Децентрализованная система сточных вод
Децентрализованные системы очистки сточных вод (также называемые децентрализованными системами очистки сточных вод ) передают, очищают и удаляют или повторно используют сточные воды из небольших населенных пунктов с низкой плотностью населения, зданий и жилищ в отдаленных районах, отдельных государственных или частных владений. [1] Поток сточных вод образуется при наличии соответствующего водоснабжения внутри зданий или вблизи них.
Децентрализованные системы очистки сточных вод очищают, повторно используют или утилизируют сточные воды в относительно непосредственной близости от источника их образования. Их цель – защитить здоровье населения и окружающую среду путем существенного снижения опасностей для здоровья и окружающей среды.
Их также называют «децентрализованными системами очистки сточных вод», поскольку основной технической проблемой является адекватный выбор очистных и/или очистных сооружений. [2] [3] Обычно используемая аббревиатура децентрализованной системы очистки сточных вод — DEWATS. [3]
Фон
[ редактировать ]Сравнение с централизованными системами
[ редактировать ]Централизованные системы водоотведения являются наиболее широко применяемыми в хорошо развитой городской среде и старейшим подходом к решению проблем, связанных со сточными водами. [4] Они собирают сточные воды в крупные и объемные трубопроводные сети, называемые также канализационными , которые транспортируют их на большие расстояния на одно или несколько очистных сооружений. Ливневые воды могут собираться как в комбинированную канализацию , так и в отдельные ливневые стоки. Последний состоит из двух отдельных систем трубопроводов: одной для сточных вод, другой для ливневых вод. Очищенные сточные воды утилизируются различными способами, чаще всего сбрасываются в естественные водоемы. Очищенные сточные воды также можно использовать в полезных целях, и в этом случае их называют оборотной водой . [ нужна ссылка ]
Основное различие между децентрализованными и централизованными системами заключается в структуре транспортировки. В децентрализованных системах очистка и утилизация или повторное использование сточных вод осуществляется близко к источнику образования. В результате получается небольшая транспортная сеть, в некоторых случаях ограниченная только одним трубопроводом. Размер сети позволяет применять различные методы транспортировки, в дополнение к хорошо известным самотечным канализационным системам, таким как напорная канализация и вакуумная канализация . Количество стоков невелико и характеризуется значительными колебаниями. [ нужна ссылка ]
Приложения
[ редактировать ]В местах с развитой инфраструктурой децентрализованные системы очистки сточных вод могут стать жизнеспособной альтернативой традиционной централизованной системе, особенно в случаях модернизации или модернизации существующих систем. [5] Этого легче достичь с помощью децентрализованных систем, поскольку централизованные инфраструктуры имеют длительный срок службы и привязаны к своему местоположению и состоянию. [6] Возможны множество различных комбинаций и вариаций гибридных систем.
Децентрализованные приложения необходимы в случаях новой городской застройки, где строительство инфраструктуры не готово или будет осуществляться в будущем. Во многих регионах развитие инфраструктуры (дорог, водоснабжения и особенно систем канализации/дренажа) осуществляется спустя годы после жилищного строительства. В таких случаях децентрализованные очистные сооружения рассматриваются как временное решение, но они являются обязательными для предотвращения проблем со здоровьем населения и экологии. В этом контексте децентрализованные решения выгодны тем, что их можно применять на местном уровне по мере необходимости, но при этом они обладают потенциалом для покрытия больших территорий с меньшими затратами. [6]
Децентрализованные системы позволяют разделять потоки или источники, разделяя различные типы сточных вод в зависимости от их происхождения, например: черные воды , бытовые воды и моча . [5] Этот подход требует отдельных параллельных систем трубопроводов/водопроводов для транспортировки отдельных потоков, и цель состоит в том, чтобы применить разные уровни обработки и обработки каждого потока, а также повысить безопасное повторное использование и утилизацию конечных продуктов. [7]
В конкретном случае развивающихся стран , где распространены населенные пункты с плохой инфраструктурой, децентрализованная очистка сточных вод получила широкое распространение из-за возможности применять технологии с низкими требованиями к эксплуатации и техническому обслуживанию. [8] Кроме того, децентрализованные подходы требуют меньших инвестиций по сравнению с централизованными решениями. [6]
Типы
[ редактировать ]
В зависимости от размера обслуживаемой территории можно обнаружить различные масштабы децентрализации: [ нужна ссылка ]
- Децентрализация на уровне пригорода или поселка-спутника в городской местности – эти системы можно определить как небольшие централизованные системы применительно к небольшим городам или сельским общинам. Но если они применяются только к избранным пригородам или районам средних или крупных населенных пунктов при существующей централизованной системе, всю систему можно определить как гибридную систему, в которой децентрализация применяется к частям всей осушенной территории. [5]
- Децентрализация на уровне микрорайона – к этой категории относятся скопления домов, коттеджные поселки, небольшие районы и территории, обслуживаемые вакуумной канализацией.
- Децентрализация на «объектовом» уровне ( домовая канализация ) – в этих случаях вся система находится в пределах одного объекта и обслуживает одно или несколько зданий.
Варианты очистки сточных вод
[ редактировать ]
Сооружения по очистке/удалению, требующие инфильтрации сточных вод
[ редактировать ]Обычно они применяются на месте и являются адекватными из-за очень низкого количества образующихся сточных вод. Однако они требуют подходящих почвенных условий, обеспечивающих инфильтрацию избыточной воды, и низкого уровня грунтовых вод . При неправильном применении они могут стать серьезным источником загрязнения грунтовых вод. [9]
- Уборные с выгребной ямой применяются в тех случаях, когда водоснабжение очень ограничено и образование сточных вод практически невозможно. Это наиболее распространенный метод санитарии в слаборазвитых районах.
- Септики являются наиболее распространенной технологией очистки на месте, которую можно успешно применять там, где имеется достаточный запас воды и приемлемые условия почвы/грунтовых вод. [2] [5]
Очистные сооружения, напоминающие естественные процессы очистки
[ редактировать ]Их применение требует значительной площади поверхности из-за медленного темпа применяемых биологических процессов. По той же причине они больше подходят для более теплого климата, поскольку скорость процесса очистки зависит от температуры. Эти технологии более устойчивы к переменным нагрузкам и не требуют сложного обслуживания и эксплуатации. [10] Построенные водно-болотные угодья больше подходят для применения на месте или на уровне района, в то время как стабилизационные пруды могут быть жизнеспособной альтернативой децентрализованным системам на уровне небольших городов или сельских сообществ. [ нужна ссылка ]
Технологии инженерной очистки сточных вод
[ редактировать ]Существует большое количество станций очистки сточных вод , на которых применяются различные процессы и технологии очистки. [11] На небольших очистных сооружениях в децентрализованных системах применяются те же технологии, что и на средних и крупных предприятиях. [12] Для применения на месте разрабатываются комплектные установки, которые компактны и имеют разные отсеки для разных процессов. Однако проектирование и эксплуатация небольших очистных сооружений, особенно на уровне района или на объекте, представляют собой серьезные проблемы для инженеров по очистке сточных вод, связанные с колебаниями расхода, необходимостью компетентной и специализированной эксплуатации и технического обслуживания, необходимых для борьбы с большим количеством мелких очистных сооружений. заводов и относительно высокие затраты на душу населения. [13]
Правила и управление
[ редактировать ]Нормативы по загрязнению воды в форме законодательных документов, руководств или постановлений предписывают необходимый уровень очистки, чтобы очищенные сточные воды соответствовали требованиям безопасного удаления или повторного использования. Сточные воды можно утилизировать путем сброса в природный водоем или закапывать в землю. Кроме того, в нормативных актах упоминаются требования к проектированию и эксплуатации систем сточных вод, а также штрафы и другие меры по их обеспечению. Централизованные системы проектируются, строятся и эксплуатируются в соответствии с существующими правилами. Их управление обычно осуществляют местные органы власти . В гибридных системах и небольших централизованных системах в городах или сельских поселениях управление может осуществляться одинаково. [12] [ нужна ссылка ]
В случае децентрализации на уровне объекта и кластера зданий вся система сточных вод размещается в частных помещениях. Расходы и ответственность за проектирование, строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание несет владелец. Во многих случаях процедуры эксплуатации и технического обслуживания могут выполнять специализированные компании. Местные власти выдают разрешения и могут оказывать поддержку в эксплуатации и управлении в форме сбора отходов, выдачи сертификатов/лицензий на стандартизированное очистное оборудование или для отдельных квалифицированных частных компаний. С нормативной точки зрения контроль качества очищенных сточных вод для повторного использования, сброса или утилизации полностью лежит на местных или национальных государственных органах. Это может стать проблемой, если необходимо контролировать и проверять большое количество систем. В интересах владельца правильно эксплуатировать и обслуживать систему, особенно в случае повторного использования очищенных сточных вод. Чаще всего эксплуатационные проблемы связаны с засорением очистных сооружений в результате нерегулярного удаления осадка или гидравлических перегрузок из-за увеличения численности обслуживаемого населения или увеличения потребления воды. [9] [ нужна ссылка ]
Городское планирование и вопросы инфраструктуры
[ редактировать ]Системы сточных вод являются частью инфраструктуры городских или сельских сообществ и процесса городского планирования . Данные и информация городского планирования, такие как участки индивидуальных жилых домов, дороги/улицы, системы ливневой канализации, водоснабжения и электроснабжения, необходимы для проектирования и внедрения устойчивой системы очистки сточных вод. В децентрализованных системах сточных вод, которые собирают и очищают только сточные воды, ливневые воды могут быть упущены из виду и вызывать проблемы с наводнениями. В случае применения плановых децентрализованных решений ливневая канализация должна выполняться вместе с дорожной системой. [ нужна ссылка ]
В слаборазвитых населенных пунктах, где отсутствует инфраструктура, трудно обеспечить устойчивые санитарные меры; например, выгребные ямы/септики нуждаются в периодической очистке, обычно выполняемой вакуумными грузовиками, которым необходим доступ к туалету и для этой цели нужна обычная дорога. [14] Управление фекальным осадком связано с организацией и внедрением этой практики устойчивым образом, включая сбор, транспортировку, обработку и удаление/повторное использование фекального осадка из выгребных ям и септиков. [15]
В случае новых городских/сельских застроек или модернизации существующих целесообразно рассмотреть различные альтернативы проектирования системы сточных вод, включая децентрализованные решения. Устойчивый подход потребует оптимальных технических решений с точки зрения надежности и экономической эффективности. [16] [17] С этой точки зрения, централизованные решения могут быть более подходящими во многих случаях, в зависимости от существующих размеров участков, топографии , геологии , уровня грунтовых вод и климатических условий. Но при правильном применении децентрализованные системы позволяют применять экологически чистые решения и повторно использовать очищенные сточные воды, включая рекуперацию ресурсов. Таким образом обеспечиваются альтернативные водные ресурсы и защищается окружающая среда. Осведомленность , восприятие и поддержка общественности играют важную роль в процессе городского планирования при выборе адекватных систем очистки сточных вод, соответствующих конкретному контексту. [16] [18]
Примеры
[ редактировать ]КРАЙ
[ редактировать ]Одним из примеров децентрализованного лечения является «технология DEWATS», которую под этим названием продвигает немецкая неправительственная организация BORDA . [3] [8] Он применялся во многих странах Юго-Восточной Азии и Южной Африки. [19] [20] Он применяет процессы анаэробной очистки, включая анаэробные реакторы с перегородками (ABR) и анаэробные фильтры , с последующей аэробной обработкой в прудах или на искусственных водно-болотных угодьях. Эта технология была исследована и опробована в Южной Африке, где было показано, что эффективность лечения оказалась ниже ожидаемой. [21]
Технологический центр Ботсваны
[ редактировать ]В Технологическом центре Ботсваны в Габороне, Ботсвана, было проведено тематическое исследование децентрализованной системы сточных вод на уровне объекта с повторным использованием очищенных сточных вод. [22] Это пример децентрализованной системы очистки сточных вод, которая обслуживает одно институциональное здание, расположенное на территории, обслуживаемой городской канализацией. Сточные воды из здания очищаются на установке, состоящей из: септика, за которым следуют каменный фильтр, биофильтр и заболоченная территория с поверхностным стоком. Очищенные сточные воды повторно используются для орошения окружающих зеленых насаждений, однако исследование зафиксировало сток с водно-болотных угодий только в периоды сильных дождей. Этот пример показывает необходимость тщательной оценки ожидаемого количества, качества и колебаний образующихся сточных вод при проектировании децентрализованных систем очистки сточных вод. [ нужна ссылка ]
ЭкоСвелл
[ редактировать ]Основанная в 2013 году перуанская неправительственная организация EcoSwell работает над проектами развития сельских районов, включая водоснабжение и канализацию в Перу ; они базируются в северо-западном районе Лобитос региона Талара, засушливой прибрежной зоне, испытывающей дефицит воды. [23] EcoSwell создает децентрализованные системы очистки сточных вод с помощью местных жителей и стажеров, включая коммунальные биопереварочные установки, сухие туалеты и проекты повторного использования бытовых сточных вод. [24] Они также работают над восстановлением лесов и созданием водно-болотных угодий как средств естественной очистки сточных вод и дезактивации патогенов. [24]
См. также
[ редактировать ]- История водоснабжения и канализации
- Канализационное сооружение на территории
- Санитария
- Канализационная добыча
- Очистка сточных вод
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Узнайте о малых системах сточных вод» . Агентство по охране окружающей среды США . 7 января 2015 года . Проверено 15 октября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Децентрализованные системы сточных вод: программная стратегия, Агентство по охране окружающей среды, Вашингтон, округ Колумбия, США» (PDF) . Проверено 20 марта 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «DEWATS/Децентрализованная очистка сточных вод, БОРДА, Юго-Восточная Азия» . Проверено 20 марта 2017 г.
- ^ Карман Д. (2007) «Максимальная клоака» и монументальные манипуляции с водой в архаическом Риме , Интернет-журнал «Вода Рима», получено 18 марта 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Чобаноглус Г., Леверенц Х. (2013) Обоснование децентрализации инфраструктуры сточных вод, в: Разделение источников и децентрализация управления сточными водами , под редакцией: Ларсен Т.А., Удерт К.М., Линерт Дж., издательство IWA , Лондон, Великобритания.
- ^ Перейти обратно: а б с Биркенхольц, Тревор (5 июля 2023 г.). «География большой водной инфраструктуры: современные идеи и будущие возможности исследований» . Географический компас . 17 (8). дои : 10.1111/gec3.12718 . ISSN 1749-8198 .
- ^ ВОЗ (2006). Рекомендации ВОЗ по безопасному использованию сточных вод, экскрементов и бытовых сточных вод . Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Женева, Швейцария
- ^ Перейти обратно: а б Сасс, Л. (1998). DEWATS Децентрализованная очистка сточных вод в развивающихся странах . Бременская ассоциация зарубежных исследований и разработок (BORDA), Германия
- ^ Перейти обратно: а б Руководство по системам очистки сточных вод на объекте (2002 г.), EPA 625/R-00/008, Вашингтон, округ Колумбия, США.
- ^ Scholzel & Bowel (1999) Проект маломасштабной очистной станции - отчет о критериях, руководящих принципах и технологиях проекта , SOPAC TR288, получено 18 марта 2017 г.
- ^ Технология очистки сточных вод: очистка и повторное использование (4-е изд.). Metcalf & Eddy, Inc., Макгроу Хилл, США. 2003. ISBN 0-07-112250-8 .
- ^ Перейти обратно: а б Крайтс Р., Чобаноглус Г. (1998) Малое и децентрализованное управление сточными водами, WCB/McGraw-Hill , ISBN 0-07-289087-8
- ^ Боллер. М. (1997) Малые очистные сооружения - вызов инженерам по очистке сточных вод, Водные науки и технологии, Том 35, выпуск 6, стр. 1-12.
- ^ Эггиманн С., Труффер Б., Маурер М. (2016). «Экономика плотности при очистке сточных вод на объекте» . Исследования воды . 101 : 476–489. дои : 10.1016/j.watres.2016.06.011 . ПМИД 27295622 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ ВСТФ (2015). Проектирование и технологии децентрализованных очистных сооружений – Руководства и дополнительные документы, разработанные в контексте Программы реформирования водного сектора GIZ. Целевой фонд водоснабжения (WSTF), Найроби, Кения
- ^ Перейти обратно: а б Андерссон, Ким; Дикин, Сара; Розмарин, Арно (08 декабря 2016 г.). «На пути к «устойчивой» санитарии: проблемы и возможности в городских районах» . Устойчивость . 8 (12): 1289. дои : 10.3390/su8121289 . ISSN 2071-1050 .
- ^ Эггиманн, С. Оптимальная степень централизации инфраструктуры сточных вод. Докторская диссертация: Модельный геопространственный экономический анализ. ETH Цюрих. , 30 ноября 2016 г.
- ^ Сточные воды - неиспользованный ресурс , Отчет ООН о мировом водном развитии, 2017 г., ЮНЕСКО.
- ^ ЭСКАТО, ООН-Хабитат, МТА (2015). Руководство по политическому руководству по управлению сточными водами с особым упором на децентрализованные системы очистки сточных вод . Экономическая и социальная комиссия Организации Объединенных Наций для Азии и Тихого океана (ЭСКАТО), Программа Организации Объединенных Наций по населенным пунктам (ООН-Хабитат) и Азиатский технологический институт (AIT), Бангкок, Таиланд
- ^ WRC (2014). Процесс DEWATS для децентрализованной очистки сточных вод — Технические уроки муниципалитета Этеквини . Комиссия по водным исследованиям (WRC), Гезина З.А., Южная Африка
- ^ Рейно, Н. (2015). Эксплуатация децентрализованных систем очистки сточных вод (DEWATS) в тропических условиях. Кандидатская диссертация, Факультет экологических наук, Технический университет, Дрезден
- ^ Гранова Р. (2005) Практика повторного использования сточных вод в Ботсване - проблема для развития водного сектора, Материалы ежегодной конференции BIE - 19–21 октября 2005 г., Габороне, Ботсвана. (Труды в формате компакт-диска)
- ^ «Наша история» . ЭкоСвелл . Проверено 22 апреля 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Вода и санитария» . ЭкоСвелл . Проверено 22 апреля 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Библиотека Альянса устойчивой санитарии, содержащая дополнительную информацию.
- Напорная канализация объясняет принцип работы напорной канализации.
- Кодекс практики - управление сточными водами на месте, Публикация 891.4, июль 2016 г., Агентство по охране окружающей среды, Виктория, Австралия. Архивировано 10 апреля 2017 г. в Wayback Machine , подробный пример практики регулирования децентрализованных систем сточных вод.
