Н. Копанев - Как закаляют сталь. Сказ про дедку, бабку... и сетку...(Сделай сам №2•2005)

Разложение органических веществ происходит под воздействием микроорганизмов, главным образом бактерий, присутствующих в сточных водах. Если в сточных водах постоянно имеется какое-то количество растворенного кислорода, что, как правило, бывает в природной воде, то происходит разложение загрязнений при участии аэробных бактерий. Этим бактериям для жизнедеятельности необходим кислород. Пищей для них являются органические вещества сточных вод. При аэробном процессе распада происходит присоединение кислорода к продуктам распада. Этот процесс называется также окислением. Процессы разложения и окисления продолжаются до тех пор, пока весь углерод не превратиться в двуокись углерода, водород — в воду, а азот — в нитраты. При аэробном разложении постоянно потребляется кислород.

Аэробные процессы разложения широко распространены в водоемах, содержащих растворенный кислород, или в хорошо аэрируемых и населенных живыми организмами почвах.

Существует и другой путь распада крупных молекул органических веществ — анаэробное разложение. Он совершается лишь в отсутствии кислорода воздуха. Этот процесс известен также под названием «гниение». Процесс гниения осуществляется другими видами бактерий. При поступлении воздуха, а следовательно, и кислорода в достаточном количестве, бактерии гниения подавляются другими организмами, поглощающими кислород. И только тогда, когда из-за недостатка кислорода эти организмы погибают, могут размножаться анаэробные бактерии. Конечные продукты процесса гниения не похожи на продукты, образующиеся при аэробном разложении. При гниении в качестве конечных продуктов образуются в том числе и газы: метан, аммиак, сероводород, углекислый газ. Если сточные воды отводятся в водоем, то упомянутые процессы происходят естественным путем. Живые организмы отыскивают себе питание, которое в сточных водах имеется повсеместно.

После того как загрязнения сточных вод в результате многообразных физических, химических и биологических процессов подвергнутся разложению, они постепенно уносятся вниз по течению. Это называется самоочищением (рис. 1).

Рис. 1. Процесс самоочищения сточных вод

Оно представляет собой процесс возврата воды в естественное первоначальное состояние. Чаще всего восстановление такого первоначального состояния практически невозможно, поэтому деятельность человека направлена на сохранение водоемов, поддержание и усиление самоочищения воды в них. В противном случае возникающие при отсутствии кислорода процессы гниения делают водоемы непригодными для использования. Река в данный момент может рассматриваться только как большой канал для отвода сточных вод.

Во многих случаях анаэробные процессы происходят лишь в донных отложениях ила в медленно текущих реках. Удаляя осадок из сточных вод на очистных сооружениях, вычерпывая ил из реки, регулируя скорость потока, можно ускорить самоочищение воды в реке.

Превышение определенных пределов загрязнения вызывает массовое развитие животных и растительных организмов. Трупы животных организмов и остатки погибших растений представляют собой органические продукты распада. При их разложении идет потребление кислорода и увеличение количества донного ила. Вследствие увеличения слоя перегнившего ила водоемы постепенно мелеют. Одновременно происходит разрастание прибрежных растений, из-за чего водная поверхность уменьшается — и озеро превращается в болото (рис. 2).

Рис. 2. Превращение озера в болото

Исследования показали, что многие реки, загрязненные сточными водами, непригодны для купания. Реки в промышленных районах окончательно потеряли свой первоначальный характер и представляют собой всего лишь биологически омертвевшие русла для отвода сточных вод.

Мы уже знаем, что биологическое разложение органических веществ, находящихся в сточных водах, может происходить двумя путями в зависимости от участия в процессе кислорода. Процесс анаэробного сбраживания осуществляется естественным путем при выдерживании сточных вод в достаточно большой по размерам яме (септике) в течение нескольких месяцев. Процесс протекает при активном участии анаэробных бактерий, которые могут существовать в сточных водах при отсутствии в последних кислорода. Недостатком процесса сбраживания в сравнении с аэробным разложением, происходящим в присутствии кислорода, является очень медленное разложение органических веществ, сопровождающееся образованием газов, обладающих неприятным запахом. Отсутствие кислорода в септике, где происходит загнивание его содержимого, также является недостатком при отводе сточных вод в водоемы.

Очистные сооружения малой канализации различных типов испытывались на протяжении многих лет. В результате испытаний появились конструкции, являющиеся прототипами рекомендуемых к применению в настоящее время.

Наибольшее распространение получили перегниватели или септики. В перегниватели сбрасываются все сточные воды от промывки уборных, мытья посуды и ванн. При медленном движении сточных вод в перегнивателе прежде всего на дно оседают взвешенные частицы. Гнилостные бактерии разлагают содержащиеся в осадке органические вещества. Однако процесс гниения распространяется также и на находящуюся над осадком сточную воду. Поскольку гнилостные бактерии не нуждаются в кислороде, то отпадает необходимость устройства в перегнивателях отверстий для подачи воздуха. Для процессов, происходящих в септике, не требуется также и солнечный свет.

При разложении органических веществ в септике образуются газы, вследствие этого содержимое септика приходит в движение. Частицы ила, увлекаемые пузырьками газа, поднимаются вверх. Когда пузырьки газа лопаются, частицы ила вновь оседают на дно.

Процесс разложения органических веществ при отсутствии кислорода воздуха протекает очень медленно. До сбраживания смеси сточной воды и осадка требуется от одного до двух месяцев. На практике ограничиваются более короткими сроками, при которых происходит лишь частичное разложение. Минимальный срок пребывания сточной воды в септике составляет два дня. При этом происходит лишь частичное разложение примесей сточных вод, так как септик малого объема в основном служит для удаления взвешенных частиц. Для получения более высокой степени сбраживания требуется выдерживание содержимого в течение 10 суток (рис. 3).

Рис. 3. Устройство септика малого и многокамерного

Сточные воды из септиков, рассчитанных на короткое время пребывания, не должны отводиться непосредственно в водоемы, так как они не подверглись достаточной очистке. После таких септиков предусматривается последующая очистка, для чего преимущественно используется подземное орошение.