2021
СТОЧНЫХ ВОД: ГРУНТОВОРАСТИТЕЛЬНАЯ ПЛОЩАДКА
ОЧИСТКА
Автор: В. Кислая Редактор: А. Бушмович Брошюра издана МОО «Экопартнерство». Копирование и использование для информационных целей приветствуется, ссылка на источник обязательна.
СОДЕРЖАНИЕ
Грунтово-растительная площадка. Доступная и эффективная очистка сточных вод 6 Принцип работы и обслуживание 7 Эффективность очистки 12 Затраты на строительство 16 Типы очистных сооружений. Что эффективнее? 19 Юридическая справка 22 Список используемой литературы 24 Приложение 1 25
Грунтово-растительные площадки (ГРП) — отличная альтернатива традиционным методам очистки сточных вод и обезвоживания осадков. Идеальное решение для: • небольших городов, деревень (до 10 тысяч человек)
• отдаленных районов
• отдельных домохозяйств, многоквартирных жилых домов Преимущества:
• низкие эксплуатационные затраты: минимальное потребление энергии, простая эксплуатация, небольшое количество персонала • эффективная очистка: применяется даже для очистки промышленных и агропромышленных вод • технология признана во многих странах мира: более 30 лет используется в странах ЕС.
6 ГРУНТОВО-РАСТИТЕЛЬНАЯ
И ЭФФЕКТИВНАЯ
ПЛОЩАДКА. ДОСТУПНАЯ
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
ПРИНЦИП РАБОТЫ И ОБСЛУЖИВАНИЕ
Грунтово-растительные площадки в качестве метода очистки сточных вод стали появляться около 50 лет назад, но исследования активно ведутся последние 20 лет. Это относительно новая технология, не имеющая общепринятых правил. Конструкции могут отличаться в зависимости от страны, местности и климата. Свои предложения вносят даже местные инженеры, адаптируя существующие технологии под определенные условия. Конструкция грунтово-растительной площадки Грунтово-растительная площадка — это биологическая очистка сточных вод в условиях, близких к естественным. Сточные воды проходят через слой грунта, в верхней части которого высажена влаголюбивая растительность (тростник, камыш и пр.). Такая система очистки стоков обычно состоит из:
• трехкамерного септика: здесь происходит отстаивание сточной воды
• песчано-гравийного фильтра: здесь очищается и обезза раживается вода
• инфильтрационного сооружения (пруд).
8
Как работает грунтово-растительная
площадка?
Грунтово-растительная площадка в Беларуси
Мощность, чел. Ввод в эксплуатацию Мядельский район, д. Стаховцы 100-125 2019
Объект
Ивьевский район, д. Лукашино
Ивьевский район, а/г Центральная
30 постоянно проживающих 2017
9 постоянно проживающих 2017
15 постоянно проживающих 2008* *в 2015 году была произведена модернизация ГРП: расширили пруд, добавили аэратор во вторую камеру отстойника — это позволило стабилизировать работу системы
Грунтово-растительные
9
Мостовский район, д. Голубы 25 2021 Минский район, п. Колодищи площадки бывают с горизонтальным и вертикальным потоком в грунте. В Беларуси используются ГРП с вертикальным потоком. Изначально сточные воды попадают в колодцы-септики, которые очищают воду от ила. Отстоявшуюся воду электрические насосы перекачивают на песчано-гравийный фильтр, где вода распределяется по всей поверхности благодаря системе напорных трубопроводов. Поток воды проходит через фильтр сверху вниз и попадает в дренажные трубы. Утечки исключены — фильтр гидроизолирован специальной пленкой. Сточные воды двигаются по схеме: септик" насос" песчано-гравийный фильтр" дренажные трубы" пруд. Весь этот процесс позволяет очистить сточные воды на 95 %.
В очистных сооружениях такого типа, как и в традиционных, основным элементом при очистке является кислород. Разница в том, что в традиционных очистных сооружениях кислород попадает в систему с помощью насосов или воздуходувок, а на грунтово-растительных площадках используется атмосферный кислород, который самостоятельно попадает в песчано-гравийный фильтр. За счет этого можно достигнуть высокой эксплуатационной устойчивости — только два насоса потребляют электроэнергию. Как
контролировать работу насоса, при необходимости чистить и полоскать • в первые два года эксплуатации раз в неделю необходимо визуально контролировать прочность конструкции и гидравлику грунтово-растительного фильтра, уже позже — раз в квартал • весной необходимо скашивать и вывозить избыток биомассы в виде отмерших растений
10
осуществляется по мере необходимости с помощью вакуумного транспорта
реже одного
в год) • раз в месяц необходимо
проводить исследование основных параметров серых и очищенных стоков. Пробы нужно брать на насосной станции и в трубе, выходящей к пруду. Что нужно учитывать при проектировании локальных очистных с ГРП? • климатические условия района • топографическую информацию для выбора подходящего места • геологическое строение местности
обслуживать? • вывоз отходов из септика
(не
раза
• каждые полгода рекомендуется
нагрузку • потребность в кислороде.
Интересные факты
• очевидный плюс очистных сооружений такого типа — устойчивость в условиях низких температур в зимнее время. Опыт Беларуси, Литвы, Латвии и Польши лишь доказывает это. Температура сточных вод составляет 12-14 °С — вода просто не успевает замерзнуть • благодаря растительным остаткам и снежному покрову
11 • текущий и планируемый объем сточных вод • нормативную базу, которая применяется в области качества сточных вод (требуемая эффективность очистки) • возможность повторного использования очищенных сточных вод • приемник сточных вод • суммарные затраты • потребность в единице площади (кв.м./чел):
для
• органическую
1-2 кв.м. —
ГРП с вертикальным потоком, 5-10 кв.м. — для ГРП с горизонтальным потоком
и гидравлическую
создается воздушная прослойка, которая предотвращает промерзание грунта • тростник в качестве одного из элементов очистки пронизывает землю и держит ее гидравлически открытой — вода проходит без закупорки • стебель тростника пропускает кислород в землю.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ
токсического
ил,
активного ила, агрессивное действие сточных вод на металло-бетонные конструкции очистных сооружений и пр. 2. Химическое потребление кислорода (ХПК) Этот показатель характеризует общее количество органических веществ в воде. ХПК очищенных сточных вод поможет узнать о необходимых затратах кислорода на утилизацию загрязняющих
13 Как определить
показателям: 1. рН Величина этого показателя в сточных водах говорит об эффективности биологической очистки.
веществ, которые поступают в природную водную среду. ХПК поступающих сточных вод на очистку позволит оценить нагрузку на активный ил по органическим загрязняющим веществам и эффективность очистки по каждому звену сооружений. Благодаря этому показателю можно будет принять правильное решение о возможности повышения эффективности биологической очистки и выбрать оптимальный способ интенсификации. 3. Взвешенные вещества Это загрязняющие вещества, их концентрация до и после механической очистки позволяет оценить эффективность отстаивания. Кроме концентрации изучается соотношение концентрации взвешенных веществ и органической составляющей БПК. Если соотношение взвешенных веществ и БПК составляет 1:1 (в бы-
эффективность работы локальных очистных сооружений? Работу локальных очистных сооружений можно считать эффективной, если на выходе концентрация загрязняющих веществ вписывается в принятые нормативы. Для этого производятся точечные заборы проб сточных вод по следующим
От величины рН зависит сила
воздействия загрязняющих веществ на активный
функционирование организмов
товых сточных водах — 1,8:1,1), то механическая очистка будет эффективно удалять загрязняющие вещества.
4. Азот общий Азот в бытовых сточных водах — это часть органических веществ, представляющих конечные продукты метаболизма азота в организме человека. 80-90 % всех азотсодержащих веществ присутствуют в бытовых сточных водах в виде аммиака или мочевины.
Фосфор, фосфаты
14
Эффективность работы ГРП в Беларуси. Итоги исследований
Централь
Лукашино, д. Стаховцы,
специалисты
отбор
сточных и очищенных вод. Для оценки использовался следующий документ: ТКП 17.0608-2012 «Охрана окружающей среды и природопользование. Гидросфера. Порядок установления нормативов допустимых сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод». Документ определяет допустимые концентрации для очистных сооружений с нагрузкой менее 500 ЭН. Сравнение концентраций загрязняющих веществ в очищенных водах объектов с допустимыми концентрациями загрязняющих веществ (см. Приложение 1) позволяет сделать вывод о высокой эффективности работы очистных сооружений с грунтоворастительными площадками: • степень очистки по ХПК выше 70 % — ГРП выполняет возложенную на нее функцию
5.
Фосфаты малотоксичны, но именно от их количества зависит цветение природных водоемов. Если в водные объекты поступает их большое количество, то это приводит к их эвтрофированию. Благодаря этому угнетаются отдельные виды водных обитателей и даже возможна их гибель.
Чтобы оценить эффективность работы объектов (а/г
ная, д.
п. Колодищи)
сделали
проб
Для автономных
сооружений характерна высокая эффективность работы. Но она сильно зависит от заложенных условий в проект. Для очистных сооружений с ГРП эксперты дают следующие рекомендации по обслуживанию, которые влияют на эффективность работы:
15 • степень очистки по взвешенным веществам — от
% до
% за исключением объекта
биологическую очистку вод • значение рН сточных и очищенных вод соответствует допустимому диапазону 6,5-8,5 • степень удаления фосфатов и общего азота на ГРП составляет 50-77% • степень очистки по БПК составляет более 90%. Как повысить
•
излишек биомассы растительности, учитывая их цикл роста (для тростника — 1 раз в 10 месяцев) • замена высохших растений на ГРП • ежемесячный осмотр насосного и аэрационного обору дования • нельзя допускать попадание токсичных веществ в систе му (не использовать агрессивную бытовую химию — хлор содержащую).
75
95
в а/г Центральная (превышение в 4,75 раза). Причины превышения допустимых нормативов: ГРП еще не вышла на рабочий режим в момент отбора проб, отсутствовала высшая водная растительность, которая должна обеспечивать
эффективность очистки?
очистных
• ежегодная промывка распределительных труб ГРП
удаление
ЗАТРАТЫ НА
СТРОИТЕЛЬСТВО
Очистные сооружения с грунтово-растительными площадками — одна из наиболее привлекательных технологий очистки сточных вод и обезвоживания осадков. По сравнению с другими аналогами такие объекты отличаются низкими инвестиционными и эксплуатационными затратами
Объект а/г. Центральная д. Лукашино д. Стаховцы д. Голубы п. Колодищи Мощность, чел. 9 30 100–125 25 15
Капитальные затраты, евро 8136, включая ПСД* — 540
12 937, включая ПСД* — 1173
128 933 17 262, включая ПСД* —252
около 5000 евро, модернизация — 400-470 евро *ПСД — проектно-сметная документация
17
благодаря минимальным потребностям в энергии, обслуживании и персонале. Статьи расходов на строительство • площадь на размещение объекта • фильтрующая загрузка (щебень) • водораспределительная и дренажная системы (полимерные трубы) • песок • гидроизолирующий слой (полимерные пленки) • насосное и аэрационное оборудование • высшая водная растительность (тростник, камыш, рогоз и пр.).
следующие выводы:
1) стоимость строительства на одного человека снижается за счет экономии масштаба. Чем больше человек обслуживает ГРП, тем меньше затраты на одного человека: 30 чел. — 431,23 Евро на чел., 25 чел. — 690,48 Евро на чел., 9 чел. — 904 евро на чел. 2) стоимость строительства ГРП на 1 кв.м. снижается в зависимости от увеличения общей площади песчано-гравийного фильтра: 335,5
18 Интересные факты о ГРП в Беларуси • стоимость строительства ГРП на одного человека варьируется от 333,33 до 1031,46 Евро • наименьшая стоимость ГРП на одного человека — в п. Колодищи: стоимость материалов и работ в 2008 году была ниже • наибольшая стоимость ГРП на одного человека — в д. Стаховцы: при строительстве использовались немецкие материалы и оборудование, дополнительно были построены подъездная дорога, ограждение и помещение
для размещения оборудования • если исключить из рассмотрения ГРП в п. Колодищи и д. Стаховцы можно сделать
Что нужно знать? • с увеличением производительности значительно сокращается срок окупаемости локальных очистных сооружений • время эксплуатации объекта до капитального ремонта составляет до 20 лет • по сравнению с другими вариантами очистных сооружений эксплуатация ГРП отличается низкими затратами, в первую очередь за счет минимизации амортизационных отчислений (низкая стоимость).
кв.м. (д. Голубы) — 51,9 Евро/м2, 40 кв.м. (а/г Центральная) — 203,4 Евро/м2.
СООРУЖЕНИЙ. ЧТО ЭФФЕКТИВНЕЕ?
ТИПЫ ОЧИСТНЫХ
ТРАДИЦИОННЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ И ГРП. СРАВНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
Традиционные очистные сооружения
ГРП
нет механических узлов (кроме насоса) Инвестиции высокие низкие Текущие расходы высокие
Инфраструктура много сложных механических узлов
очень низкие (до нуля) Площадь небольшая большая (2-10 кв.м./ЭН) Производительность непрерывный сток очищенных сточных вод высокого качества
при колебаниях температуры могут появляться небольшие колебания в эффективности (как и в случае с традиционными системами)
Материалы
использование невозобновляемых материалов при строительстве и эксплуатации
практически исключительное использование возобновляемых источников Энергопотребление высокое низкое Эмиссия парниковых газов высокая очень низкая Эксплуатация
ежедневный мониторинг, срок эксплуатации до 25-30 лет
периодический осмотр, автономная работа, длительный срок службы: больше 30 лет Персонал нужен не нужен Обслуживание высокие затраты низкие
20
затраты Запахи есть практически отсутствуют Реакция на изменение расхода негативно влияет на производительность устойчивы к высоким колебаниям потока Устойчивость к токсичным веществам система может выйти из строя устойчивы к некоторым токсичным компонентам Побочные продукты большие ежедневные объемы образования осадков, их ежедневная обработка и удаление нулевое образование побочных продуктов
СРАВНИВАНИЕМ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОКАЛЬНЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
выгребная яма, фильтрационный колодец
накопительный септик
септик с доочисткой в грунте
станция биологической очистки
ГРП Площадь малая малая большая малая большая Уровень потребления энергии
- - низкий высокий низкий Стоимость эксплуатации
Потребность в персонале
Санитарная безопасность
высокая высокая средняя низкая низкая
низкая низкая средняя высокая низкая
неприемлемая неприемлемая удовлетворительная
удовлетворительная хорошая
21
ЮРИДИЧЕСКАЯ СПРАВКА
• СН 4.01.02-2019 «Канализация. Наружные сети и сооружения», утвержденные постановлением Минстройархитектуры от 31.10.2019 № 59: Документ определяет требования к устройству и проектированию систем канализации небольших объектов: поселков, предприятий, зон отдыха, фермерских хозяйств и пр. СН предусматривают необходимость использования методов очистки сточных вод в условиях, близких к естественным: поля фильтрации, поля подземной фильтрации, фильтрующие колодцы и траншеи, песчано-гравийные фильтры, вентилируемые площадки подземной фильтрации, биологические пруды и грунтово-растительные площадки (п.10.3.6.1). Грунтово-растительная площадка — сооружение биологической очистки в условиях, близких к естественным, путем фильтрования сточных вод через слой грунта, в верхней части которого размещены посадки влаголюбивой растительности (п.3.6). Требования к устройству грунтово-растительных площадок определены в п.10.3.6.21. Для организации и эксплуатации автономных систем водоотведения на участках индивидуальной застройки используется законодательство в области архитектурной, градостроительной и строительной деятельности, законодательства о санитарно-эпидемиологическом благополучии
23
к проектированию очистных сооружений (септик, фильтрующий колодец) усадебных жилых домов также регламентированы СН 4.01.02-2019. • Санитарные нормы и правила «Требования к системам водоотведения населенных пунктов», утвержденные постановлением Минздрава от 15.05.2012 № 48: Документ определяет, что естественные методы очистки сточных вод применяются только при благоприятных грунтовых условиях, низком уровне стояния грунтовых вод, надежной защите подземных вод и водоисточников от загрязнения, удовлетворительных климатических условиях (п.78).
населения и природоохранного законодательства. Требования
и подготовка рекомендаций по расширению их использования на примере ГРП» В отчете можно более подробно узнать о международном опыте, о показателях работы ГРП, о принципах расчета, строительства и эксплуатации ГРП, оценить экономические показатели и изучить рекомендации по снижению затрат на обслуживание.
24 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: 1. Гахович А.Г. «Грунтово-растительная площадка для очистки сточных вод: строительство и эксплуатация» В этом издании можно найти более подробную информацию о строительстве и эксплуатации ГРП: https://ecopartnerstvo.by/ru/publications/voda/gruntovorastitelnaya-ploschadka-dlya-ochistki-stochnykh-vod
2. Романовский В.И. «Анализ существующей ситуации в области использования локальных очистных сооружений
Показатели
а/г Центральная д. Лукашино п. Колодищи д. Стаховцы Допустимые концентрации
ХПК, мгО2/ дм3
до 232±10 150±10 200 67,4 после 190±10 38±5 10,1 7,4 40
до 97,6±4,8 266,8±13,3 120 — после 18,3±0,9 73,8±3,7 6 — 125 Взвешенные вещества, мг/дм3
Азот общий, мг/дм3 до 12,7±0,2 10,5±0,2 109,9 — после 6,4±0,03 4,3±0,05 7,2 — н/н Фосфор общий, мг/ дм3
до 5,7±0,02 8,55±0,56 9,5 5,38 после 5,37±0,35 3,67±0,06 4,6 2,34 н/н рН до 7,70±0,05 7,15±0,05 7,69 7,5 после 7,30±0,05 7,3±0,05 6,86 7,7 н/н БПК, мгО2/ дм3 до — — 90 181 35 после — — 5,5 18
25
*Источники информации: 1. Дяденко М.В, Лихачева А.В., Дубина А.В. «Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование эффективности работы локальных очистных сооружений в Ивьевском районе Гродненской области» 2. Марцуль В.Н. «Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование эффективности работы очистных сооружений бытовых сточных вод» 3. РПУП «Мядельское ЖКХ»: исследования от 06.12.2019 Приложение 1*
26
Для записей
