Автор:
Crocus
Це стаття є продовженням статті про екодома. У ній розглянуті питання водопостачання та водопідготовки води. Розглянуто способи утилізації твердих і рідких побутових відходів. Описаний спосіб одержання природного газу в біогазовій установці.
Зміст: (приховати)
Водопостачання экодомаУтилизация твердих побутових відходів
Водопостачання екобудинки
Що робити, якщо житло знаходиться в районі, де немає централізованого водопостачання, а наявна в довколишніх водоймах не відповідає санітарним нормам. І в цьому випадку на допомогу приходить кавітація. Звичайно це не єдиний спосіб знезараження води.
Розглянемо основні методи знезараження води
Існують безліч різних методів знищення мікроорганізмів. Самим поширеним на території СНД є хлорування води. Більш високотехнологічним способом обробки води і отримав поширення за кордоном, є озонування. Також воду піддають впливу ультрафіолетових променів і ультразвуку. Відомий також метод дезінфекції води із застосуванням йодовмісних сполук, тобто йодування води. Ну і, звичайно ж, старе добре кип’ятіння. Варто розглянути хоча б деякі переваги і недоліки вказаних методів знезараження води, щоб пояснити вибір на користь кавітації.
Хлорування води
Метод хлорування води, хоча і є найбільш поширеним в нашій країні і цілком успішно справляється із завданням дезінфекції води, все ж до екологічно чистим не відноситься. І звичайно всім знайомий запах хлорованої води. Але неприємний запах це далеко на найстрашніше наслідок даного процесу. Мабуть, головним аргументом проти цього методу є мимовільний синтез нових речовин, які часто навіть більш токсичні вихідних. До того ж при хлоруванні спороутворюючі бактерії не знищуються.
Озонування води
Озонування є кращим методом знезараження води. Озон, проникаючи через клітинні мембрани, окисляє органічні речовини бактеріальної клітини, тим самим приводячи її до загибелі. Вода при цьому не забруднена додатковими хімічними елементами і володіє найкращими органолептичними властивостями. Однак складність отримання озону, пов’язана з витратою великих кількостей електричної енергії високої частоти і високої напруги, що не сприяє широкому поширенню цього методу обробки води. Крім того що озоно-повітряна суміш, в якій міститься понад 10% озону вибухонебезпечна, сам озон є токсичним. Ситуація ускладнюється підвищеною корозійною активністю озону, що знижує термін служби установок і трубопроводів.
Ультрафіолетове знезаражування води
Процес знезараження води ультрафіолетовим випромінюванням не вимагає застосування будь-яких дезінфікуючих розчинів і реагентів. Даний метод заснований на дії ультрафіолетових променів бактерицидної області (з довжиною хвилі 200-300 нм) на білкові колоїди і ферменти протоплазми клітин мікроорганізмів, що і призводить до загибелі останніх. Ефективність цього способу залежить від кількості поданої бактерицидної енергії, наявності суспензії, кількості мікроорганізмів і їх морфологічних і фізіологічних особливостей, а також від оптичної щільності води, тобто її здатності поглинати випромінювання. Як наслідок, цей метод неможливо застосовувати для знезаражування води з підвищеною мутністю і кольоровістю. При цьому оброблена в таких установках вода не змінює своїх фізичних і хімічних властивостей, а витрати на опромінення не перевищують витрат на хлорування. Ще слід згадати про ртутних лампах, які служать джерелом ультрафіолетових променів, адже їх необхідно регулярно міняти (ресурс ламп не перевищує 12000 год). А процес утилізації цих ламп екологічно чистим не назвеш.
Знезараження води ультразвуком
Ультразвукова обробка води є перспективним напрямком в знезараженні води, проте не отримала ще розповсюдження. Знезаражувальних ефект забезпечується ультразвуковою кавітацією, яка виникає при поширенні ультразвуку у воді, навколо об’єктів, що знаходяться в ній і мають іншу щільність. На даний момент цей метод в промислових масштабах не застосовується, але досить широко використовується при дезінфекції хірургічних інструментів в спеціалізованих установках.
Йодування води
Мабуть, ще менше поширення отримав метод очищення води йодовмісними сполуками. Причиною тому низька розчинність йоду у воді. Хоча існують різні препарати для очищення води в похідних умовах. Є відомості, що такі препарати є найбільш ефективним для очищення води в польових умовах. У той же час йодування часто застосовується при очищенні води в басейнах.
Очевидно про термічному методі обробки води, т. е. про кип’ятінні, не варто вести мову, оскільки про нього знає будь-який школяр.
Гідродинамічний метод знезараження води
Дезінфікуючий ефект при цьому забезпечується кавітацією, як і в ультразвукових установках. Розрізняються способи отримання кавітації. Тут має місце гідродинамічна кавітація, як і в теплогенераторах. Хтось напевно запитає, а яка різниця? Адже кавітація виникає в обох випадках. А різниця в продуктивності. Гідродинамічні установки дозволяють займатися знезаражуванням води у промислових масштабах. Крім знезаражуючого ефекту кавітація сприяє і більш якісного усунення шкідливих хімічних елементів. До того ж вода після обробки даних установках краще засвоюється клітинами організму і має приємний смак. Ми використовували установку для знезараження та очищення води «Waterbotruff 7,5 A». Даний пристрій дозволяє брати воду для очищення безпосередньо з верхніх шарів водойми. Єдиною умовою буде відсутність у воді великої кількості великих зважених часток і мулу, оскільки це призведе до швидкого засмічення вхідного фільтра і частою його чищенні. Переконатися в тому, що працездатність даних установок не залежить від прозорості вихідної води, ви можете, глянувши на малюнок
Результат роботи установки знезараження води
На фото зображена робота такої установки на міжнародній виставці в Ганновері. Для показової роботи установки була взята вода з міської очисної системи міста Ганновера. Ви можете переконатися в повній працездатності даної технології. Хоча цей експеримент не говорить про те, що для регулярного виробництва води можна брати каналізаційні стоки. Та й навряд чи хто-небудь захоче пити таку воду, хоча на виставці відвідувачі пили цю воду, і ніхто не скаржився на неприємний смак або запах. На наступному фото результати нашого експерименту з перевірки працездатності даної установки.
Результат наших випробувань установки
В цьому випадку в якості вихідної бралася вода з місцевої річки. І знову установка прекрасно впоралася з поставленим завданням. Цей варіант встановлення є абсолютно реальним. На фото видно, що у вихідній воді велику кількість зважених часток. Це звичайно не проблема. Але у разі постійного використання такої води, рекомендується перед очищенням провести процедуру освітлення. Для цього достатньо закачати воду в ємність і дати їй відстоятися деякий час. У обеззаражувачі вода в даному випадку буде надходити вже з цієї ємності. Забір води також повинен проводитися з верхніх шарів. Це значно збільшить інтервали між чистками вхідного фільтра. Нам рекомендували промивати вхідний фільтр приблизно раз на шість місяців. Для забезпечення двох будинків питною водою вистачило лише одного обеззараживателя, т. до. його продуктивність становить 500 л/год. Такої кількості води звичайно не треба щогодини, тому для економії електроенергії та збільшення ресурсу фільтруючих елементів ми застосували ємність для накопичення питної води. Працює дана установка наступним чином. Вихідна вода (з водойми або ємності) проходячи через фільтр грубої очистки і пластинчастий теплообмінник, надходить у гідродинамічний контур. Гідродинамічний контур виконує ту ж функцію, що і кавітатор в теплогенераторі. Оброблена кавітацією вода знову надходить у пластинчастий теплообмінник, де частково охолоджується і підігріває, що входить в контур воду. Після цього вода остаточно охолоджується в конденсаторі охолодження і надходить додаткову фільтрацію. Насос закачує, показаний на схемі, служить для заповнення контуру водою при першому пуску установки, що дозволяє значно збільшити термін служби основного насоса. Комбінація фільтрів тонкого очищення, а також необхідність встановлення засипного фільтра визначається після аналізу вихідної води. У нашому випадку виявилося достатнім встановити один фільтр тонкої очистки з поліпропіленовим картриджем і один з вугільно-срібним картриджем. Засипний фільтр нам не знадобився, що знизило вартість обеззаражевателя майже на 1200 €. Нижче показана принципова схема даної установки. Сама установка показана на рис.17 Таким чином, для монтажу теплогенератора не треба володіти якимись особливими знаннями. Підключити установку може будь-яка людина з навичками сантехніка та електрик. Лише для постановки пристрою на гарантійне обслуговування перший пуск повинні зробити фахівці фірми постачальника.
Схема установки знезараження води
Наведемо також технічні характеристики даної установки.
- Напруга, В 380
- Частота електроживлення, Гц 50
- Споживана потужність, кВт 7,5
- Продуктивність установки, л/год 500
Габаритні розміри:
- висота, мм 1660
- ширина, мм 1260
- глибина, мм 710
- Маса, кг 390
Установка для знезараження та очищення води
Примітка: У Росії, за договором з Нафтовою компанією «Лукойл» («Лукойл-Северо-Западнефтепродукт» р. Санкт-Петербург), протягом 9 місяців в 2007 році були проведені пілотні випробування таких установок і теплогенераторів, з метою їх використання для опалення і постачання питною водою на автозаправних станціях, які розташовані в місцях, де відсутнє централізоване водопостачання. Випробування показали високу ефективність роботи установок: 40 – 50% економії електроенергії і 100%-ву очищення і знезараження води з свердловин. Як приклад: кількість заліза у вихідній воді зменшилася в 600 разів і досягло норми.
Утилізація відходів
Утилізація твердих побутових відходів
Залишилося питання утилізації відходів. Але це, як виявилося, питання більше організаційний, ніж технічний. Всі відходи сортуються і накопичуються окремо. Всі так звані тверді побутові відходи мають приблизно такий склад:
- Харчові відходи…………….25%
- Скло……………………….2%
- Метал………………………10%
- Пластмаса …………………5%
- Папір і деревина………..23%
- Інше…………………..25%
Найменше проблем з металобрухтом. Його приїжджають і забирають збирачі металів. Найбільше проблем з пластмасою. Її доводиться складувати окремо і вивозити на пункт прийому. Як бачимо з таблиці велика частина відходів — це харчові відходи. Вони йдуть на корм худобі і домашнім тваринам на найближчу свиноферму. А інші органічні відходи закладаються в компостні ями. У планах на наступний рік закладено будівництво двох установок по виробництву біопалива, куди будуть закладатися всі органічні відходи. Що ж таке біогазова установка? В біогазової становке йде переробка біомаси в біогаз, який можна буде використовувати для приготування їжі.
Біогазова установка
Зараз ведеться розробка проекту біогазової установки, яка буде встановлена на свинофермі в 20 км від селища. Установка буде забезпечувати ферму природним газом, теплом, а в перспективі і електроенергією. Можливо, і наші будинки будуть харчуватися електроенергією, що виробляється на цьому комплексі. Це ідеальне місце для утилізації органічних відходів. Як же влаштована біогазова установка? Я покажу приблизний вигляд біогазової установки на рис. 16. Можливо у майбутніх розробках конструкція буде дещо змінено, але принцип дії залишиться таким же. Серцем установки є ферментатор, який розташований в ямі поз.1 2х2х2,5 м (об’єм приблизно 18 м3), зсередини яму вкривають покрівельним залізом. Внутрішня поверхня ферментатора заливають бітумом. Зовні ферментатора зроблена бетонна канавка поз 5 завглибшки 1 м. Вона виконує функцію гідрозатвори. Зверху установку закриває металевий дзвін поз.2, висотою 2,5 м — із сталевого листа. При гнитті органічних речовин без доступу кисню утворюється біогаз. До його складу входять метан 55-70% і вуглекислий газ 28-43% та інші гази. З 1 кг органічної речовини, можна виробляти 0,18 кг метану, 0,32 кг вуглекислого газу, 0,2 кг води і 0,3 кг сухих речовин. Біогаз збирається у верхній його частині і через газовий затвор поз.3 по трубці поз. 4 виходить на компресор.
Приклад біогазового генератора
З допомогою компресора під тиском закачують в балони, де він і зберігається. Кількість виділюваного газу залежить від температури. З підвищенням температури кількість виділюваного газу збільшується, а оптимальною температурою вважається 35° С. Крім цього, велику роль відіграє склад сировини. Воно повинно містити велику кількість води. Бажано, щоб середа була нейтральною і без речовин, що заважають дії бактерій: наприклад, мила, пральних порошків, антибіотиків. Біомасу необхідно регулярно перемішувати, мінімум 1 раз на добу, а оптимально 6 разів. Звідси випливають вимоги до хорошою тепло і гідроізоляції ферментатора. Для підігріву біомаси ми плануємо використовуємо частина води, що використовується для обігріву будинку. Розрахункова продуктивність такої установки становить 25-30 м3 газу на добу. В таблиці представлена продуктивність біогазової установки при різних об’ємах біореактора.
Продуктивність биогенератора при різних об’ємах ферментатора
Іноді при використання в якості сировини суміші різних органічних речовин виробляється більше біогазу, ніж при завантаженні ферментатора одним з компонентів. рекомендується трохи зменшувати вологість сировини взимку (до 88-90%) і підвищувати влітку (92 — 94%). Вода, яку використовують для розведення, повинна бути теплою (бажано 35-40°). Сировину необхідно подавати порціями, як мінімум один раз в добу. Ферментатор виробляє біогаз, який містить більше 60% вуглекислого газу і тому не горить. Його видаляють в атмосферу, але вже через 1-3 дні біоустановка почне функціонувати нормально.
Утилізація рідких побутових відходів
Утилізація рідких побутових відходів найбільш дорога частина екології будинку але від того, як вона реалізована буде залежати комфортна атмосфера вашого проживання.
В процесі життєдіяльності людини, в середньому, дорослій людині необхідно близько 250л води в добу. Ми вмивалися, миємо посуд, проводимо прибирання, перемо одяг. Плануючи такий витрата води, ми зобов’язані були вирішити питання її каналізації. Через високий рівень ґрунтових вод, нам довелося відмовитися від вигрібної ями. І знову на допомогу прийшли сучасні технології.Схема роботи каналізації наведена на рис. 24 Вся вода споживається в будинку по каналізаційних трубах потрапляє в спеціальний резервуар,де проходить спеціальну обробку.
Ми скористалися трикамерним баком септиком з поліетилену з біофільтром
Трикамерний бак септик для утилізації рідких побутових відходів
Його обсяг 2500 л, розрахований на 4-5 чоловік користувачів. Діаметр 1200 мм довжина 2520 мм, товщина стінки 12 мм Така система дозволяє провести очищення стічних вод наших будинків без централізованої каналізації.
Пристрій бака представлено на рис.23 Котлован для ємності ми вирили і обладнали самі. Його розміри: ширина 1400 довжина 3000 глибина 2000. т. к. з боків ємності має бути простір не менш 200мм. На дно котловану була насипана бетонна подушка товщиною 200мм. Установку і монтаж ємностей проводила спеціалізована монтажна організація, для того щоб взяти її на гарантійне обслуговування. Перед початком монтажу вони переконалися у відсутності пошкоджень на ємності. З-за високого рівня грунтових вод (для запобігання видавлювання) ємність довелося жорстко прикріпити до бетонної плити за допомогою бандажних тросів. Засипку до рівня грунту проводили сумішшю піску з цементом (в пропорції 5:1). Через кожні 20 см трамбували кожен шар. Ємність поступово заповнювали водою, рівень води повинен перевищувати рівень засипання не менше ніж на 20 см та не більше ніж на 1м.
Пристрій септика бака
Бак септик -це трикамерна ємність з поліетилену, в яку повільно надходять стічні води. Зважені вешества осідають на дно ємності, де відбувається процес анаеробного розпаду, після чого осад гідролізується.
Повна схема каналізації
Повна схема каналізації будинку
Проходячи через три камери септика, від води відокремлюється зваж і осад, а очищена вода відводиться на фільтраційну майданчик. За септиком необхідний догляд. Один раз на рік слід видаляти з септика утворюється осад.
Для переробки, вміст септика додається спеціальний біопрепарат,
містить спеціальні бактерії. Ці бактерії і продукти їх переробки, екологічно чисті і нешкідливі для людини. При постійному використанні такого препарату, зникає неприємний запах, який приваблює мух і інших комах, застосування препарату добре впливає на роботу дренажної системи. При цьому переробляються відкладення, що утворюються на поверхні каналізаційних труб.
Після застосування біопрепарату вміст септиків перетворюється в рідину, придатну для поливу рослин на садово-городній ділянці, і нейтральний за хімічним складом та запаху гранульований осад, за кількістю не перевищує 3 % загального обсягу переробленого матеріалу, який розчиняється у воді.
Для ефективної роботи препарату потрібно забезпечити доступ повітря, для цього в кришці бака передбачено отвір діаметром 10 мм.
Примітка:Препарат хороший тим, що дозволяє переробляти відходи, навіть після використання побутових миючих засобів і хлоромістких продуктів. Єдине обмеження при використанні: не виробляти прання за 24 години до, а також 24 години після затоки препарату.
Але подальше використання побутових миючих і пральних засобів не обмежується так як дані бактерії адаптовані до хлоросодержащие засобів, які застосовуються в побуті.
При цьому необхідно стежити, щоб вміст септика було повністю покрито шаром води не менше 20 мм, так як біопрепарат здатний переробляти продукти життєдіяльності людини тільки у водному середовищі.
Вартість такого бака приблизно 1200€, не рахуючи вартості додаткових аксесуарів ( горловини і кришки).
Вартість пачки такого препарату не більше 1,5€.
Кошторис витрат
На завершення, хотілося б розповісти про вартість такого диво-будинку.
Найдорожчими елементами в системі забезпечення будинків теплом і питною водою природно опинилися теплогенератор і обеззаражувачі. Вартість першого склала 5380€, другого — 11230 €. Бойлер непрямого нагріву нам обійшовся в 1152 €, а бак накопичувач для системи опалення – 438 €. Ємність для питної води обійшлася в 185 €. Тепла підлога для двох будинків коштував 5100 €. Про інших статтях витрат я писав раніше.
У цій статті я описав, як забезпечити достатній рівень комфорту при обмежених матеріальних ресурсах, не завдаючи шкоди навколишньому середовищу.
Але це ще не все. Виявляється, можна, при достатньому рівні капіталовкладень, не тільки забезпечити свій будинок енергією, але і продавати її надлишки.
Але це вже — тема наступної статті.
