одного кінця і виходять з іншого.”
Резервуар знаходиться під землею. У розрізі він виглядає як коробка. Це перший етап приватної системи утилізації відходів.
Як саме відходи поділяються усередині цієї коробки? Це наступний крок у розгадці цієї системи.
Механіка стратифікації в септиці
Чому ваш септик поділяється на три шари
Ви проходите повз резервуар. Вам здається, що це просто велика чорна коробка, закопана у землю. Насправді, це не так. Це відстійник. Біологічний реактор. Стратифікована система, яка покладається на гравітацію та час для виконання основної роботи.
Подивіться, що відбувається усередині.
Утворюються три чіткі шари. Завжди. Якщо ви не викачуєте вміст занадто часто або не перевантажуєте систему хімікатами, що вбивають бактерії.
Шар піни знаходиться зверху. Жир. Жири. Олії. Мильний наліт. Все, що легше за воду. Це плаває. Це створює кірку. Якщо ви ніколи його не бачили, уявіть собі густу маслянисту плівку на мисці з остиглим супом. Саме це плаває на ваших стічних водах.
Шар осаду опускається на дно. Тверді частки. Зважені речовини. Людські відходи. Все, що важче за воду. Це накопичується. Це ущільнюється. Якщо ви не викачуєте осад, він заповнює резервуар. Потім він повертається назад у вашу оселю. Брудна та дорога проблема.
Середній шар — це вода, що відстоялася (ефлюент). Прозора вода. Здебільшого. Вона не придатна для пиття. Ніколи не пийте її. Але у ній немає твердих частинок. У ній містяться бактерії. У ній міститься азот. У ній міститься фосфор. Це удобрені стічні води. Саме цей шар витікає у полі дренажу.
Як стічні води потрапляють у систему
Будинок не просто скидає відходи у порожнечу. Вони проникають через каналізаційні труби. Головний стояк. Відвідні лінії. Усі вони сходяться у вхідному отворі резервуару.
Потік безперервний. Душ. Туалети. Посудомийні машини. Пральна машина.
Вода швидко входить у систему. Тверді частки осідають. Жир піднімається. Чиста середня частина осідає.
Не магія. Це фізика. Гравітація поділяє маси. Щільність визначає становище.
Якщо вода перебуває в резервуарі досить довго, поділ зберігається. Якщо вона рухається дуже швидко, тверді частинки несуть далі. Поле дренажу засмічується. Двір затоплює. Вартість ремонту зростає втричі.
Хімія середнього шару
Ця середня вода не порожня. Вона кишить життям.
Бактерії працюють. Аеробні та анаеробні штами. Вони руйнують те, що лишилося. Вони перетворять аміак. Вони стабілізують рН.
Азот та фосфор залишаються. Це не просто відходи. Це поживні речовини. Добрива.
Коли цей ефект досягає грунту, ці поживні речовини живлять траву. Дерева. Сад.
Це – цикл. Відходи стають ресурсом.
Але тільки якщо шари залишаються розділеними. Тільки якщо резервуар правильно підібраний за розміром. Тільки якщо дотримується гідравлічне навантаження.
Чому важливе технічне обслуговування
Більшість людей ігнорують верстви. Вони припускають, що резервуар справляється сам із собою.
Він не справляється.
Шар піни потовщується. Він вторгається у вихідний відстійник. Шар осаду піднімається. Він сягає того ж відстійника.
Як тільки шари змішуються, система виходить з ладу.
Тверді частки потрапляють у полі дренажу. Вони засмічують перфоровані труби. Вони блокують пори ґрунту.
Ви відчуєте це. Ви побачите це. Ви заплатите за це.
Викачування видаляє осад. Вона знімає піну. Вона відновлює стратифікацію.
Не чекайте на тривогу. Не
Цей запах тухлих яєць? Він цілком реальний. Усередині вашого резервуара бактерії активно переробляють органічні відходи, а побічним продуктом цього процесу є коктейль газів, які вам точно не потрібні у вітальні.
Саме тому під кожною раковиною встановлений P-подібний сифон. Це U-подібна труба, що розташована під чашею раковини. Вона утримує невелику кількість води, створюючи гідравлічну пробку. Це – фізичний бар’єр. Гази намагаються піднятися нагору, стикаються з водою і відскакують назад у резервуар. Замість того, щоб проникати на вашу кухню, ці гази вибирають легший шлях вгору. Вони виходять через вентиляційну трубу.
Подивіться на свій дах. Ви побачите виступаючі звідти ПВХ-труби. Вони є декоративним елементом. Це спосіб вашого будинку «видихати».
Відтік
Коли резервуар заповнюється, нова стічна вода витісняє стару рідину. Процес не зупиняється на резервуарі. Витіснена вода безпосередньо надходить у дренажне поле.
Тут усе складніше. Дренажне поле є мережею перфорованих труб, закопаних глибоко в траншеях, заповнених гравієм. Ґрунт фільтрує рідину, а гравій допомагає розподілити її. Якщо ви стоїте на даху та дивіться вниз, ви можете візуалізувати схему:
Дім > Септик > Розподільна коробка > Перфоровані труби > Гравійні траншеї > Грунт
Схема вище вказує вид зверху. Це система із резервуванням. Якщо одна труба засмічується, вода знаходить інший шлях. Але якщо все поле виходить із ладу? Ви зіткнетеся з набагато серйознішою проблемою, ніж просто неприємний запах.
Чому це важливо для тих, хто займається ремонтом самостійно
Ви можете подумати, що ця частина системи знаходиться «з очей геть — з серця геть». Але це негаразд. P-подібний сифон потребує мінімального обслуговування. Просто стежте, щоб він був заповнений водою. Якщо гостьовий будинок порожній кілька місяців, вода в сифоні випаровується. Гідравлічна пробка руйнується. Запах повертається.
З дренажним полем все інакше. Ви не можете прочистити засмічену лінію зсередини. Ви не можете використовувати сантехнічний трос для перфорованої труби, закопаної під шістьма футами ґрунту та гравію. Саме тому правильне використання системи таке важливе. Чи не зливайте жир. Не використовуйте агресивні хімічні речовини, які вбивають бактеріальну колонію у резервуарі. Якщо бактерії загинуть, тверді відходи не розкладатимуться. Вони засмічують дренажне поле.
І як тільки відбувається це засмічення? Зазвичай потрібна повна заміна системи. А не швидке усунення проблеми.
Ознаки несправності
Якщо ви починаєте помічати мокрі плями у дворі навіть за сухої погоди, можливо, дренажне поле забивається. Або, що ще гірше, воно повністю виходить із ладу. Вода нікуди подітися, окрім як нагору. Або вбік. До вашого підвалу.
Спочатку це відбувається непомітно. Слабкий сірчистий запах поруч із люком дренажного поля. Потім, можливо, починають повільно йти води на верхньому поверсі. На той час, коли ви чуєте булькання в унітазі, система вже перебуває у стресовому стані.
Також слідкуйте за вентиляційною трубою. Якщо вона заблокована листям або льодом, газам нікуди подітися. У резервуарі зростає тиск. Ви можете почути булькання у раковинах. Це повітря пробивається назовні через воду у ваших P-подібних сифонах. Це неприємно.
Підсумок
Ваша септична система – це баланс біології та фізики. Бактерії харчуються. Вода витісняється. Гравітація тягнеться вниз. Вентиляційні труби випускають гази.
Наскільки глибоко прокладені труби дренажного поля
Більшість труб дренажного поля мають стандартний діаметр 4 дюйми (PVC). Це приблизно 10 сантиметрів. Однак глибина закладення важливіша за розмір самої труби. Траншеї копають на глибину від 4 до 6 футів (приблизно 1,5 метри). Ширина траншеї менше – близько 2 футів (0,6 метра).
Конструкція складається з кількох шарів:
- Нижній шар: гравій. Він заповнює нижні 2-3 фути траншеї.
- Середній шар: труба. Вона укладається поверх гравійної подушки.
- Верхній шар: ґрунт. Ґрунт повністю засинає гравій.
Гравій виконує роль фільтра та системи підтримки. Ґрунт герметизує конструкцію.
Така конструкція утримує стічні води, поки вони просочуються у ґрунт. Якщо ви копаєте траншею самостійно, обов’язково перевірте місцеві будівельні норми. Глибина закладення залежить від клімату та типу ґрунту. У холодних регіонах глибина промерзання може вимагати збільшення мінімальної глибини (4 фути) ще більше.
Як ґрунт визначає розмір поля дренажу
Ґрунт виконує основну роботу в полі дренажу. Вона поглинає воду і фільтрує тверді частинки, що залишилися. Цей процес повністю залежить від проникності ґрунту. Якщо у вас жорстка глина, вода рухається повільно. Система компенсує це, вимагаючи більшого розміру поля дренажу обробки того ж обсягу стічних вод. Піщаний ґрунт забезпечує більш швидке вбирання. Площа поля зменшується.
Все це працює за рахунок сили тяжіння. Немає насосів, які штовхають воду від дому до септика, і немає насосів, які штовхають воду від септика до поля дренажу. Це пасивна система. Якщо труби мають правильний ухил, вода тече вниз схилом. Якщо ухил неправильний, відбувається зворотний потік. Проста фізика.
Найзеленіша трава росте тут
Ви, мабуть, чули приказку про те, що трава зеленіша над септиком. Ця приказка неправильна. Зелений колір отримує поле дренажу. Грунт там насичений вологою та поживними речовинами. Азот та фосфор зі стічних вод діють як натуральне добриво. Трава росте густою та темно-зеленою. Це не є ознакою витоку. Це ознака працюючої системи розподілу.
Міські системи очищення стічних вод
Коли густота забудови збільшується, індивідуальні септичні системи перестають працювати. Ви не можете вирити поле дренажу на ділянці, що ділять десять інших будинків. У міських та приміських районах люди живуть ближче один до одного. Це створює величезний обсяг стічних вод, які потребують централізованого очищення.
Співтовариства будують каналізаційні системи обробки цього обсягу. Ці труби збирають стічні води із тисяч будинків. Вони транспортують їх на очисні споруди. Там вода проходить механічну та біологічну обробку перед скиданням. Це не просто фільтрація. Це складний промисловий процес, призначений для видалення патогенів та забруднювачів, які септична система ніколи не усунула б.
Геометрія безпеки та гравітаційна каналізація
Їх можна просто пройти повз, не звертаючи уваги. Тяжке залізне кільце, встановлене врівень з покриттям дороги. Але форму обрано не з естетичних міркувань. Це механізм виживання. Якби люк був квадратним, його можна було б легко нахилити по діагоналі, і він провалився б у порожнечу внизу. Кругле кільце не може цього зробити. За будь-якої орієнтації діаметр залишається незмінним. Кришка не падає усередину. Робочий залишається у безпеці.
Цей простий геометричний факт приховує набагато складнішу інженерну реальність.
Більшість муніципальних каналізаційних систем повністю покладається на силу важкості. Уявіть собі природний дренажний рів, але заглиблений під землю та викладений бетоном чи глиною. Труби від окремих будинків підключаються до більшого магістрального колектора, прокладеного вздовж вулиці. Ці колектори величезні, їхній діаметр часто становить від 3 до 5 футів. Вони не просто стоять дома. Вони рухаються вниз схилом.
Періодично ви побачите вертикальну трубу, що піднімається від цього колектора до поверхні. Отвір закритий кришкою люка. Ці споруди забезпечують єдиний вхід для ремонтних бригад. Без них система являла собою герметичний чорний ящик. Ви б не довідалися про засмічення доти, доки не затопить підвал.
Форма кришки люка диктується законами фізики, а чи не модою. Кругла кришка не може провалитися у свій отвір.
Куди йде вода?
Потік не зупиняється на вуличному колекторі. Він зливається. Менші лінії з’єднуються з великими, створюючи мережу, яка спрямовує стічні води до центральної точки. Ця точка – очисні споруди стічних вод.
Інженери не розміщують ці споруди випадково. Розташування має вирішальне значення. Щоб гравітаційна система працювала ефективно, очисні споруди майже завжди розміщують у низовині. Магістральні лінії часто повторюють русла старих струмків чи долин. Вода йде шляхом найменшого опору. Використовуючи природний ухил місцевості, система мінімізує потребу у механічній допомозі.
Але ландшафт рідко підпорядковується ідеально.
Коли гравітація не справляється
Існують пагорби. Відбуваються зміни висоти. Коли природний ухил закінчується, стічних вод нікуди подітися, якщо щось не змусить їх рухатися вгору.
У таких випадках система включає дробильні насоси або підйомні станції. Це механічні двигуни прогресу. Вони беруть стічні води, що застрягли на нижчому рівні, і створюють тиск, проштовхуючи їх вгору і через пагорб, щоб знову підключитися до мережі з гравітаційним потоком.
Дробильний насос часто використовують для окремих будинків або невеликих груп будівель. Він подрібнює тверді відходи у пульпу, яку легше перекачувати. Підйомна станція більша за розміром та обробляє потік цілого району або кварталу.
Різниця між пасивною гравітаційною системою та активною насосною системою зводиться до топографії. Якщо ви живете в долині, ваші відходи швидше за все стікають вільно. Якщо ви живете на плато, ви, ймовірно, платите за енергію, необхідну для підйому стічних вод на наступний ухил.
Основи первинного очищення
Після надходження стічних вод на очисні споруди гвинтові насоси перекачують на перший етап очищення. Це первинне очищення. Вона імітує роботу септика. Тверді частки осідають на дно, а піна піднімається поверхню.
Система збирає ці тверді частки. Зазвичай їх відправляють на звалище або в сміттєспалювальний завод.
Цей етап простий. Вам потрібен лише екран та система резервуарів. Дайте воді відстоятись. Гравітація виконує всю роботу. Тверді частки осідають, а вода переходить на наступний етап.
Первинний екран
Спочатку стічні води проходять крізь фізичний бар’єр. Первинний екран служить першою лінією захисту. Він затримує велике сміття. Ганчірки. Пластик. Все, що не слід змивати в унітаз. Це запобігає заклиненню насосів на наступних етапах.
Первинні відстійники
Після видалення сміття вода надходить у первинні відстійники. Тут набуває чинності гравітація. Процес повільний. Він простий. Тверді частки осідають на дно. Піна піднімається на поверхню. В результаті видаляється близько половини зважених твердих частинок та органічних речовин. Разом із ними видаляються й бактерії.
Якщо очисне спорудження зупиняється цьому етапі? Це не є значним кроком у очищенні. Вода, як і раніше, містить безліч патогенів. Тому перед скиданням у навколишнє середовище застосовується хлорування. Воно знищує бактерії, що залишилися. Це швидке рішення. Воно не є повним. Більшість сучасних очисних споруд йдуть далі.
Вторинна очистка
Саме тут відбувається основна робота. Етап вторинного очищення спрямований на усунення того, що пропустив перший етап. Органічні матеріали Поживні речовини. Мета полягає в їхньому розкладанні.
Як? З допомогою бактерій. Чи не тих, що мешкають у вашому кишечнику. А тих, що знаходяться у великих резервуарах, що аеруються. Вода надходить у ці величезні ємності. Повітря нагнітається підтримки високого рівня кисню. Бактерії поглинають відходи. Вони споживають усе, що можуть. Це біологічний «бенкет горою».
Після того, як бактерії виконали свою роботу, вода переходить далі. Але ви все ще залишаєтеся з великою кількістю бактеріальної біомаси. Це така проблема. Потрібно відокремити «пожирачів» від «пожертого».
Де відбувається основна робота
На цьому потік не зупиняється. Він переходить із аеротенків у відстійники. Це фаза фізичного поділу. Тут набуває чинності гравітація. Бактерії, які старанно переробляли відходи, злипаються та осідають на дно.
Цей етап критично важливий. Він відомий як вторинне очищення. Мета – чистий поділ. Результати вражаючі. Цей процес дозволяє видалити до 90% усіх твердих частинок та органічних речовин із стічних вод. Це величезне скорочення забруднення. Вода, що залишилася, стає значно прозорішою, хоча ще не безпечна для скидання. Основну роботу виконано. Вода полегшала.
Фінальна полірування: пояснення третинного очищення
Ви успішно пройшли стадії первинного відстоювання та вторинного біологічного розкладання. Вода стала прозорішою, але вона все ще не є безпечною для повернення в навколишнє середовище або повторного використання. Саме тут процес стає більш специфічним. Це називається третинна очистка.
Немає єдиного універсального стандарту. Те, що підходить для щільно заселеного міського центру, може бути надлишковим для сільської громади. Мета повністю залежить від місцевих нормативів та можливостей водойми-одержувача, який приймає очищену воду. Проте хімічні принципи залишаються незмінними.
Видалення поживних речовин
Первинна та вторинна стадії видаляють тверді частинки та органічні речовини. Вони не завжди захоплюють розчинені живильні елементи. Це проблема. Надлишок фосфору та азоту в озерах чи річках викликає цвітіння водоростей. Ці квітучі маси виснажують кисень у воді. Риба гине. Екосистема руйнується.
Щоб запобігти цьому, на очисних спорудах додають спеціальні хімічні реагенти. Ці речовини зв’язуються з фосфором та азотом. Частинки злипаються разом. Вони стають важкими. Вони осідають із суспензії. Деякі установки використовують піщані чи мембранні фільтри для фізичної затримки цих частинок. Це механічний та хімічний сит.
Знищення мікроорганізмів, що залишилися.
Вода може виглядати кришталево чистою. У ній все ще містяться бактерії. Віруси. Патогени. Ви не можете побачити їх. Ви не можете їх пити. Тому фінальним етапом є дезінфекція.
Хлор є найпоширенішим вибором. Він дешевий. Діє швидко. Забезпечує пролонгований ефект, що захищає трубопроводи. Озон чи ультрафіолетове світло є альтернативами, але хлор залишається основним робочим інструментом галузі.
Щойно хлор потрапляє у воду, починається відлік часу. Мікроорганізми нейтралізуються. Вода скидається у довкілля. Вона чистіша, ніж при вступі на очисні споруди. Вона є безпечною для річки. Вона готова до наступного циклу.
Перевірка якості вихідних даних
Вам не потрібний лабораторний халат, щоб зрозуміти, чому важлива ваша місцева очисна станція. Вода, що виходить із споруди, має пройти серію суворих перевірок. Якщо вона не проходить ці перевірки, екосистема нижче за течією страждає. Ось як інженери вимірюють успіх.
Рівень pH – це перший пункт у списку. Він вимірює кислотність. Мета полягає в тому, щоб pH збігався з pH природної водойми, що приймає скидання. Річка чи озеро мають певний баланс. Вода з очисних споруд має відповідати цьому балансу.
БПК (біохімічне споживання кисню) — це абревіатура, що означає потребу в кисні для біохімічних процесів. Звучить технічно складно, але насправді це проста математика. Він вимірює, скільки кисню потрібно бактеріям, щоб завершити переробку органічних відходів, що залишилися у стічних водах. Якщо БПК висока, вода все ще забруднена. В ідеалі це число має дорівнювати нулю.
Потім йде розчинений кисень. Це кисень, що фактично знаходиться у воді при виході з труб. Якщо його рівень дорівнює нулю, водне життя гине. Крапка. Рівень розчиненого кисню має бути високим. Він має перевищувати показник БПК. В іншому випадку ви позбавляєте місцеві популяції риб кисню.
Зважені тверді частинки – це видимі забруднення. Мутність. Іл. Пісок. Після всіх циклів очищення їх не повинно бути. В ідеалі їх кількість має прагнути нуля. Якщо ви можете бачити частинки, то фільтрація не спрацювала.
Далі йдуть поживні речовини. Загальний вміст фосфору та азоту ретельно відстежується. Надлишок цих речовин викликає цвітіння водоростей. Цвітіння водоростей призводить до дефіциту кисню. Це порочне коло.
Використання хлору – ще один контрольний пункт. На очисних спорудах додають хлор для знищення патогенів. Але не можна скидати неочищений хлор у річку. Він убиває і корисні бактерії. Хлор повинен бути видалений або нейтралізований перед скиданням. Його присутність не повинна виявлятися.
Коліformні бактерії – це останній тривожний сигнал. Цей показник вимірює наявність фекальних забруднень. Ціль – нуль. У дикій природі ви завжди знайдете деякі бактерії. Птахи залишають екскременти. Дикі тварини заходять у водоймища. Але саме скидання має бути чистим.
Чому так ретельно відстежуються ці показники? Об’єм. Одна спільнота виробляє мільйони галонів відходів щодня. Йдеться про 10–100 мільйонів галонів на день. Це 38-380 мільйонів літрів. Кожна крапля має значення. Невелика помилка на очисних спорудах призводить до масштабного забруднення нижче за течією.
Пов’язаний контент
Якщо вас цікавлять механізми роботи цих систем, дізнайтеся як працюють туалети. Або як звалища керують відходами. Водонапірні башти – ще один елемент цієї системи. Розуміння принципів будівництва будинків також буде корисним.
Для отримання більш конкретних даних ознайомтеся з матеріалами про наявність фекальних коліформних бактерій. В інтернеті також є фотогалереї очисних споруд. Якщо у вас є власна криниця, шокове хлорування є ключовим кроком безпеки. Для отримання порад з ремонту будинку керівництва з нового будівництва та реконструкції є корисними відправними точками.
