Среди разнообразных вариантов очистки воды особое место занимают септики и биофильтры. Они часто работают в связке и составляют основу большинства современных локальных очистных систем или ЛОС. Понимание их устройства и принципов работы поможет сделать осознанный выбор, избежать дорогостоящих ошибок.

Физические принципы работы септиков

Чтобы понять, как работает септик в ЛОС системе очистки сточных вод, нужно разобрать пример из повседневной жизни. Если оставить стакан с мутной водой, в которой плавают различные частицы, в покое на несколько часов, то тяжелые частицы осядут на дно. Легкие всплывут, а в средней части останется относительно чистая вода. Именно этот принцип гравитационного разделения лежит в основе работы септика. Только в нем протекают более сложные процессы.

Современный септик – герметичная емкость, разделенную на несколько камер перегородками с переливными отверстиями. Каждая камера выполняет специфическую функцию. Объем септика рассчитывается исходя из трехкратного суточного притока сточных вод. Это означает, что для семьи из четырех человек с расходом 200 литров воды на человека в сутки потребуется септик объемом не менее 2,4 м³.

В первой камере происходят наиболее интенсивные процессы. Здесь движение сточных вод замедляются. Это позволяет тяжелым частицам оседать на дно. Они образуют слой первичного осадка. Но жиры, масла и другие легкие фракции всплывают на поверхность, формируют пенную корку. Между этими двумя слоями находится зона относительно осветленной воды, которая постепенно перетекает во вторую камеру.

Но самое интересное происходит в толще осадка. Здесь развиваются анаэробные микроорганизмы. Это бактерии, которые живут и работают без доступа кислорода. Они разлагают органические вещества, превращают сложные соединения в более простые. Благодаря этим бактериям счет объем осадка сокращается примерно в 10-15 раз. Это позволяет использовать септик годами без откачки отходов.

Многокамерная конструкция – секреты эффективной работы

Двухкамерный септик можно сравнить с двухступенчатой системой фильтрации. Если первая камера выполняет грубую очистку, то вторая отвечает за тонкую доводку. Во второй камере продолжается отстаивание, но уже с меньшей интенсивностью. В ней дополнительно осаждаются мелкие взвешенные частицы, которые не успели выпасть в первой камере. Также происходит дополнительное биологическое разложение растворенных органических веществ.

Практический опыт эксплуатации показывает, что двухкамерные септики обеспечивают степень очистки от взвешенных частиц на 60-65% и 35-40% по биологическому потреблению кислорода. Эффективность однокамерного септика такого же объема на 15-20% ниже. Эта разница особенно заметна при неравномерных нагрузках, которые характерны для частных домов в выходные дни или во время приема гостей.

Трехкамерная конструкция – еще более совершенную систему. Третья камера выполняет функцию отстойника, где происходит финальное осветление сточных вод перед их подачей на почвенную доработку. Статистика показывает, что трехкамерные септики достигают эффективности очистки 70-75%. Это существенно снижает нагрузку на поля фильтрации, продлевает срок их службы с 10-12 лет до 15-20 лет.

Вот интересный факт. В процессе анаэробного разложения органических веществ выделяется метан. Это горючий газ, который в некоторых странах используют для получения энергии. Один кубический метр сточных вод частного дома может дать до 15-20 литров биогаза в сутки. Для отдельного жилья это количество незначительное, но большие септики коттеджных поселков способны обеспечивать себя энергией для подогрева и перемешивания стоков.

Материалы и конструктивное исполнение септиков

От материала, из которого изготовлен септик, зависит не только его долговечность и надежность, но и размер эксплуатационных расходов. Существует несколько вариантов, у каждого из которых есть преимущества и ограничения.

Железобетонные септики – классическое решение для стационарных систем с высокой производительностью. Они обладают следующими преимуществами:

• высокая прочность;
• устойчивость к гидростатическому давлению;
• неограниченный срок эксплуатации.

Правильно изготовленный железобетонный септик может служить 50-70 лет без серьезного ремонта. Но их установка требует применения тяжелой техники. Большой вес конструкции создает логистические сложности.

В Подмосковье в 2019 году был демонтирован железобетонный септик, установленный в 1974 году. За 45 лет эксплуатации конструкция не потеряла герметичности и сохранила функциональность. Септик требовал только периодической откачки осадка и замены переливных труб.

Полимерные септики для ЛОС систем очистки сточных вод становятся все более востребованы из-за небольшого веса, простоты монтажа и коррозионной стойкости. Современные модели изготавливаются из полиэтилена или стеклопластика методом ротационного формования. Он позволяет производить бесшовную конструкцию, обеспечивать равномерную толщину стенок. Масса такого септика составляет 150-300 кг. Это позволяет устанавливать его без использования тяжелой техники.

Но полимерные септики требуют особого внимания к анкеровке. При высоком уровне грунтовых вод незаполненный септик может всплыть. Для предотвращения этого используются бетонные анкерные плиты или система стальных тросов. Они связывают септик с бетонным основанием.

Стеклопластиковые септики – компромисс между прочностью железобетона и небольшим весом полиэтилена. Стеклопластик обладает следующими преимуществами:

• высокая химическая стойкость;
• устойчивость к нагрузке на растяжение;
• долговечность.

Срок службы качественных стеклопластиковых септиков составляет 25-30 лет. Их масса не превышает 500-700 килограммов при производительности 10-15 м³ в сутки.

Принцип работы биофильтров – живая очистка в действии

Если септик можно сравнить с первичным отстойником, то биофильтр – это биологический реактор. В нем протекают основные процессы биохимической очистки. ЛОС система очистки сточных вод с биофильтром работает по принципу искусственного воспроизведения природных процессов самоочищения, аналогично тем, которые происходят в почве и водоемах. Но они протекают значительно быстрее в контролируемых условиях.

Основа биофильтра – это загрузочный материал, на поверхности которого образуется пленка из микроорганизмов толщиной всего 0,1-0,3 мм. Это сложная экосистема, которая включает:

• бактерии;
• простейшие микроорганизмы;
• грибы;
• микробные сообщества.

Каждый вид бактерий выполняет определенную функцию в общем процессе биологической деструкции органических загрязнений:

1. Аэробные бактерии в верхних слоях биопленки используют растворенный кислород для окисления органических веществ до углекислого газа и воды.
2. Факультативные анаэробы в средних слоях работают при наличии и при отсутствии кислорода.
3. Облигатные анаэробы в глубинных слоях биопленки разлагают сложные органические соединения, которые устойчивы к аэробным процессам.

Практика показывают, что в одном грамме активной биопленки содержится от 10 до 100 миллиардов микроорганизмов различных видов. Они способны перерабатывать органические загрязнения со скоростью до 5-8 граммов БПК на м² загрузки в сутки. Это превышает скорость естественных процессов самоочищения в природных водоемах в сотни раз.

Конструктивные схемы биофильтров

Погружные биофильтры ЛОС системах очистки сточных вод – герметичные емкости, полностью заполненные загрузочным материалом. Через него снизу-вверх или сверху-вниз проходят сточные воды. Этот тип биофильтров обеспечивает максимальный контакт загрязненной воды с биологической пленкой, высокую степень очистки в компактном объеме.

Погружной биофильтр объемом 2 м³ с керамзитовой загрузкой способен очищать до 2-3 м³ сточных вод в сутки. При этом эффективность по БПК достигает 85-90%, а по взвешенным частицам – 90-95%. При этом у биофильтра компактные размеры. Поэтому он без проблем размещается даже на небольших участках.

Капельные биофильтры работают по принципу орошения загрузки сточными водами. Загрузочный материал не погружен в них полностью. Это обеспечивает свободный доступ кислорода, создает оптимальные условия для развития аэробных микроорганизмов. Распределительная система в виде перфорированных труб или вращающихся оросителей обеспечивает равномерное распределение стоков по всей поверхности загрузки.

Капельные биофильтры используются для очистки концентрированных стоков. Они обеспечивают высокую степень нитрификации – процесса окисления аммонийного азота до нитратов. Это важно, если после очистки стоки сбрасываются в водоемы рыбохозяйственного значения, где содержание аммония не должно превышать 0,5 миллиграмма на литр.

Комбинированные системы объединяют преимущества различных типов биофильтров. Они обеспечивают максимально эффективную очистку. Типичная схема включает погружной анаэробный биофильтр для первичной биологической очистки и аэрируемый биофильтр для финальной доводки очищенной воды.