Это статья является продолжением статьи об экодоме. В ней рассмотрены вопросы водоснабжения и водоподготовки воды. Рассмотрены способы утилизации твердых и жидких бытовых отходов. Описан способ получения природного газа в биогазовой установке.

Водоснабжение экодома

Что делать, если жилище находится в районе, где нет централизованного водоснабжения, а имеющаяся в близлежащих водоемах не соответствует санитарным нормам. И в этом случае на помощь приходит кавитация. Конечно это не единственный способ обеззараживания воды.

Рассмотрим основные методы обеззараживания воды

Существуют множество различных методов уничтожения микроорганизмов. Самым распространенным на территории СНГ является хлорирование воды. Более высокотехнологичным способом обработки воды и получившим распространение за рубежом, является озонирование. Также воду подвергают воздействию ультрафиолетовых лучей и ультразвука. Известен также метод дезинфекции воды с применением йодсодержащих соединений, т.е. йодирование воды. Ну и, конечно же, старое доброе кипячение. Стоит рассмотреть хотя бы некоторые достоинства и недостатки указанных методов обеззараживания воды, чтобы объяснить выбор в пользу кавитации.

Хлорирование воды

Метод хлорирования воды, хотя и является наиболее распространенным в нашей стране и вполне успешно справляется с задачей дезинфекции воды, все же к экологически чистым не относится. И конечно всем знаком запах хлорированной воды. Но неприятный запах это далеко на самое страшное последствие данного процесса. Пожалуй, главным аргументом против этого метода является непроизвольный синтез новых веществ, которые часто даже более токсичны исходных. К тому же при хлорировании спорообразующие бактерии не уничтожаются.

Озонирование воды

Озонирование является более предпочтительным методом обеззараживания воды. Озон, проникая через клеточные мембраны, окисляет органические вещества бактериальной клетки, тем самым приводя ее к гибели. Вода при этом не загрязнена дополнительными химическими элементами и обладает лучшими органолептическими свойствами. Однако сложность получения озона, связанная с затратой больших количеств электроэнергии высокой частоты и высокого напряжения, не способствует широкому распространению данного метода обработки воды. Помимо того что озоно-воздушная смесь, в которой содержится более 10% озона взрывоопасна, сам озон является токсичным. Ситуация усложняется повышенной коррозионной активностью озона, снижающей срок службы установок и трубопроводов.

Ультрафиолетовое обеззараживание воды

Процесс обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением не требует применения каких-либо дезинфицирующих растворов и реагентов. Данный метод основан на воздействии ультрафиолетовых лучей бактерицидной области (с длиной волны 200-300 нм) на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы клеток микроорганизмов, что и приводит к гибели последних. Эффективность этого способа зависит от количества поданной бактерицидной энергии, наличия взвеси, количества микроорганизмов и их морфологических и физиологических особенностей, а также от оптической плотности воды, т.е. ее способности поглощать излучение. Как следствие, данный метод невозможно применять для обеззараживания воды с повышенной мутностью и цветностью. При этом обработанная в таких установках вода не меняет своих физических и химических свойств, а затраты на облучение не превышают затрат на хлорирование. Еще следует упомянуть о ртутных лампах, которые служат источником ультрафиолетовых лучей, ведь их необходимо регулярно менять (ресурс ламп не превышает 12000 ч). А процесс утилизации этих ламп экологически чистым не назовешь.

Обеззараживание воды ультразвуком

Ультразвуковая обработка воды является перспективным направлением в обеззараживании воды, однако не получила еще распространения. Обеззараживающих эффект обеспечивается ультразвуковой кавитацией, которая возникает при распространении ультразвука в воде, вокруг объектов, находящихся в ней и имеющих другую плотность. На данный момент этот метод в промышленных масштабах не применяется, но довольно широко используется при дезинфекции хирургических инструментов в специализированных установках.

Йодирование воды

Пожалуй, еще меньшее распространение получил метод очистки воды йодсодержащими соединениями. Причиной тому низкая растворимость йода в воде. Хотя существуют различные препараты для очистки воды в походных условиях. Есть сведения, что такие препараты являются наиболее эффективным для очистки воды в полевых условиях. В то же время йодирование часто применяется при очистке воды в бассейнах.

Очевидно о термическом методе обработке воды, т.е. о кипячении, не стоит вести речь, т.к. о нем знает любой школьник.

Гидродинамический метод обеззараживания воды

Дезинфицирующий эффект при этом обеспечивается кавитацией, как и в ультразвуковых установках. Различаются способы получения кавитации. Здесь имеет место гидродинамическая кавитация, как и в теплогенераторах. Кто-то наверняка спросит, а какая разница? Ведь кавитация возникает в обоих случаях. А разница в производительности. Гидродинамические установки позволяют заниматься обеззараживанием воды в промышленных масштабах. Помимо обеззараживающего эффекта кавитация содействует и более качественному устранению вредных химических элементов. К тому же вода после обработки в данных установках лучше усваивается клетками организма и имеет приятный вкус. Мы использовали установку для обеззараживания и очистки воды «Waterbotruff 7,5A». Данное устройство позволяет брать воду для очистки непосредственно из верхних слоев водоема. Единственным условием будет отсутствие в воде большого количества крупных взвешенных частиц и ила, т.к. это приведет к быстрому засорению входного фильтра и частой его чистке. Убедиться в том, что работоспособность данных установок не зависит от прозрачности исходной воды, вы можете, взглянув на рисунок

Результат работы установки по обеззараживанию воды

На фото изображена работа такой установки на международной выставке Ганновере. Для показательной работы установки была взята вода из городской очистительной системы города Ганновера. Вы можете убедиться в полной работоспособности данной технологии. Хотя этот эксперимент не говорит о том, что для регулярного производства воды можно брать канализационные стоки. Да и вряд ли кто-либо захочет пить такую воду, хотя на выставке посетители пили эту воду, и никто не жаловался на неприятный вкус или запах. На следующем фото результаты нашего собственного эксперимента по проверке работоспособности данной установки.

Результат наших испытаний установки

В этом случае в качестве исходной бралась вода из местной реки. И снова установка прекрасно справилась с поставленной задачей. Этот вариант работы установки является абсолютно реальным. На фото видно, что в исходной воде большое количество взвешенных частиц. Это конечно не проблема. Но в случае постоянного использования такой воды, рекомендуется перед очисткой провести процедуру осветления. Для этого достаточно воду закачать в емкость и дать ей отстояться некоторое время. В обеззараживатель вода в данном случае будет поступать уже из этой емкости. Забор воды также должен производиться из верхних слоев. Это значительно увеличит интервалы между чистками входного фильтра. Нам рекомендовали промывать входной фильтр примерно раз в шесть месяцев. Для обеспечения двух домов питьевой водой хватило лишь одного обеззараживателя, т.к. его производительность составляет 500 л/ч. Такого количества воды естественно не надо ежечасно, поэтому для экономии электроэнергии и увеличения ресурса фильтрующих элементов мы применили емкость для накопления питьевой воды. Работает данная установка следующим образом. Исходная вода (из водоема или емкости) проходя через фильтр грубой очистки и пластинчатый теплообменник, поступает в гидродинамический контур. Гидродинамический контур выполняет ту же функцию что и кавитатор в теплогенераторе. Обработанная кавитацией вода снова поступает в пластинчатый теплообменник, где частично охлаждается и подогревает, входящую в контур воду. После этого вода окончательно охлаждается в конденсаторе охлаждения и поступает дополнительную фильтрацию. Закачивающий насос, показанный на схеме, служит для заполнения контура водой при первом пуске установки, что позволяет значительно увеличить срок службы основного насоса. Комбинация фильтров тонкой очистки, а также необходимость установки засыпного фильтра определяется после анализа исходной воды. В нашем случае оказалось достаточным установить один фильтр тонкой очистки с полипропиленовым картриджем и один с угольно-серебряным картриджем. Засыпной фильтр нам не понадобился, что снизило стоимость обеззаражевателя почти на 1200 €. Ниже показана принципиальная схема данной установки. Сама установка показана на рис.17 Таким образом, для монтажа теплогенератора не надо обладать какими-то особенными знаниями. Подключить установку может любой человек с навыками сантехника и электрик. Лишь для постановки устройства на гарантийное обслуживание первый пуск должны произвести специалисты фирмы поставщика.

Схема установки по обеззараживанию воды

1. Центробежный насос
2. Контур гидродинамический
3. Закачивающий насос
4. Теплообменник пластинчатый
5. Конденсатор охлаждения
6. Клапан электромагнитный
7. Вентиль
8. Фильтр грубой очистки (входной)
9. Засыпной фильтр (опционально)
10. Фильтр тонкой очистки
11. Фильтр тонкой очистки
12. Источник исходной воды
13. Емкость с обеззараженной питьевой водой

Приведем также технические характеристики данной установки.

• Напряжение, В 380
• Частота электропитания, Гц 50
• Потребляемая мощность, кВт 7,5
• Производительность установки, л/ч 500

Габаритные размеры:

• высота, мм 1660
• ширина, мм 1260
• глубина, мм 710
• Масса, кг 390

Установка для обеззараживания и очистки воды

Примечание: В России, по договору с Нефтяной компанией «Лукойл» («Лукойл-Северо-Западнефтепродукт» г. Санкт-Петербург), в течении 9 месяцев в 2007 году были проведены пилотные испытания таких установок и теплогенераторов, с целью их использования для отопления и снабжения питьевой водой на автозаправочных станциях, которые расположены в местах, где отсутствует централизованное водоснабжение. Испытания показали высокую эффективность работы установок: 40 – 50% экономии электроэнергии и 100%-ную очистку и обеззараживание воды из скважин. Как пример: количество железа в исходной воде уменьшилось в 600 раз и достигло нормы.

Утилизация отходов

Утилизация твердых бытовых отходов

Остался вопрос утилизации отходов. Но это, как оказалось, вопрос больше организационный, чем технический. Все отходы сортируются и накапливаются отдельно. Все так называемые твердые бытовые отходы имеют примерно такой состав:

• Пищевые отходы................25%
• Стекло............................2%
• Металл...........................10%

• Пластмасса .....................5%
• Бумага и древесина...........23%
• Остальное.......................25%

Меньше всего проблем с металлоломом. Его приезжают и забирают сборщики металлов. Больше всего проблем с пластмассой. Ее приходится складировать отдельно и вывозить на пункт приема. Как видим из таблицы большая часть отходов- это пищевые отходы. Они идут на корм скоту и домашним животным на ближайшую свиноферму. А остальные органические отходы закладываются в компостные ямы. В планах на следующий год заложено строительство двух установок по производству биотоплива, куда будут закладываться все органические отходы. Что же такое биогазовая установка? В биогазовой становке идет переработка биомассы в биогаз, который можно будет использовать для приготовления пищи.

Биогазовая установка

Сейчас ведется разработка проекта биогазовой установки, которая будет установлена на свиноферме в 20 км от поселка. Установка будет обеспечивать ферму природным газом, теплом, а в перспективе и электроэнергией. Возможно, и наши дома будут питаться электроэнергией, производимой на этом комплексе. Это идеальное место для утилизации органических отходов. Как же устроена биогазовая установка? Я покажу примерный вид биогазовой установки на рис. 16. Возможно в будущих разработках конструкция будет несколько изменена, но принцип действия останется таким же. Сердцем установки является ферментатор, который расположен в яме поз.1 2х2х2,5 м (объем примерно 18 м3), изнутри яму укрывают кровельным железом. Внутренняя поверхность ферментатора заливается битумом. Снаружи ферментатора сделана бетонная канавка поз 5 глубиной 1 м. Она выполняет функцию гидрозатвора. Сверху установку закрывает металлический колокол поз.2, высотой 2,5 м - из стального листа. При гниении органических веществ без доступа кислорода образуется биогаз. В его состав входят метан 55-70% и углекислый газ 28-43% и другие газы. Из 1 кг органических вещества, можно производить 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг сухих веществ. Биогаз собирается в верхней его части и через газовый затвор поз.3 по трубке поз. 4 выходит на компрессор.

Пример биогазового генератора

С помощью компрессора его под давлением закачивают в баллоны, где он и хранится. Количество выделяемого газа зависит от температуры. С повышением температуры количество выделяемого газа увеличивается, а оптимальной температурой считается 35° С. Кроме этого, большую роль играет состав сырья. Оно должно содержать большое количество воды. Желательно, чтобы среда была нейтральной и без веществ, мешающих действию бактерий: например, мыла, стиральных порошков, антибиотиков. Биомассу необходимо регулярно перемешивать, минимум 1 раз в сутки, а оптимально 6 раз. Отсюда вытекают требования к хорошей тепло и гидроизоляции ферментатора. Для подогрева биомассы мы планируем используем часть воды, используемой для обогрева дома. Расчетная производительность такой установки составляет 25-30 м3 газа в сутки. В таблице представлена производительность биогазовой установки при различных обьемах биореактора.

Производительность биогенератора при различных обьемах ферментатора

Иногда при использование в качестве сырья смеси разных органических веществ производится больше биогаза, чем при загрузке ферментатора одним из компонентов. рекомендуется немного уменьшать влажность сырья зимой (до 88-90%) и повышать летом (92 - 94%). Вода, которую используют для разбавления, должна быть теплой (желательно 35-40°). Сырье необходимо подавать порциями, как минимум один раз в сутки. Ферментатор вырабатывает биогаз, который содержит более 60% углекислого газа и поэтому не горит. Его удаляют в атмосферу, но уже через 1-3 дня биоустановка начнет функционировать нормально.

Утилизация жидких бытовых отходов

Утилизация жидких бытовых отходов наиболее дорогостоящая часть экологии дома но оттого, как она реализована будет зависеть комфортная атмосфера вашего проживания.

В процессе жизнедеятельности человека, в среднем, взрослому человеку необходимо около 250л воды в сутки. Мы умываемся, моем посуду, проводим уборку, стираем одежду. Планируя такой расход воды, мы обязаны были решить вопрос ее канализации. Ввиду высокого уровня грунтовых вод, нам пришлось отказаться от выгребной ямы. И снова на помощь пришли современные технологии.Схема работы канализации приведена на рис. 24 Вся вода потребляемая в доме по канализационным трубам попадает в специальный резервуар,где проходит специальную обработку.

Мы воспользовались трехкамерным баком септиком из полиэтилена с биофильтром

Трехкамерный бак септик для утилизации жидких бытовых отходов

Его объем 2500 л, рассчитанный на 4-5 человек пользователей. Диаметр 1200 мм длина 2520 мм, толщина стенки 12 мм. Такая система позволяет провести очистку сточных вод наших домов без централизованной канализации.

Устройство бака представлено на рис.23 Котлован для емкости мы вырыли и оборудовали сами. Его размеры: ширина 1400 длина 3000 глубина 2000. т.к. по бокам емкости должно быть пространство не менее 200мм. На дно котлована была насыпана бетонная подушка толщиной 200мм. Установку и монтаж емкостей проводила специализированная монтажная организация, для того чтобы взять ее на гарантийное обслуживание. Перед началом монтажа они убедились в отсутствие повреждений на емкости. Из-за высокого уровня грунтовых вод (для предотвращения выдавливания) емкость пришлось жестко прикрепить к бетонной плите с помощью бандажных тросов. Засыпку до уровня грунта производили смесью песка с цементом (в пропорции 5:1). Через каждые 20 см трамбовали каждый слой. Емкость постепенно заполняли водой, уровень воды должен превышать уровень засыпки не менее чем на 20 см и не более чем на 1м.

Устройство бака септика

Бак септик -это трехкамерная емкость из полиэтилена, в которую медленно поступают сточные воды. Взвешенные вешества оседают на дно емкости, где происходит процесс анаэробного распада, после чего осадок гидролизируется.

Полная схема канализации

Полная схема канализации дома

Проходя через три камеры септика, от воды отделяется взвесь и осадок, а очищенная вода отводится на фильтрационную площадку. За септиком необходим уход. Один раз в год следует удалять из септика образующийся осадок.

Для переработки, в содержимое септика добавляется специальный биопрепарат,

содержащий специальные бактерии. Эти бактерии, и продукты их переработки, экологически чисты и безвредны для человека. При постоянном использовании такого препарата, исчезает неприятный запах, привлекающий мух и других насекомых, применение препарата хорошо влияет на работу дренажной системы. При этом перерабатываются отложения, которые образуются на поверхности канализационных труб.

После применения биопрепарата содержимое септиков превращается в жидкость, пригодную для полива растений на садово-огородном участке, и нейтральный по химическому составу и запаху гранулированный осадок, по количеству не превышающий 3 % общего объема переработанного материала, который растворяется в воде.

Для эффективной работы препарата нужно обеспечить доступ воздуха, для этого в крышке бака предусмотрено отверстие диаметром до 10 мм.

Примечание:Препарат хорош тем, что позволяет перерабатывать отходы даже после использования бытовых моющих средств и хлоросодержащих продуктов. Единственное ограничение при использовании: не производить стирку за 24 часа до, а также 24 часа после залива препарата.

Но дальнейшее использование бытовых моющих и стиральных средств не ограничивается так как данные бактерии адаптированы к хлоросодержащим средствам, которые применяются в быту.

При этом необходимо следить, чтобы содержимое септика было полностью покрыто слоем воды не менее 20 мм, так как биопрепарат способен перерабатывать продукты жизнедеятельности человека только в водной среде.

Стоимость такого бака примерно 1200€, не считая стоимости дополнительных акссесуаров ( горловины и крышки).

Стоимость пачки такого препарата не более 1,5€.

Смета расходов

В завершении, хотелось бы рассказать о стоимости такого чудо-дома.

Самыми дорогими элементами в системе обеспечения домов теплом и питьевой водой естественно оказались теплогенератор и обеззараживатель. Стоимость первого составила 5380€, второго — 11230 €. Бойлер косвенного нагрева нам обошелся в 1152 €, а бак накопитель для системы отопления – 438 €. Емкость для питьевой воды обошлась в 185 €. Теплый пол для двух домов стоил 5100 €. Об остальных статьях расхода я писал ранее.

В этой статье я описал, как обеспечить достаточный уровень комфорта при ограниченных материальных ресурсах, не нанося ущерб окружающей среде.

Но это еще не все. Оказывается, можно, при достаточном уровне капиталовложений, не только обеспечить свой дом энергией, но и продавать ее излишки.

Но это уже- тема следующей статьи.