Глава 2. Система водоотведения загородного дома
Водоотведение - это комплекс сооружений и инженерных мероприятий, предназначенных для сбора и транспортирования за пределы населенного пункта или промышленного предприятия сточных вод, их очистки, обезвреживания и обеззараживания с целью сброса в водоем или для повторного использования.
Водоотводящая система содержит следующие элементы:
водоотводящую систему в зданиях и внутриквартальные водоотводящие сети;
внешнюю водоотводящую сеть;
регулирующие резервуары;
насосные станции и напорные трубопроводы;
очистные сооружения;
выпуски очищенных сточных вод в водоем и аварийные выпуски.
2.1. Принципы отчистки сточных вод
Задача очистных сооружений - снижение количества загрязнений в сточных водах до такого уровня, когда их можно отводить в водоем или водопроницаемый грунт без опасности загрязнения последних. Способные к загниванию органические соединения, содержащиеся в сточных водах, превращаются в процессе очистки в безвредные инертные вещества. Кроме того, снижается во много раз (до допустимого уровня) количество болезнетворных организмов.
Таким образом, прошедшие очистку сточные воды перестают быть источником заражения окружающей среды. Тем не менее санитарные органы (СЭС) требуют обеззараживания этих вод при их сбросе в водоемы. В наши дни о канализации задумываются еще на стадии проектирования дома, ведь во всей разрешительной документации из-за ужесточения требований по очистке сточных вод вопросу обустройства канализации уделяется особое внимание. Ну и самое главное, конечно же, количество предлагаемых на рынке альтернативных вариантов очистки сточных вод. Только сегодня владельцы загородных домов столкнулись с другого рода проблемой: как сделать выбор и при этом не стать жертвой грамотной, но не всегда добросовестной рекламы [4].
Все виды очистных сооружений можно разделить на три типа по технологическому принципу очистки сточных вод - механический, химический и биологический, которые могут и комбинироваться друг с другом, образуя системы многоступенчатой очистки.
В механическом способе очистки используется свойство природного самоочищения сточных вод. Наиболее простые очистные установки этого типа – септики, в которых доочистка сточных вод производится за счет фильтрующих и очищающих свойств грунта. Сначала стоки попадают в септик, где часть нерастворимых фракций оседает на дне, а другая часть начинает бродить и разлагаться с выделением характерных «болотных» газов. Здесь происходит так называемый анаэробный микробиологический процесс разложения. При этом выделяется метан (из-за чего некоторые устройства подобного типа именуют метантенками). В результате на выходе имеем воду, очищенную на 50-65%, и нерастворенные фракции на дне септика. За последующее очищение стоков отвечает грунт. Осветленные с помощью септика стоки небольшими порциями подаются в фильтрующие сооружения (фильтрующий колодец, поля подземной фильтрации, фильтрующие траншеи или песчано-гравийный фильтр) и фильтруются уже самой почвой, которая является идеальным местом обитания для микроорганизмов, «поедающих» и разлагающих органические вещества. Этот процесс замедляется зимой, т.к. из-за промерзания грунтов активность почвенных бактерий резко падает и стоки без очистки просачиваются в грунтовые воды. Что касается нерастворенных фракций на дне септика, то они подлежат вывозу с помощью ассенизационной машины.
Этот способ применим на хорошо фильтрующих грунтах с достаточно низким уровнем грунтовых вод (более 2,5 м). При наличии грунтов со слабой способностью к впитыванию (плитняк, глина, суглинок, высокий уровень грунтовых вод) устраивается искусственная фильтрационная площадка: под слоем щебня находится фильтрующий слой из песка, из которого очищенная вода направляется через дренажные трубы на рельеф (канаву, колодец, озеро и т.п.). К сожалению, даже при грамотном размещении колодца или траншеи не удается избежать исходящего от них характерного запаха.
К преимуществам механического способа очистки относятся: низкая цена, энергонезависимость, отсутствие необходимости в использовании реагентов, простота обслуживания.
К недостаткам следует отнести тот факт, что сооружения подземной фильтрации требуют определенных гидрогеологических условий (низкий уровень грунтовых вод, соответствующий грунт). В случае нефильтрующего или слабофильтрующего грунта необходимо устраивать песчано-гравийные фильтры или фильтрующие траншеи. Они напоминают слоеный пирог из насыпного гравия, песка и дренажных труб. Глубина сооружений достигает 2-2,5 м и стоимость их резко возрастает. Как правило, очищенную воду с глубины около двух метров приходится перекачивать.
К этому следует добавить, что все эти сооружения занимают значительную площадь: более 20 м² при песчаных почвах и 60-70 м² для суглинистых почв. Участки, под которыми производится почвенная фильтрация, непригодны для передвижения транспорта, возведения построек, посадки деревьев.
Наличие запаха канализации на участке тоже относится к серьезным недостаткам.
Кроме того, надо периодически удалять осадок из септика при помощи ассенизационной машины, а также учитывать, что верхний слой фильтрующей загрузки постепенно забивается взвешенными частицами. В результате через 3-8 лет даже при нормальном режиме эксплуатации необходимо заменять фильтрующий слой или промывать щебень, а также менять примыкающий к щебню слой грунта, потерявший фильтрующие свойства. Поэтому придется предусмотреть заезд на территорию экскаватора и самосвала, а это значит испортить ландшафт, а потом вновь создавать его.
Ну и, наконец, следует учитывать санитарно-защитную зону по удалению таких сооружений от дома (5 м), границ участка (до 15 м), колодца или скважин малого заглубления (до 25 м). В септике или метантенке сточные воды очищаются максимум до 65% (30% в зимний период). Этот способ применим при небольших объемах бытовых стоков (не более 1-2 м³/сутки). Если из-за особенностей участка ее выдержать не удается, то работники СЭС такое сооружение построить не разрешат.
Однако, несмотря на все вышеперечисленное, механический способ очистки сточных вод довольно популярен из-за кажущейся простоты и надежности.
Второй рассматриваемый нами способ очистки сточных вод – химический. Он предусматривает применение различных реагентов, которые добавляются в сточную воду и переводят растворенные примеси в труднорастворимое состояние с последующим осаждением этих веществ на дне. При этом необходимо соблюдать точную дозировку реактивов. Используемые реактивы стоят довольно дорого, поэтому этот метод применяют в основном для очистки производственных сточных вод, когда другие виды очистки малоэффективны.
На сегодняшний день третий вид очистки сточных вод – биологический – является самым прогрессивным и эффективным. Его по праву считают оптимальным техническим решением проблемы утилизации бытовых сточных вод. Станции глубокой биологической очистки в отличие от септиков не накапливают загрязнения, а осуществляют их очистку, которая достигает 99%.
Процесс биологической очистки заключается в биохимическом разрушении органических веществ микроорганизмами в процессе своей жизнедеятельности. Бактерии (или микроорганизмы) используют эти вещества как источник питания. В результате этих процессов вредные органические вещества окисляются, и происходит их распад на безвредные неорганические.
Системы биологической очистки сточных вод бывают нескольких видов: сооружаемые на месте или системы полной заводской готовности, а также моноблочные и состоящие из нескольких отдельных блоков (модулей).
Корпус очистных систем может быть выполнен из металла, бетона или полимерных материалов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Металлический корпус достаточно легкий, но требует дополнительных ребер жесткости. Для защиты от коррозии сооружения делают из нержавеющей стали или с многослойным антикоррозийным покрытием. Корпус из бетона по сравнению с другими более громоздкий и тяжелый, однако он морозоустойчив, лучше других материалов способен противостоять давлению грунта, грунтовым водам, коррозии, но требует дополнительных работ по устройству гидроизоляции, что значительно увеличивает его стоимость. Полимерные материалы не подвержены коррозии, они долговечны, сравнительно недороги, технологичны. Их малый вес одновременно является и плюсом и минусом: из-за веса оно рискует быть выдавленным на поверхность грунтовыми водами, но их легко перевозить и производить монтаж. Основным недостатком систем биологической очистки считают их высокую по сравнению с механическими очистными сооружениями цену и энергозависимость.
Преимущества таких систем налицо: не требуется заказывать ассенизационную машину, да и неприятные запахи, обычно возникающие при анаэробном способе очистки, всегда отсутствуют. Установки просты в монтаже, долговечны и удобны в эксплуатации.
Примером таким очистных сооружений могут служить BIOTAL, TOPAS (он же ЮБАС, он же БИОКСИ).
Как уже было отмечено, некоторые очистные сооружения, предлагаемые сегодня на рынке, имеют смешанную систему очистки стоков. Чаще всего в таких системах многоступенчатой комплексной очистки анаэробный процесс в септике или метантенке предваряет стадию заключительной биологической очистки в аэротенке или биофильтре. Эти системы канализации имеют достоинства и недостатки всех комплектующих частей. Основным недостатком является их громоздкость.
Примером таких комплексных систем могут служить «ЭКОСЕПТ», ТВЕРЬ, КОТТЕДЖ-БИО, КОУ.
При выборе системы канализации не стоит забывать, что российские нормы очистки сточных вод – одни из самых строгих в мире, и за их грубое нарушение российское законодательство предъявляет весьма жесткие требования: за загрязнение окружающей среды и эксплуатацию объектов с неисправными очистными сооружениями статьей 250 УК РФ предусмотрена уголовная ответственность. Так что сегодня правильный выбор качественной системы очистки бытовых стоков – не роскошь, а условие комфортной и спокойной жизни [8].
Септики
Септики - это очистные сооружения для механической очистки сточных вод отстаиванием с анаэробным сбраживанием осадка.
Септик представляет собой подземный отстойник (железобетонный, стальной, полиэтиленовый), состоящий из нескольких или одной камеры, в котором медленно текущие сточные воды позволяют взвешенным частицам оседать на дно отстойника, где происходит анаэробный микробиологический процесс разложения [9].
В септике мы имеем дело с механическим принципом очистки сточных вод.
Иногда при грамотно проведенной рекламе трудно однозначно определить, что вам хотят продать: септик или систему биологической очистки сточных вод. Поэтому рассмотрим основные отличия септика:
1. Все сточные воды, попадая в септик, разделяются на твердые нерастворимые фракции, которые оседают на дне, и другую часть, которая начинает бродить из-за происходящего в ней анаэробного микробиологического процесса разложения. Другое название этой приемной камеры – метантенк (по названию газа – метана, выделяющегося в ходе реакции). Таким образом, в приемной камере септика идет постоянное накопление твердого нерастворенного осадка, подлежащего выводу с помощью ассенизационной машины.
Рис. 4. Устройство септика [7]
2. Отсутствие в комплектации очистного сооружения компрессора. В настоящее время появились септики, в которых тоже используется электричество и бактерии, но без ассенизаторской машины, вы все равно не обойдетесь и в этом случае.
3. Важное отличие септика от систем биологической очистки – это невысокая степень очистки воды – 50-65%. Поэтому осветленные с помощью септика стоки должны проходить обязательную доочистку в грунте с помощью устройства – фильтрующего сооружения (фильтрующий колодец, поля подземной фильтрации, фильтрующие траншеи или песчано-гравийный фильтр). Причем поля фильтрации Вам придется менять каждые пять лет, поэтому подумайте, готовы ли вы перекопать со временем весь свой участок? Наличие «характерных» запахов канализации на участке.
4. В септик необходимо добавлять бактерии, в станции биологической очистки они зарождаются сами, вследствие аэробного процесса.
5. Септик всегда будет дешевле на момент покупки. А о затратной и «хлопотной» эксплуатации в этот момент никто не задумывается. Мало того, чтобы септик не «всплыл на поверхность» во время его сервисного обслуживания, придется проделать сложную работу по бетонированию его основания в момент установки. Соответственно затраты на монтаж окажутся значительно выше [7].
Дренаж - устройство, предназначенное для сбора и отвода отфильтрованных и подземных вод.
В области фундамента дома скапливается много воды, которая оказывает на фундамент разрушительное воздействие. Для защиты от грунтовых вод повальных помещений и подполий зданий, закладываемых в глинистых и суглинистых грунтах, следует устраивать пристенные дренажи.
Рис.5. Схема дренажа [16]
Функции пристенного дренажа:
предохраняет фундамент от образованием плесени и мерзлоты
предотвращает затопление погребов
предотвращает образование луж и весенних наледей на пешеходных дорожках
предотвращает подъем грунтовых вод
Дренажные трубы укладывают в слое щебня, хорошо пропускающем воду. Для облегчения работы дренажные трубы и трубы ливневой канализации следует прокладывать параллельно в одной траншее. Дно траншеи засыпают слоем щебня высотой примерно 10 см. Его выравнивают соответственно углу уклона трубы (5 мм/м) с последующим тщательным трамбованием. Прямые трубы укладываются с тщательно выверенным уклоном. Повороты и ответвления провода осуществляются при помощи гибких патрубков. В муфтовых соединениях уплотнительные кольца не используются.
Рис.6. Монтаж дренажной системы [16]
Трубы укладываются и засыпаются щебнем так, чтобы водопропускающий слой щебня окружал трубопровод со всех сторон.
Для обратной засыпки траншеи обычно используется взятая при рытье траншеи земля, из которой предварительно выбирают все камни. Вдоль стены фундамента водопропускающий слой щебня должен подниматься до самой поверхности земли. Если в здании есть помещения ниже уровня земли, следует предусмотреть гидроизоляцию на внешней стенке фундамента. Регулируя структуру поверхностного слоя почвы, находящейся в непосредственной близости к фундаменту, можно снизить поглощающие характеристики данного участка почвы. Поверхностный слой почвы и расположенный под ней утрамбованный слой земли или полиэтиленовую пленку укладывают с уклоном минимум 1:50 в направлении от дома.