Консультации строителя онлайн.


Технология биологической утилизации экскрементов с помощью компостирования

Древнейшая технология биологической утилизации отходов позволяет устроить туалет практически в любом доме, даже без воды, выгребной ямы и, тем более – септика.

Компост для переработки биологических отходов и производства удобрений для сельского хозяйства был известен еще 4500 лет до нашей эры в Месопотамии и за 2000 лет до н.э. в ацтекской цивилизации.  Современные компостирующие туалеты используют точно такую же биотехнологию.

 Компостирующие туалеты  используют жизнедеятельность аэробных бактерий для разложения и переработки человеческих экскрементов  и не нуждаются в воде.  Компостирующий туалет состоит из двух элементов: сидения и приемной емкости, заполняемой биологическим субстратом (торф, сено, опилки, кора, трава, листья, бумага) вперемешку с экскрементами. При малом объеме приемной емкости требуется и третий элемент – изолированная от грунта компостная яма, куда периодически выгружается содержимое и происходит окончательная биологическая переработка отходов в удобрение (гумус).  

Компостирующий туалет

Компостирующие туалеты превращают фекалии в сухой материал без запаха, позволяя избегать типичных проблем, связанных с жидкими фекальными массами в выгребных ямах (запах, насекомые и проблемы с периодическим удалением). Эти туалетные системы минимизируют риск загрязнения грунтовых и поверхностных вод, что позволяет размещать туалеты в местах, где системы не могут быть использованы выгребные туалеты или системы с септиком. Они часто используются там, где нет стабильного водоснабжения или канализационных систем: на дачах и удаленных коттеджах для отдыха, в домах в развивающихся странах, где государство не в состоянии обеспечить своих граждан сетями водоснабжения и канализации.

В отличие от туалетов с выгребными ямами, компостирующие  туалеты при правильном использовании (наличии полноценной фазы компостирования в изолированном от грунта компосте) обеспечивают контролируемую переработку органических отходов в гумус, уничтожение патогенной флоры в экскрементах и защиту грунтовых вод от заражения.   Этот вид туалетов отличается и от сухих туалетов, в которых снижение патогенности отходов снижается за счет их дегидратации (высушивания).

Требования к экологической безопасности компостирующих туалетов определены в международных стандартах ISO 24521. "Деятельность, связанная с услугами снабжения питьевой водой и удаления сточных вод".

Биологические основы переработки отходов в компостирующих туалетах.

Большинство компостирующих туалетов используют медленный или «холодный» компостинг, при котором компост наполняется постепенно. Для обеззараживания экскрементов требуется длительное время с закрытием туалета на сезон, сменой компостирующего контейнера или выноса содержимого в отдельную компостную яму, где субстрат компостируется до нескольких лет.  Для «горячего» компостирования требуется теплый климат или теплое время года и утепленный контейнер, позволяющий субстрату достичь температур 40°C и более, для завершения компостирования за несколько месяцев.

Карусельный компостирующий туалет

Для аэробного компостирования необходим доступ кислорода, содержание влаги в субстрате от 45 до 70%, поддержание температуры между 40 и 50°C и соотношение углерода к азоту (C:N) как 25 к 1.

В первичной емкости смешивание экскрементов с субстратом инициирует процессы биологического разложения, и создают воздушные карманы  в массе для успешного функционирования аэробных бактерий. Также смешивание отходов с субстратом улучшает соотношение углерод-азот в компосте и уменьшает неприятный запах. Это является началом первой стадии (лаг-фаза)  компостирования, при которой количество микроорганизмов в компосте еще невелико, а температура невысока.

Субстрат для компостирующего туалета

 Вторичный компостинг с длительной выдержкой в компостной яме или в туалетном контейнере большого объема позволяет избавиться от патогенных организмов и окончательно переработать органические отходы. В процессе компостирования принимают участие не только аэробные бактерии, но и водоросли, грибы, актиномицеты, дрожжи, простейшие микроорганизмы  и, даже, насекомые (черви, муравьи, пауки и жуки). Для ускорения компоста в субстрат могут вводиться красные земляные черви. На этой стадии выделяются три основных фазы: мезофильная, термофильная и завершающая.

Мезофильная фаза протекает за счет микроорганизмов, адаптированных к низким положительным и умеренным температурам, которые разлагают простые сахара, углеводы, целлюлозу и белки. В процессе жизнедеятельности мезофиллы выделяют органические кислоты, которые являются питательным веществами для других групп микроорганизмов.  

Когда температура внутри компоста повышается до 40 градусов Цельсия,  мезофиллы замещаются термофильными микроорганизмами, которые устойчивы к высоким температурам. На этой стадии  при длительной выдержке при высоких температурах погибает большинство патогенных организмов. Также ускоряется распад белков, жиров и сложных углеводов.

На завершающей стадии компостирования из-за снижения количества питательных веществ температура компоста снижается, и вновь основную роль начинают играть мезофильные микроорганизмы.  В результате   органические вещества перерабатываются в устойчивые к дальнейшему разложению гуминовые кислоты (гумус).

Компостная куча должна иметь достаточный размер, чтобы сохранять тепло, и, при этом не быть слишком большой, чтобы  в центр мог диффундировать кислород. Оптимальные размеры компоста от 1 до 1,5 метра в глубину и высоту при длине до 2,5 метров.

Устройство компостирующего туалета.

Компостирующий туалет состоит из двух элементов: места для сидения и контейнера для сбора и компостирования отходов. Компостирующий элемент туалета состоит из собственно контейнера для накопления и компостирования отходов, системы вентиляции для удаления пахучих газов  и притока воздуха и систему доступа для опорожнения контейнера.

Самодельный компостирующий туалет

Некоторые разновидности контейнеров имеют дренажную систему для отвода жидких отходов. Это значительно улучшает процесс компостирования, так как избыточная влажность субстрата создает анаэробные условия и препятствует деятельности аэробных микроорганизмов. Также моча содержит большое количество аммиака, который ингибирует микробиологическую активность в компосте.

Компостирующий туалет с фильтрацией мочи

Компостирующий элемент туалета может быть малого объема, требующий частого опорожнения в компостную яму для завершения цикла компостирования, либо значительного объема, обеспечивающего полный цикл компостирования и не нуждающийся в отдельной компостной яме. Также есть разновидности компостирующих туалетов с двумя контейнерами, меняющимися местами, либо с двумя «посадочными» местами над двумя контейнерами – «активным» и «созревающим». Контейнер для компостирования может быть интегрирован в конструкцию туалета, либо представлять собой отдельную конструкцию, куда попадают отходы. Компостирующий контейнер может быть наземной конструкции, либо подземным. Во втором случае геотепло позволяет эффективно обеспечивать процесс компостирования круглый год вне зависимости от температуры воздуха. Наземный компостирующий контейнер также может быть утеплен для защиты процесса компостирования от замедления из-за низких температур.Вентиляция контейнера может быть как пассивной, так и активной со встроенным вентилятором, подающим воздух в компостный контейнер, который затем удаляется через вытяжную трубу. Вентиляция компоста позволяет снизить влажность и испарить избыток мочи. В безвентиляционных системах (открытых компостных ямах) требуется ручная аэрация (взрыхление) либо протягивание через тело компоста перфорированных воздуховодов (дренажных труб). Также существуют компостные контейнеры с механическим перемешиванием субстрата.

Всесезонный компостирующий туалет

Обслуживание компостирующих туалетов

является критическим для поддержания их оптимальной работоспособности и устранения таких побочных эффектов как неприятные запахи.  При техническом обслуживании  туалета производится текущая уборка, очистка, обслуживание вентиляторов, удаление компоста и мочи (если используется ее отдельный отвод после фильтрации).  Частота удаления компоста из контейнера зависит от его объема и интенсивности использования: от ежедневного при использовании ведра, до еженедельного при использовании половинки от бочки и ежемесячного при значительном объеме приемной емкости (половина еврокуба).  

 

Недостатки компостирующих туалетов

Очевидный недостаток подобных систем – это необходимость ручного опорожнения компостирующих контейнеров, содержащих и свежие отходы.  Также в процессе компостирования выделяются неприятно пахнущие газы и пары (сероводород, аммиак и летучие органические соединения). Серьезным недостатком является возможность заражения грунтовых вод при неправильном компостировании. Человеческие экскременты также могут содержать неперерабатываемые фармакологические средства. Самой большой опасностью компостирующих туалетов является практическая невозможность обеззараживания человеческих экскрементов в случае содержания в них яиц кишечных паразитов. Процесс обеззараживания отходов от патогенных бактерий сильно зависит от  температур компостирования и времени выдержки субстрата при этих температурах. Для снижения уровня патогенных микроорганизмов до безопасного требуется минимум две недели выдержки при температуре 55 °С или два месяца при температуре 43°С. Проблема с обеззараживанием также состоит в постоянном притоке свежих отходов. Одним из путей решения этой проблемы является использование двух попеременно действующих компостирующих контейнеров или компостных ям для полного завершения компостирования при требуемых температурах.

Компостирующий туалет

Выводы:

Компостирующие туалеты при правильной эксплуатации позволяют утилизировать экскременты с минимальным воздействием на окружающую среду, без опасности фекального заражения грунтовых вод при условии обеспечения полного цикла созревания компоста.

Компостирующие туалеты не требуют для работы системы водоснабжения и канализации. Их можно применять в любых местах в любое время года (при утеплении).

Компостирующие туалеты могут быть исполнены в различных вариантах: от примитивных, требующих регулярного обслуживания, до стационарных утепленных с контейнерами большого объема, требующие минимального обслуживания.

Любой вариант компостирующего туалет можно приобрести в готовом виде, либо изготовить своими руками из-за простоты конструкции.