Фото предоставлено photos.innersource.comВодоочистные сооружения в Либертивилле, штат Иллинойс.
Статья «Как работают туалеты» приводит многих читателей к следующему логичному вопросу: «Так что же происходит после того, как я смываю унитаз?»
В этой статье мы рассмотрим одно из внутренних устройств канализационных систем, чтобы вы могли понять, как они справляются с миллиардами галлонов сточных вод, которые мир производит каждый день!
Зачем нужна канализационная система?
Знаете ли вы?
Технологии НАСА используются для того, чтобы сделать очистку сточных вод более безопасной для окружающей среды. Узнайте больше о крутых инновациях НАСА в этом интерактивном мультфильме отDiscovery Channel.
Каждый раз, когда вы спускаете воду в унитазе или смываете что-либо в слив раковины, вы создаетенечистоты(также известные в приличном обществе каксточная вода). Один вопрос, который могут задать многие люди: «Почему бы просто не слить эти сточные воды на землю за пределами дома или в ближайший ручей?» Есть три основных аспекта сточных вод, из-за которых вы не хотите выбрасывать их в окружающую среду:
- Воняет. Если вы выпускаете сточные воды прямо в окружающую среду, очень быстро становится очень вонючим.
- Содержит вредные бактерии. Человеческие отходы естественно содержатколиформные бактерии (например, E. coli) и другие бактерии, которые могут вызывать болезнь. Как только вода заражается этими бактериями, она становится опасной для здоровья.
- Содержит взвешенные вещества и химические вещества, влияющие на окружающую среду. Например:Сточные воды содержат азот и фосфаты, которые, будучи удобрениями, способствуют росту водорослей. Чрезмерный рост водорослей может блокировать солнечный свет и загрязнять воду.Сточные воды содержат органические вещества, которые начинают разлагаться бактериями в окружающей среде. Когда они это делают, эти бактерии потребляют кислород в воде. В результате нехватка кислорода убивает рыбу.Взвесь в сточных водах делает воду мутной и может повлиять на способность многих рыб дышать и видеть. Увеличение количества водорослей, снижение содержания кислорода и мутность разрушают способность ручья или озера поддерживать дикую природу, и все рыбы, лягушки и другие формы жизни быстро умирают.
Никто не хочет жить в месте, которое воняет, полно смертельных бактерий и не может поддерживать водную жизнь. Вот почему местные жители строят очистные сооружения и следят за соблюдением законов, запрещающих сброс неочищенных сточных вод в окружающую среду.
Частное лечение: Септик
В сельской местности, где дома расположены так далеко друг от друга, что установка канализационной системы будет слишком дорогой, люди устанавливают свои собственные частные очистные сооружения. Они называютсясептики.
Септик - это просто большая бетонная или стальная емкость, закопанная во дворе. Резервуар может вместить 1000 галлонов (4000 литров) воды. Сточные воды попадают в бак с одного конца и выходят из бака с другого. Танк в разрезе выглядит примерно так:
На этой картинке вы видите три слоя. Все, что плавает, поднимается наверх и образует слой, известный какслой накипиВсе, что тяжелее воды, тонет, образуяслой ила В середине находится достаточно прозрачный слой воды. Этот водоем содержит бактерии и химические вещества, такие как азот и фосфор, которые действуют как удобрения, но практически не содержит твердых веществ.
Сточные воды попадают в септик из канализационных труб в доме, как показано здесь:
Септик естественным образом выделяет газы (вызванные бактериями, разрушающими органические вещества в сточных водах), и эти газы неприятно пахнут. Поэтому раковины имеют петли из труб, называемыеP-ловушки, которые удерживают воду в нижнем контуре и блокируют попадание газов обратно в дом. Вместо этого газы поднимаются по вентиляционной трубе - если вы посмотрите на крышу любого дома, вы увидите одну или несколько вентиляционных труб, торчащих наружу.
По мере того как новая вода поступает в резервуар, она вытесняет воду, которая уже есть. Эта вода вытекает из септика вдренажное поле Дренажное поле состоит из перфорированных труб, закопанных в траншеи, заполненные гравием. На следующей диаграмме показан вид сверху на дом, септик, распределительную коробку и дренажное поле:
Типичная труба дренажного поля имеет диаметр 4 дюйма (10 сантиметров) и закапывается в траншею глубиной от 4 до 6 футов (около 1,5 м) и шириной 2 фута (0,6 м). Гравий заполняет дно траншеи на 2-3 фута, а грязь покрывает гравий, вот так:
Вода медленно впитывается и фильтруется грунтом в дренажном поле. Размер дренажного поля определяется тем, насколько хорошо грунт впитывает воду. В местах, где почва представляет собой твердую глину, которая очень медленно впитывает воду, дренажное поле должно быть намного больше.
Септическая система обычно питается только от силы тяжести. Вода стекает из дома в бак, а из бака в дренажное поле. Это полностьюпассивная система.
Возможно, вы слышали выражение: «Над септиком трава всегда зеленее». На самом деле это дренажное поле, и трава действительно зеленее - она использует влагу и питательные вещества в дренажном поле.
Городские канализационные системы
В городских и пригородных районах, где люди компактно проживают и требуется очистка большего количества сточных вод, сообщество построит канализационную систему, которая будет собирать сточные воды и направлять их наочистку сточных водобъект.
Фото предоставлено photos.innersource.com
Водоочистные сооружения в Либертивилле, Иллинойс Почему крышки люков круглые?
Потому что это позволяет избежать несчастных случаев. Поскольку крышки люков круглые, крышка не может упасть в люк. Если бы они были квадратными или прямоугольными, то могли бы.
В идеальном случае канализационная система полностьюработает под действием силы тяжести, как септическая система. Трубы от каждого дома или здания текут вканализационную магистраль, которая проходит, например, посередине улицы. Канализационная магистраль может иметь диаметр от 3 до 5 футов (от 1 до 1,5 м). Периодическивертикальная трубаподнимается из магистрали на поверхность, где она закрываетсякрышкой люка Люки обеспечивают доступ к магистрали для техническое обслуживание.
Канализационные сети текут во все более крупные трубы, пока не достигнут станции очистки сточных вод. Чтобы помочь гравитации выполнять свою работу, очистные сооружения обычно располагаются в низменной местности, а канализационные сети часто проходят по руслам ручьев и русел (которые естественным образом текут вниз по склону) к заводу.
Обычно рельеф местности не будет полностью согласовываться, и гравитация не может выполнять всю работу. В этих случаях канализационная система будет включатьнасос-дробилкуилиподъемник для перемещения сточных вод вверх по склону.
Фото предоставлено photos.innersource.com
Винтовые насосы
После того, как вода попадает на очистные сооружения, она проходит один, два или три этапа очистки (в зависимости от сложности установки). Вот что делает каждый этап:
-
Первый этап, известный какпервичная очистка, делает то же самое, что и септик. Это позволяет твердым частицам оседать из воды, а пене подниматься. Затем система собирает твердые частицы для утилизации (либо на свалке, либо в мусоросжигательной печи).
Первичная очистка очень проста - она включает в себя экран, за которым следует набор бассейнов или прудов, которые позволяют воде отстояться, чтобы твердые частицы могли осесть.
Image Фото предоставлено photos.innersource.com
Основной экран
Image Фото предоставлено photos.innersource.com
Первичные осветлители
Первичная очистка может удалить половину твердых частиц, органических материалов и бактерий из воды. Если на заводе делают не более чем первичную очистку, то воду хлорируют для уничтожения оставшихся бактерий и сбрасывают.
-
Второй этап, известный каквторичная очистка, удаляет органические материалы и питательные вещества. Это делается с помощью бактерий - вода поступает в большие аэрируемые резервуары, где бактерии потребляют все, что могут.
Image Фото предоставлено photos.innersource.com
Аэротенк
Сточные воды затем поступают в отстойники, где оседают бактерии. Вторичная очистка может удалить 90 процентов всех твердых и органических материалов из сточных вод.
Image 
Image Фото предоставлено photos.innersource.com
Вторичный осветлитель
-
Третий этап, известный кактретичная очистка, зависит от сообщества и состава сточных вод. Как правило, на третьем этапе используются химические вещества для удаления фосфора и азота из воды, но могут также использоваться фильтрующие слои и другие виды очистки. Хлор, добавленный в воду, убивает все оставшиеся бактерии, и вода сливается.
Image Фото предоставлено photos.innersource.com
Окончательный осветлитель
Image Фото предоставлено photos.innersource.com
Хлоратор
Измерение эффективности очистных сооружений
Эффективность очистных сооружений измеряется по нескольким различным шкалам. Вот некоторые из наиболее распространенных:
- pH - это мера кислотности воды после того, как она покидает растение. В идеале pH воды должен соответствовать pH реки или озера, куда поступает продукция завода.
- БПК (биохимическая потребность в кислороде) - БПК является мерой того, сколько кислорода в воде потребуется для полного переваривания органического материала, оставшегося в сточных водах. В идеале БПК должен быть равен нулю.
- Растворенный кислород - это количество кислорода в воде на выходе из растения. Если вода не содержит кислорода, она убьет любую водную жизнь, которая вступит с ней в контакт. Растворенный кислород должен быть как можно выше и должен покрывать БПК.
- Взвесь - это мера содержания твердых частиц, оставшихся в воде после обработки. В идеале взвешенные вещества должны быть нулевыми.
- Общее количество фосфора и азота - это мера питательных веществ, оставшихся в воде.
- Хлор - Хлор, используемый для уничтожения вредных бактерий, необходимо удалить, чтобы он не убивал полезные бактерии в окружающей среде. В идеале хлор не должен обнаруживаться.
- Колиформные бактерии - это показатель количества фекальных бактерий, оставшихся в воде. В идеале это число должно быть равно нулю. Обратите внимание, что вода в окружающей среде не полностью свободна от фекальных бактерий - птицы и другие дикие животные заносят некоторые из них.
Основная причина, по которой за этими показателями необходимо так внимательно следить, заключается в том, что любое сообщество производит огромное количество сточных вод. Уровни сброса от 10 миллионов до 100 миллионов галлонов в день (от 38 миллионов до 380 миллионов литров) являются обычными для очистных сооружений.