[Alexander]

9. Отходы жизнедеятельности
Создавая систему “дом и участок - единое целое”, мы переходим на принципиально новый уровень развития архитектурно-строительной мысли. Мы не только экономим деньги, время, энергию, другие ресурсы и снижаем антропогенную нагрузку на окружающую среду. Мы рассматриваем дом как искусственную экосистему, обеспечивающую автономное существование. Только такое жилище полностью соответствует принципам устойчивого развития цивилизации.
Экодому нужны только дороги и электричество. Система канализации – автономная.
9.1 Биопереработка органических отходов
Бытовые органические отходы - ценный продукт для производства удобрения. Переработка органических отходов дома (пищевые отходы и отходы из туалета) производится в специальных биореакторах в техническом подполье или на участке методом компостирования с последующей утилизацией на ботанической площадке участка. Испытанные даже в городах дешевые локальные биологические системы утилизации хозбытовых стоков, работающие по принципу замкнутого цикла, не создают проблем ни зимой, ни летом. Площадь таких биоочистных сооружений 200 кв. м и выглядят они, как обычный фруктовый сад и огород.
Неперерабатываемая часть (стекло, пластмасса, металл и др.) разделяются, моются, накапливаются жильцами и сдаются для переработки и вторичного использования на специализированное предприятие.


9.2 Системы канализации

С хозяйственной и санитарной точек зрения предпочтение следует отдать сооружению канализации раздельного типа, при которой выполняется раздельное отведение фекальных (черная вода) и бытовых (серая вода) отходов.
Можно также использовать специальные компостные туалеты и использовать компост как дешевое органическое удобрение. Энергопассивный экодом использует такую локальную пермакультурную биосистему утилизации хозбытовых стоков.Кроме того, местная канализация при правильном устройстве и эксплуатации является также источником органических удобрений (азот, калий, фосфор).
Туалеты с выгребом требуют периодически вывоза отходов ассенизационой машиной, поэтому возможно устройство в доме компостирующего био-туалета, который прямо на месте перерабатывает фекальные отходы в готовое удобрение (компост).
Слыша слово "компостирующий туалет" люди немедленно протестуют утверждая, что мы возвращаемся к использованию "вонючих отхожих мест". Но это совершенно неверно.
Контейнеры компостирующих био-туалетов всех моделей снабжены вытяжной вентиляцией. Вентиляция туалета производится через пьедестал, контейнер и вытяжной стояк, и поэтому запахи в помещении отсутствуют.
Выбор модели зависит от климатической зоны и высоты подвала или подполья. В первую очередь следует учитывать, что для непрерывного процесса компостирования необходима температура не ниже 18°С. Для самостоятельной постройки рекомендуется предельно простой компостирующий био-туалет, который несложно изготовить самостоятельно. Единственным недостатком модели является большая высота (2 м), требующая наличия высокого обогреваемого подвала.
Классический компостирующий биотуалет состоит из:
· большого контейнера (биореактора) в котором происходит процесс компостирования;
· туалетного пьедестала;
· трубы системы вытяжной вентиляции.
Особенности процесса компостирования

Процесс перемешивания содержимого происходит только в барабанных компостирующих био-туалетах. В классическом однокамерном компостере в контейнер после посещения прямо через унитаз можно бросить горсть разрыхлителя (например, стружки), который будет способствовать созданию рыхлой структуры компостируемого материала и обеспечивать доступ воздуха.
Контейнер снабжен вытяжной вентиляцией. Так как вентиляция туалета производится через пьедестал, контейнер и вытяжной стояк, то запахи в помещении отсутствуют. При устройстве вытяжной вентиляции через контейнер компостирующего туалета несложно обеспечить необходимую скорость вентиляционного воздуха устройством вытяжного вентиляционного канала вблизи (или в самом массиве) дымовентиляционного блока для улучшения тяги (подогрев) или установкой небольшого вентилятора мощностью не более 20 Вт.Основная масса отходов преобразуется в углекислый газ и водяной пар и удаляется по каналу вентиляции. Остается лишь небольшое количество разложившихся отходов - перегной (ценное органическое удобрение).
Преимущества

При установке в доме компостирующего (сухого) био-туалета получаем:
· значительную автономию и независимость при сохранении комфорта;
· экономию воды 15000...20000 л/год, которая при использовании смывного туалета попала бы в систему сточных вод;
· защиту системы сточных вод от попадания испражнений, бумаги и даже мочи.
Заключение

Таким образом, компостирующие туалеты:
· могут работать везде;
· преобразуют отходы в ценное сырье - компост;
· уменьшают эксплуатационные затраты;
· значительно снижают расход воды;
· не требуют септиков, фильтрующих колодцев, полей фильтрации;
· не требуют постоянных эксплуатационных расходов;
· не вызывают загрязнения окружающей среды.


9.2.1 Комбинированный контейнерный биотуалет со смывом и фильтрацией стоков

Многие люди имеют устойчивое предубеждение к безводным компостирующим биотуалетам. Поэтому можно использовать совмещенную систему - смывной туалет с малым расходом воды, слив из которого осуществляется в компостирующий биореактор с фильтрующим слоем (фильтр-контейнер).
Профильтрованные стоки направляются в общую систему переработки бытовых стоков (автономную канализацию).
Эта система аналогична двухкамерной системе, с той разницей, что контейнер делается гидроизолированным, а в нижней его части устраивается дренажное устройство с фильтрующим слоем, через которое попадающая в биореактор жидкость просачивается и попадает в септик (систему переработки и фильтрации бытовых стоков). Система делается двухкамерной или с большим набором сменных контейнеров, количество которых определяется, исходя из состава семьи, чтобы было удобно заменять заполненные контейнеры на пустые.

Рис. Комбинированный контейнерный биотуалет со сливным унитазом и фильтрацией стоков.
9.2.2 Однокамерный безводный биотуалет непрерывного действия (Кливус-Мультрум)

Биотуалет Кливус-Мультрум предназначен для непрерывной переработки всех органических отходов жизнедеятельности семьи (пищевые отходы и отходы из туалета). Он представляет собой контейнер наклонного типа с двумя приемными отверстиями - для органических пищевых отходов и туалета. Контейнер оборудован системой аэрации и вытяжки, устроенной таким образом, чтобы вытяжка осуществлялась на коньке дома, а во все остальные отверстия воздух всасывается. Для этой системы важна аэрация, чтобы протекали процессы, характерные для компостирования, а не гниения, соблюдался влажностный режим, а температура поддерживалась в диапазоне 20-40 оС. Эта система на Западе приобретает все большее распространение. Контейнер биотуалета располагается в обогреваемом техническом подполье.
К недостаткам можно отнести то, что для его эффективной работы требуется поддерживать достаточно стабильные условия.



9.2.3 Двухкамерный безводный биотуалет
Двухкамерный биотуалет также используется для переработки всех органических отходов. Эта система более проста в эксплуатации за счет увеличения срока переработки содержимого. В этой системе изготавливается два контейнера большого объема с периодом наполнения до трех лет. В то время как заполняется один контейнер, во втором все это время происходит процесс биологической переработки. Для эффективной работы контейнеры утепляются. В доме такой туалет размещается в техническом подполье с южной стороны и оборудуется системой пассивного обогрева для ускорения процесса компостирования. Если туалет располагается с северной стороны, то рядом с ним размещают воздуховоды от солнечных коллекторов.
Замечания. Объем контейнеров туалета рассчитывают, исходя из состава семьи.




9.2.2 Летние биотуалеты на приусадебном участке

В летнее время люди проводят на участке, занимаются садом и огородом. Поэтому для многих покажется удобным построить летний биотуалет с тремя постоянными контейнерами для компостирования, оборудованные бидэ со сливом воды в почву. Для долговечности контейнеры могут выполняться из бетона. Объем одного контейнера выбирается с тем расчетом, чтобы в течении летнего сезона заполняется экскрементами, зеленой массой и землей (в этом случае в туалете не разводятся мухи). В течении 2х лет содержимое контейнера компостируется и на третий год выгружается на участок.
Традиционно, после заполнения туалета, его передвигают на новое место.
9.2.3 Переработка и утилизация бытовых стоков
В современных домах применяются автономные системы переработки и утилизации стоков, использующие биоинтенсивные методы переработки органики, содержащейся в бытовых стоках. Система переработки стоков может основываться на переработке смешанных стоков или раздельной переработке из разных источников образования стоков. Стоки, содержащие органику: кухонные, серые (ванная, стирка), черные (туалет) могут предварительно раздельно перерабатываться внутри дома и/или поступать в единую систему сбора и переработки на участке с последующим дренированием жидкой части. Накапливающаяся твердая часть в виде биологического ила перерабатывается на участке по мере накопления совместно с твердыми органическими отходами методами компостирования. Выбор варианта системы определяется особенностями естественного ландшафта и пожеланиями хозяина.
Преимущества раздельной очистки стоков серой и черной воды:
· устранение потребности в централизованной канализации и неконтролируемых септиках при многократном использовании всей воды, собранной в дренажных системах.
· сохранение здоровья и окружающей среды;
· существенные сбережения денежных средств.
Между серой водой (вода из ванны, умывальника и душа) и черной водой (вода из смывных туалетов) имеются очень важные различия, зная которые можно применить оптимальные методы очистки серой воды.
Ключевые различия между серой водой и черной водой:
· серая вода содержит азота в 10 раз меньше, чем черная вода (нитриты и нитраты азота - наиболее трудно удаляемые загрязняющие вещества);
· медицина рассматривает черную воду как наиболее существенный источник человеческих патогенов. Отделение серой воды от черной воды значительно понизит опасность, связанную с загрязнением окружающей среды патогенами;
· органические вещества, содержащиеся в серой воде разлагаются намного быстрее, чем содержащиеся в черной воде и для их разложения требуется меньшее количество кислорода;
· серая вода - ценный ресурс, т.к. содержит питательные вещества, которые можно использовать для выращивания декоративных и сельскохозяйственных растений.
·


Рис. Устройство для очистки серой воды.

Для предотвращения застоя воды в основании, имеющем небольшой уклон, на слое полиэтилена, препятствующего проникновению серой воды в почву, находится слой окатанного гравия для обеспечения эффективного дренажа. Пластмассовая противомоскитная сетка предотвращает следующий слой крупного песка от смешивания с гравием. Поверх песка находится 75 см слой богатой гумусом почвы. Глинистые почвы использоваться не должны.

Серую воду направляют в фильтр-жироуловитель и затем сквозь 75 см слой почвы.
В холодном климате обязательно, чтобы это первое устройство находилось внутри дома для круглогодичной работы си,стемы очистки воды. Корни растений насыщают воду кислородом.
Затем вода направляется сквозь фильтр из торфяного мха и угольный фильтр (помогает устранить запахи). Прошедшая очистку вода используется для хозяйственных целей. Она может иметь легкий запах сероводорода, пока растения в устройстве не образуют достаточную корневую систему. В течение первых 6...8 месяцев небольшое количество хлора устранит этот запах.


9.3.1. Простейшая система накопительного типа

Простейшая система утилизации всех типов стоков осуществляется в специальной подземной емкости достаточного объема. Система представляет собой гидроизолированный (дно и стенки) котлован на приусадебном участке, заполненный гравием и песком. Сверху он засыпан грунтом, аналогично любой другой дренажной системе, в которую сливаются все стоки. В грунт над этой дренажной зоной высаживается растительность, способная за вегетационный период выкачать из него воду. Эта система используется для слива только зимой. Летом стоки отводятся в почвенные фильтры, которые будут описаны ниже. Чтобы система не забивалась, стоки предварительно направляются в отстойник для отделения грубой фракции.

Рис. 1 Простейшая система накопительного типа с утилизацией смешанных стоков.
9.3.2. Система раздельной очистки бытовых сточных вод с использованием компостирующего биотуалета

В этой системе используется безводный биотуалет и для обработки остаются только стоки из кухни, постирочной, ванной и бидэ. Стоки из этих источников объединяются в усовершенствованном септике (объединение септика и биофильтра-усреднителя) с последующим пропуском воды через фильтрующие траншеи, расположенные ниже зоны промерзания. Затем они направляются в накопительный резервуар (пруд), если рельеф позволяет его построить. Септик необходимо располагать в обогреваемом техническом подполье.

Рис.2 Система раздельной очистки бытовых сточных вод с использованием компостирующего биотуалета.
9.3.3. Система раздельной очистки бытовых сточных вод с использованием смывного туалета

В отличие от системы с безводным компостирующим биотуалетом, здесь применяется смывной туалет с малым расходом воды. Слив из туалета осуществляется в биофильтр-отстойник, где оседает и подвергается переработке большая часть органических частиц. Сюда же попадают пищевые отходы с кухни. Один раз в 2-3 года биофильтр нужно чистить от переработанного ила. Ил перемешивается с компостом и вносится в почву под непищевые культуры. (Биофильтр - отстойник можно заменить фильтрующей камерой со сменными контейнерами, но чистят ее чаще.) Еще одним дополнением системы является то, что стоки из ванной, душа пропускаются через механический песчаный фильтр и направляются в бачок смывного унитаза для повторного использования.

Рис. 3 Система раздельной очистки бытовых сточных вод с использованием смывного туалета.



Рис.4. Варианты системы вторичного использования воды из ванной для смывных туалетов.
9.3.4. Основные элементы систем переработки и утилизации стоков

Система для повторного использования воды
Количество воды, используемое в смывных туалетах на одного человека немного меньше, чем он использует в ванной и душе (23 % и 18 %). Поэтому целесообразно вторичное использование для туалета воды из ванной и душа. Это приводит к снижению потребления воды на 18 %. Система состоит из двух емкостей - буферного накопителя, куда стоки из ванной попадают самотеком с предварительной очисткой через механический песчаный фильтр, и сливного бачка унитаза, в который стоки закачиваются с помощью насоса. Бачок делается существенно больше, чем обычный, а слив дозируется.
Замечание. Система должна быть так устроена, чтобы стоки не застаивались. Эта конструкция должна быть удобна для промывки и профилактики.
9.3.5. Жироуловитель

В бытовых стоках содержится много жиров. Поэтому, чтобы в трубах и других элементах конструкции системы переработки стоков на стенках не откладывался жир на, входе в систему устанавливается жироуловитель. Как правило, он устанавливается перед септиком и предназначен для отделения жиров из сточных вод. Жироуловитель - это устройство, имеющее простую и удобную для профилактической очистки конструкцию (Рис. 5.). Устройство состоит из грязеуловителя и собственно жироуловителя.

Рис.5. Жироуловитель.


9.3.6. Фильтр для стоков от стиральной машины

Фильтр для стоков стиральной машины предназначен для отделения частиц одежды, жиров, пыли и др. компонентов при стирке грязной одежды. Фильтр должен быть простой, быстрозаменяемый. Песок из фильтра утилизируется на биоботанической площадке.

Рис. 6. Фильтр для стоков от стиральной машины.
9.3.7. Эффективный септик, совмещенный с фильтром

Главным элементом двух последних систем очистки стоков является трехкамерный септик, совмещенный с фильтром, расположенный в техническом подполье. Септик обеспечивает накопление стоков и медленное их движение и эффективную очистку. Для каждого расхода стоков, подбирается объем септика (3-5 м. куб.). Температура в септике должна быть такой, чтобы обеспечивать стабильную работу микрофауны и максимально возможную очистку. Целесообразно дополнить септик на выходе камерой с отсорбирующим материалом (например, цеолит или другие аналогичные материалы), чтобы в дренажную систему попадали максимально очищенные стоки. Летом роль фильтра выполняет почва.
Рис. 7. Эффективный трехкамерный септик.

Замечание. Если система используется для очистки только серых стоков, то ее размеры могут быть уменьшены на 30 - 40 %. Компостирующий биотуалет существенно упрощает обработку бытовых стоков. Также, как и биотуалет, септик лучше всего располагать в отапливаемом техническом подполье. С этой целью в проекте экодома предусматривается солнечный обогрев септика. Септик должен быть удобно расположен для обслуживания, которое сводится к очистке и удалению осадков.


9.3.8. Фильтрующая траншея

Когда стоки обработались в септике и прошли через фильтр, они направляются в фильтрующую траншею. Траншея устраивается так, чтобы после прохождения через нее вода выходила в накопительный объем (пруд).
Устройство фильтрующей траншеи традиционно (Рис. 8). Для дома устраиваются две траншеи: зимняя и летняя. В зимнем варианте дренажная траншея закладывается ниже глубины промерзания грунта. Летняя траншея - поверхностная и может сочетаться с почвенным фильтром. Если стоки направить в почвенный фильтр без обработки в септике и фильтре, то в почвенном фильтре будут возникать специфические запахи.
Рис. 8. Фильтрующая траншея.

9.3.9. Фильтрующая кассета

Фильтрующая кассета представляет собой подземную воздушную полость, накрытую сверху ребристой железобетонной плитой, в которую вставлены вытяжные трубы, обеспечивающие вентиляцию полости, чтобы в ней протекал аэробный процесс (Рис. 12.9.). В нижней части полости, на границе с грунтом, укладывается сначала песок, а над ним гравий. Такие системы используются на слабофильтрующих грунтах. Объем фильтрующей кассеты рассчитывается под объемы стоков от дома. Для дома фильтрующая кассета применяется для сброса стоков в зимнее время.

Рис. 9. Фильтрующая кассета.
9.3.10. Механический фильтр после душа и ванной

Вода после ванной, душа, полоскания белья (кроме постирочной воды с моющими веществами) содержат достаточно мало разных органических взвесей и поэтому, после простого фильтрования, ее можно использовать вторично в смывных туалетах, а летом ее избыток может использоваться для полива. Это устройство входит в состав системы обработки и утилизации стоков, в которой используется смывной туалет. Устройство механического фильтра простое, с легко заменяемым песчаным фильтром (Рис. 12.4).
Замечание. Фильтр делается небольшого размера. Его задача - отделить органическую часть стоков и обеспечить необходимое количество воды для смывных бачков в туалетах.
9.3.11. Почвенно-песчаный фильтр

Летом для утилизации воды можно, в качестве предварительного очистного сооружения пред накопительным прудом, использовать песчано-почвенный фильтр (Рис. 11). Сточные воды фильтруется не в траншее, а в специально насыпанном слое песка на поверхности почвы, внутрь которого подается сточная вода. Профильтрованная вода просачивается через песок в почву и, просачиваясь через почвенный слой, доочищается в нем.

Рис. 11. Почвенно-песчаный фильтр.
9.3.12. Ботаническая площадка

Сточная вода из септика попадает в фильтрующие траншеи и, проходя через них, попадает в пруд. Для повышения качества очистки стоков ее предварительно можно пропустить через ботаническую площадку (Рис. 12.). Устройство ботанической площадки на любом типе грунта включают гидроизоляцию, гравий, трубу для подвода сточной воды, сбор очищенной воды и направление ее в накопительный пруд.

Рис. 12. Ботаническая площадка.
13. Накопительный пруд

Летние стоки обычно больше, чем зимние. Кроме того, очищенную и профильтрованную воду можно доочищать в накопительных прудах (или, если не будет хватать стоков, в заболоченном месте). Кроме сточных вод в этот пруд будут отводиться поверхностные стоки, а весной источником воды будет снег. В этом небольшом пруду может оставаться вода, сохранившаяся с предыдущего года.
Очистка стоков в биопруде будет осуществляться путем естественного развития растительности и за счет высаживания водных гиацинтов. Осенью пруд очищается от растительности, которая используется на производство компоста. Для создания пруда необходимо использовать рельеф и строить его в низких местах, рассчитывая объем этого искусственного водоема с тем, чтобы стоки сохранялись в нем (примерно 100 м3). Для исключения загнивания воды в пруде необходимо устроить небольшой фонтан, работающий от солнечной батареи (аналогично системе вентиляции в воздушной системе солнечного обогрева).

Рис. 13. Накопительный пруд.