Жергілікті кәріз жүйелері және қалдық суларды тазарту

Кіріспе

Қалдық суды өндіретін жерде ағынды суларды тазартуға арналған қалдық су жүйелері – қоғамдық канализациялық инфрақұрылымға қол жеткізілмейтін аймақтарда, қалдық суды өндіретін жерде ағынды суларды тазарту және жою үшін құрылған жүйелер. Септик резервуар және дренаждық алаптың үйлесімі Батыс әлеміндегі жергілікті канализациялық қондырғылардың ең көп таралған түрі болып табылады. АҚШ-тағы барлық тұрмыстық ағынды суларды тазартатын жүйелердің шамамен 25% осы жергілікті канализациялық қондырғыларға тиесілі. Жергілікті канализациялық қондырғылар кішкентай көлемдегі аэробикалық және биофильтрлік қондырғылар, мембраналық биореакторлар немесе реттік партиялық реакторлар негізінде жұмыс істей алады. Бұлар – қалалық қалдық суларды тазарту станцияларының кіші нұсқалары болып есептеледі және "жинақталған қондырғылар" деп те аталады.

Процесс сипаттамасы

Табиғи ортада биологиялық қалдықтарды қайта өңдеудің негізгі механизмін жануарлар, жәндіктер, топырақ микроорганизмдері, өсімдіктер және саңырауқұлақтар сияқты басқа организмдер жүзеге асырады. Олар қалдықтардағы барлық қоректік заттарды пайдаланып, топырақтың құрамына енетін толығымен ыдыраған қатты қалдықтарды және тұтынылуы және пайдаланылуы мүмкін барлық заттардан тазартылған, ішуге жарамды суды қалдырады. Бұл табиғи биологиялық тазарту процесіне қалдықтарды өңдеу үшін уақыт және кеңістік қажет. Көбінесе, құрылған канализациялық қондырғыларда да қалдықтарды қайта өңдеу және ыдыратудың негізгі механизмі табиғи организмдердің жұмысына негізделген. Организмдерге қалдықтарды ыдыратуға қажетті уақытты қамтамасыз ету үшін, канализацияны сақтаудың және тұндырудың ең төменгі уақыты, сондай-ақ канализацияны төгу орындары мен жер үсті сулары немесе су құдықтары арасындағы ең аз сұйық ағын аралығы белгіленеді.

Айырмашылықтар

Жәндіктер, егеуқұйрықтар, тышқандар, құстар және паразиттер сияқты жануарлардың табиғи биологиялық қалдықтарды қайта өңдеу процесіне қатысуы қалыпты жағдай. Инженерлік құрылыстар әдетте оларды бақылаудан шығудың, көбеюдің және зиянкестер мен аурулардың таралуының алдын алу үшін алып тастауға тырысады. Жер үстіндегі канализациялық қондырғылар жинаған қатты қалдықтарды топырақ құру үшін компост ретінде пайдалануға болады, бірақ олар көбінесе толық ыдырамайды, себебі ыдырауды күтуге жеткілікті сақтау орыны жоқ (коммуналдық қондырғылар) немесе қатты қалдықтар бұрын ыдыраған қалдықтардың үстіне жаңа қалдықтармен қабаттастырылады (септикалық резервуарлар мен дәретханалар). Толық емес ыдырауға байланысты, жергілікті канализациялық қондырғыдан шығарылған кезде бұл қалдықтар көбінесе компост емес, шлам деп аталады және шламдағы қоректік заттарды әлі де тұтынатын микроорганизмдерден туындайтын жағымсыз иіс шығарады. Қатты қалдықтарды тасымалдау үшін сулы ерітіндіні пайдаланатын инженерлік құрылыстарда (жеке септик жүйелері және коммуналдық қондырғылар) майлар, су бетінде қалқып жүретін қалдықтар және сабын көбігі сияқты төмен тығыздықтағы сұйықтықтардан тұратын қабат пайда болады. Бұл қабат қоқыс деп аталады және микроорганизмдермен баяу ыдырайды, соңында шламның бір бөлігі ретінде тұндыру резервуарының түбіне шөгеді. Жеке септик резервуарлары қалдықтардан босатылғанда, резервуар әдетте толығымен сорылып, толыққанды қорытылмаған қоқыс толыққанды қорытылмаған шламға қосылады, бұл оның иісі мен биоактивтілігін арттырады. Егер шлам мен қоқыс тұндыру резервуарында толығымен тоқтатылып, ауаға шығарылса, ол ақырында аз иісті компостқа айналады. Екі резервуарды қатар орнату және олардың арасында канализациялық суды ауыстыру арқылы бір резервуарды екіншісі пайдаланылып жатқанда тоқтатуға болады, ал тоқтатылған резервуарды қайта пайдаланудан бұрын қолмен қауіпсіз және оңай тазалауға болады. Бұл қол еңбегі көп қолданылатын шаруашылық экономикасындағы жергілікті канализациялық қондырғылар үшін шешім ретінде ұсынылған. Адам денесінің қалдықтары басқа жануарлардың қалдықтарынан ешқандай айырмашылығы болмаса да, коммуналдық қондырғылар жиналған қалдықтарды полигонға көмуді талап етуі мүмкін, себебі ортақ канализациялық жүйеге зиянды заттарды кіргізу қаупі бар, олар зиянды екенін білмейтін адамдар салған. Коммуналдық қондырғылар сондай-ақ автомобиль жолдарынан ағып түсетін суды жинауы мүмкін, онда тежегіш сұйықтығы және мотор майы сияқты көлік құралдарында қолданылатын әртүрлі химиялық заттардың іздері, сондай-ақ мұз бен қарды еріту үшін қолданылатын заттар бар. Жеке септик жүйелері әдетте мұндай мәселелерге тап болмайды, өйткені үй иесі уытты химиялық заттарды канализацияға құймау керектігін жақсы біледі.

It is normal for animals such as mice, rats, flies, and parasites to participate in the fully natural biological waste recycling process. Engineered facilities typically attempt to exclude them to prevent out of control population explosions and infestation, and prevent spread of vermin and disease. Although the solids collected by onsite sewage facilities can potentially be used as compost to build topsoil, these solids are often incompletely decomposed due to either a lack of onsite storage space to wait for decomposition (municipal facilities), or because the solids are being stacked in a layered structure of new waste solids on top of previously decomposed solids (septic tanks and outhouses). Due to the incomplete state of decomposition, when removed from an onsite sewage facility, these solids are typically referred to as sludge rather than compost, and have powerful offensive odors arising from the microorganisms still consuming nutrients in the sludge. Engineered facilities that use water suspension to transport solids (private septic systems and municipal facilities) typically form a floating layer in their primary settling tank, consisting of low density liquids such as oils, buoyant solids, and soap foam. This is referred to as scum and is slowly decomposed by microorganisms, eventually falling to the bottom of the settling tank as part of the sludge. When private septic tanks are emptied of solids, the tank is typically vacuumed empty and the incompletely digested scum is added to the incompletely digested sludge, further adding to its aroma and bioactivity. If left completely undisturbed and exposed to the open air through a vent, the sludge and scum in a settling tank will eventually be turned completely into low odor compost. By building two tanks side by side, and diverting sewage between them, one tank can be allowed to rest while the other is in use, and the resting tank can be safely and easily cleaned out by hand before it is used again. This has been proposed as a solution for onsite sewage facilities in subsistence agriculture economies where hand labor is the most abundant. Although human body waste is no different from the waste of any other animal, municipal facilities may be required to bury the collected solids in landfills, due to the risk of toxic contaminants placed into the shared communal sewage system, by humans unaware of the harm they are causing. Municipal facilities may also collect runoff from roadways, which contains traces of all the various chemicals used in vehicles such as brake fluid and engine oil, and those used in melting ice and snow. Private septic systems typically do not experience these issues, as the homeowner is directly aware that they must not pour toxic chemicals down the drain.

Жүгіру талаптары арқылы емдеуді жақсарту

Қалдық суларды тазарту жүйелерінің көпшілігі дәстүрлі типтес болып келеді, яғни септик резервуардан және жер астындағы ағынды суларды сіңдіру жүйесінен (SWIS) тұрады. Жер учаскелерінің шектеулі болуы және тазалау талаптарының күшейтілуі ағынды суларды тазарту жүйелерін жобалау және басқаруда маңызды жақсартуларға алып келді. Соңғы 20 жылда жергілікті ағынды суларды тазарту жүйесі (OWTS) саласында дәстүрлі жүйелерді орнатуға мүмкіндік болмайтын көлем, топырақ, жер асты сулары және ландшафт шектеулері бар учаскелерде жоғары тиімділікке қол жеткізе алатын көптеген жаңа тазалау технологиялары әзірленді. Жаңа технологиялар мен қолданыстағы технологияларды жақсарту жүйелердің жұмыс істеу талаптарын анықтау, ағынды сулар мен ластаушы заттардың сипаттамасын беру, учаске жағдайларын бағалау, жұмыс істеу және жобалау шектерін анықтау және осы факторларды ескеретін жүйелік жобаны таңдау негізінде жүзеге асырылады. Тиімділік талаптары сандық көрсеткіштер (мысалы, ластаушы заттардың концентрациясы немесе массалық жүктеме шектері) немесе сипаттамалық көрсеткіштер (мысалы, иіс немесе көзге көрінетін жабынның болмауы) түрінде берілуі мүмкін және аймақтық жер асты суларының немесе жерүсті суларының сіңіру қабілетіне, су сапасының мақсаттарына және халық денсаулығының талаптарына сүйенеді. Ағынды сулардың ағыны мен ластаушы заттардың құрамы жүйе құрылымын және көлемін анықтауға көмектеседі және ұқсас, қолданыстағы нысандардан алынған өлшенген ағынды сулармен салыстыру арқылы бағалануы мүмкін. Учаскелерді бағалау аймақтық гидрология, геология және су ресурстарының егжей-тегжейлі талдауын топырақ, еңістер, құрылымдар, меншік шекаралары және басқа да учаске ерекшеліктерінің сипаттамасымен біріктіреді, жүйелік жобалау талаптарын одан әрі анықтау және жүйе компоненттерінің физикалық орналасуын анықтау үшін. Бүгінгі таңда қолданылатын баламалы тазалау технологияларының көпшілігі қалдықтарды септик резервуардан шыққаннан кейін тазалайды; резервуар тұншығып тұратын қатты заттарды, майларды және майларды сақтайды және тұншығып қалған органикалық қалдықтардың ішінара ыдырауы үшін жағдай жасайды. Резервуардан кейінгі тазалауға ауа бар (оттегімен) немесе анаэробты (оттегісіз немесе азырақ оттегімен) биологиялық тазалау, суспензиялы немесе бекітілген пленкалы реакторларда, физикалық/химиялық тазалау, топыраққа сіңдіру, бекітілген ортадан сүзу және/немесе дезинфекциялау кіруі мүмкін. Осы технологияларға негізделген тазалау бірліктерінің қолданылуы мен өлшемдері тиімділік талаптарына, ағынды сулардың сипаттамаларына және учаске жағдайларына байланысты анықталады.

Most onsite wastewater treatment systems are of the conventional type, consisting of a septic tank and a subsurface wastewater infiltration system (SWIS). Site limitations and more stringent performance requirements have led to significant improvements in the design of wastewater treatment systems and how they are managed. Over the past 20 years the onsite wastewater treatment system (OWTS) industry has developed many new treatment technologies that can achieve high performance levels on sites with size, soil, ground water, and landscape limitations that might preclude installing conventional systems. New technologies and improvements to existing technologies are based on defining the performance requirements of the system, characterizing wastewater flow and pollutant loads, evaluating site conditions, defining performance and design boundaries, and selecting a system design that addresses these factors. Performance requirements can be expressed as numeric criteria (e. g., pollutant concentration or mass loading limits) or narrative criteria (e. g., no odors or visible sheen) and are based on the assimilative capacity of regional ground water or surface waters, water quality objectives, and public health goals. Wastewater flow and pollutant content help define system design and size and can be estimated by comparing the size and type of facility with measured effluent outputs from similar, existing facilities. Site evaluations integrate detailed analyses of regional hydrology, geology, and water resources with site specific characterization of soils, slopes, structures, property lines, and other site features to further define system design requirements and determine the physical placement of system components. Most of the alternative treatment technologies applied today treat wastes after they exit the septic tank; the tank retains settleable solids, grease, and oils and provides an environment for partial digestion of settled organic wastes. Post tank treatment can include aerobic (with oxygen) or anaerobic (with no or low oxygen) biological treatment in suspended or fixed film reactors, physical/chemical treatment, soil infiltration, fixed media filtration, and/or disinfection. The application and sizing of treatment units based on these technologies are defined by performance requirements, wastewater characteristics, and site conditions.

Канада

Канада федерализмі бойынша қоршаған ортаны қорғау федералды және провинциялық үкіметтер арасында ортақ құзыреттілік болып табылады. Алайда, сарқынды суларды басқару көбінесе провинциялық, аумақтық және муниципалитеттік құзыреттілікке жатады, ал федералды үкімет федералды жерлердегі және Бірінші Ұлттар резервацияларындағы сарқынды суларға құзыреттілікке ие. Әрбір провинция мен аумақтың жеке канализациялық жүйелерді жобалау және орнатуға қатысты өз нормалары мен ережелері бар, мысалы, рұқсат қажеттігі және оны қалай алуға болатыны, жүйенің түрі, мөлшері және орналасуы (әдетте жергілікті топырақтың сипаттамалары мен басқа факторларға сәйкес) және т.б.:

Провинция немесе аумақДепартамент немесе МинистрлікЗаң — ЕрежеПринц-Эдуард аралдықТехнология және қоршаған орта департаментіҚоршаған ортаны қорғау — Заң, Кәріздік суларды кәдеге жарату ережесіЖаңафаундленд және ЛабрадорДенсаулық сақтау департаментіХалық денсаулығы заңы — Санитария ережесіЖаңа ШотландияҚоршаған орта департаментіҚоршаған орта заңы — Жеке кәріздік жүйелерді кәдеге жарату ережесіЖаңа БрунсвикДенсаулық сақтау және қоғамдық қызметтер департаментіДенсаулық сақтау заңы — 88-ереже 200КвебекҚоршаған орта департаментіҚоршаған орта сапасы заңы — Q 2, р. 22, Оқшауланған үйлер үшін сарқынды суларды кәдеге жарату жүйелеріне қатысты ережеОнтариоМуниципалдық істер және тұрғын үй министрлігіОнтарио құрылыс кодексі, 8-бөлімМанитобаҚоршаған орта департаментіҚоршаған орта заңы — Жеке кәріздік жүйелер және дәретханалар ережесіСаскачеванДенсаулық сақтау департаментіХалық денсаулығы заңы — Сантехника және дренаж ережесіАльбертаЕңбек министрлігіҚауіпсіздік кодексі заңы — Альберта жеке кәріздік жүйелерінің практикалық стандарттарыБритандық КолумбияДенсаулық сақтау министрлігіДенсаулық сақтау заңы — Кәріздік жүйелер ережесіСолтүстік-Батыс территорияларДенсаулық сақтау және әлеуметтік қызметтер департаментіХалық денсаулығы заңы — Жалпы санитария ережелеріЮкон территориясыДенсаулық сақтау департаментіХалық денсаулығы және қауіпсіздік заңы — Кәріздік суларды кәдеге жарату жүйелері ережелері

Еуропа

Еуропа бойынша орнындағы тазалаудың әлеуетті нарық көлемі шамамен 35 миллион адамға тең деп есептеледі.

Америка Құрама Штаттары

Құрама Штаттарда жер бетіндегі кәріздік қондырғылар бүкіл ел бойынша шамамен 26 миллион үй, кәсіпорын және демалыс орындарынан күніне тазартылған ағынды судың белгілі бір көлемін жинап, тазартып, шығарады (АҚШ халық санағын алу бюросы, 1997 жыл). Жер асты және жерүсті суларының сапасына жергілікті жүйелердің тигізетін әсерін (мысалы, нитраттар мен бактериялармен ластану, жерүсті суларына қоректік заттардың енуі) тану, жүйелердің тиімділігін арттыруға деген қызығушылықты күшейтті. Қоғамдық денсаулық сақтау және қоршаған ортаны қорғау органдары қазір жергілікті жүйелердің тек уақытша орнату емес, ақырында орталықтандырылған кәріздік қызметтермен алмастырылатын, бірақ қоршаған ортаға шығару және қайта пайдалану үшін ағынды суды тазартудың тұрақты әдісі екенін мойындайды. Жергілікті жүйелер, егер олар дұрыс жоспарланса, жобаланса, орнатылса, пайдаланылса және техникалық қызмет көрсетілсе, ағынды суды тазартудың тиімді, төмен құнды, ұзақ мерзімді, децентрализацияланған тәсілі ретінде танылады (USEPA, 1997). ЕСКЕРТУ: Мемлекеттік және жергілікті бақылаудан басқа, 20 адамнан астамға қызмет көрсететін децентрализацияланған ағынды суды тазарту жүйелері USEPA-ның Жер Асты Инъекциясын Бақылау Бағдарламасы бойынша реттелуі мүмкін, бірақ EPA оларды осы бағдарламаға қоспауды ұсынған (64FR22971:5/7/01). Бұрынғы ағынды суды басқарудың кейбір бағдарламалары сәтті жұмыс істегенімен, проблемалар әлі де сақталуда. Қазіргі көптеген нормативтік бағдарламалар рұқсат беру және орнатуға бағытталған. Аз ғана бағдарламалар жергілікті жүйелерді пайдалану және техникалық қызмет көрсетуді қамтиды, бұл қажетсіз шығындарға және қоғамдық денсаулық пен су ресурстарына қауіп төндіретін бұзуларға әкеледі. Сонымен қатар, жерді пайдалану жоспарлау, аймақтық бөлу, дамыту, су ресурстарын қорғау, қоғамдық денсаулық сақтау және жергілікті жүйелерді қадағалайтын агенттіктер арасындағы координацияның жоқтығы, ынтымақтастық арқылы алдын алуға болатын мәселелерге себеп болады. Жергілікті жүйелерді тиімді басқару үшін мұқият жоспарлау, жобалау, орнату, пайдалану, техникалық қызмет көрсету, бақылау және қадағалау қажет.

Халық денсаулығына және су ресурстарына әсері

Мемлекеттік және тайпалық агенттіктер қазіргі уақытта жер асты суларының ластануының үшінші ең көп таралған көзі – учаскелік септик жүйелері екенін хабарлайды және осы жүйелердің дұрыс емес орналасуы, жобалануы немесе ұзақ мерзімді күтімнің жеткіліксіздігі салдарынан істен шығуы мүмкін (USEPA, 1996a). 1996 жылғы Таза су қажеттіліктері туралы сауалнамада (USEPA, 1996b) штаттар мен тайпалар 500-ден астам қауымдастықта халық денсаулығына қауіп келтіретін істен шыққан септик жүйелері бар екенін анықтады. Бұзылған учаскелік жүйелерден шығарылатын жартылай тазартылған канализация барлық моллюска өсірілетін аумақтардың 32 пайызында ластанудың негізгі немесе себепші факторы ретінде анықталды. Учаскелік сарқынды суларды тазарту жүйелері көлдерде, көлдерде және жағалау эстуарияларындағы қоректік заттардың артық болуына да ықпал етеді, бұл балдырлар мен басқа да зиянды су өсімдіктерінің шамадан тыс өсуіне әкеп соғады (USEPA, 1996b). Сонымен қатар, учаскелік жүйелер ауыз су көздерінің ластануына да себеп болады. USEPA-ның бағалауынша, дұрыс тазартылмаған жер асты суларын пайдаланатын жүйелерден ауыз су ішу нәтижесінде әр жылы 168 000 вирустық және 34 000 бактериялық ауруға шалдығады. Істен шыққан септик жүйелері жер асты суларының ластануының ықтимал көзі ретінде анықталды (USEPA, 2000). 2022 жылы Массачусетс штатының Кейп-Код аймағында ағаш ұнтағы мен әк тасын қолдану арқылы азот ластануын азайтатын септик жүйелері сынақтан өтті.