(Продолжение, начало в номерах 88–90)
«Мир климата» знакомит читателей с ответами на наиболее характерные вопросы, заданные читателями Андрею Ратникову, автору серии статей, посвященных обустройству автономной системы канализации, опубликованных в нашем журнале.
В пункте 6.4. СНиП 2.04.01–85 «Внутренний водопровод и канализация зданий» написано: «Количество загрязняющих воду веществ на одного жителя для определения их концентрации в бытовых сточных водах необходимо принимать по табл. 25. Концентрацию загрязняющих веществ надлежит определять исходя из удельного водоотведения на одного жителя».*
Если взять из этой таблицы величину БПКполн на одного жителя — 75 граммов в сутки, то при норме водоотведения 200 литров в сутки на человека получаем БПК в сточной воде 375 миллиграммов на литр. Это верхний предел БПК для подачи на малую аэрационную установку согласно ГОСТ 25298–82. Но в статье «Состав бытовых сточных вод и их биологическая очистка» («Мир Климата» № 80) приведена таблица 2 из «Методических рекомендаций по расчету количества и качества принимаемых сточных вод и загрязняющих веществ в системы канализации населенных пунктов», утвержденных приказом Госстроя России, где указана совсем другая величина БПКполн — 180 миллиграммов на литр. Как такое может быть и какой цифре верить?
Таблица 2 из указанных рекомендаций содержит усредненные характеристики качества бытового стока, отводимого абонентами жилищного фонда населенных пунктов. Это обобщенная статистика, т. е. экспериментально полученные цифры для централизованной канализации с большим количеством подключенных к ней домов и разветвленной сетью канализационных трубопроводов. Цифры СНиП по количеству загрязняющих веществ на одного жителя (граммы в сутки) также получены экспериментально. Они примерно одинаковы в нормативных документах большинства стран мира. Если бы в канализационную сеть населенных пунктов отводились только бытовые сточные воды жилого фонда, без примеси производственных, дождевых и грунтовых (дренажных) вод, а норма водоотведения была строго 200 литров на человека, то и пересчет граммов в сутки на миллиграммы в литре давал бы полученную вами величину. Но мы говорим о канализации автономной, для одного загородного дома.
Ни производственных, ни дождевых или грунтовых вод в автономную канализацию загородного дома поступать не должно по определению. Значит, все дело в норме водоотведения и режиме поступления стоков.
Для простоты расчетов предположим, что в доме постоянно проживает всего один человек, не пользующийся санитарно-техническими приборами вне дома. В доме есть горячее водоснабжение, умывальник, унитаз со смывным бачком (6 литров), кухонная мойка и душевая кабина. Расход воды смесителями умывальника, мойки и душевой кабины — 0,12 литра в секунду (СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий», приложение 2). Оценим минимальное водопотребление. Утром человек умывается, чистит зубы и бреется. Допустим, что это занимает у него 5 минут и смеситель умывальника при этом постоянно открыт (расходуется 36 литров). Обычно здоровый человек пользуется унитазом «по большой нужде» один раз в сутки. Допустим, по «малой нужде» унитаз используется еще шесть раз в сутки и те же шесть раз человек по 15 секунд моет руки (расходуется 36 литров в унитазе и 11 литров в умывальнике). Мытье посуды занимает 10 минут под постоянной струей воды из смесителя кухонной мойки (расходуется 72 литра). Вечерний душ — 15 минут (расходуется 108 литров).
За сутки получаем 263 литра «серых» слабоконцентрированных стоков и 6 литров «черных». Всего 269 литров. Если мы разделим цифру СНиП по БПК на эти 269 литров, то получим среднесуточную величину БПК в стоках 279 миллиграммов на литр. Но основное количество органики (БПК) содержится именно в тех 6 литрах, которыми смыты в унитазе фекалии, а отнюдь не в стоке от мытья рук или душа.
Допустим, что смыв фекалий дает половину суточного БПК. Тогда получаем залп в 6 литров с содержанием органических веществ 6250 миллиграммов на литр (по БПК) и 263 литра серых стоков со среднесуточной концентрацией органики 142 миллиграммов на литр (по БПК). Если принять, что фекалии дают 80% суточного БПК, то «серые» стоки будут иметь концентрацию 57 миллиграммов на литр, а шестилитровый залп «черных» — концентрацию 10 000 миллиграммов на литр. При 70% — 85 миллиграммов на литр и 3750 миллиграммов на литр соответственно.
Естественно, данный расчет упрощен и не учитывает целый ряд иных поступлений сточных вод в канализацию (стирка белья, приготовление пищи, мытье полов). Кроме того, «серые» стоки можно аналогично разложить на более концентрированные (от мытья посуды) и менее концентрированные (от душа). Но тут важен не скрупулезный расчет, а сам принцип, понимание режима водоотведения по времени, расходам и концентрациям загрязнений в сточных водах.
По нашей упрощенной схеме режим водоотведения выглядит следующим образом. Один раз в сутки в канализацию поступает залпом 6 литров сточных вод с запредельной для аэрационных установок концентрацией органических веществ в несколько тысяч миллиграмм на литр БПК. Остальные стоки также поступают дискретно, но с гораздо меньшими концентрациями — 50–150 мг/л, что вполне коррелирует с цифрой из рекомендаций Госстроя. На протоке канализация работает всего два раза в сутки с расходом 0,12 литров в секунду (10 и 15 минут). В остальное время в канализацию сточные воды практически не поступают.
Такой режим водоотведения крайне неблагоприятен для работы аэрационных установок, но не создает никаких проблем для септика. Аэрационная установка получает питание для своего «рабочего тела» — активного ила — всего один раз в сутки и в избыточной концентрации. Все остальное время — или вообще ничего не получает, или получает явно мало и недолго. Экспериментально установлено, что биоценоз активного ила аэрационных установок способен к активной жизнедеятельности в условиях, когда количество органических веществ в сточных водах находится в пределах значений, установленных ГОСТ 25298–82. При большем количестве органических веществ клетки активного ила гибнут, и процесс биохимической очистки тормозится. Минимальное количество органических веществ в сточных водах должно составлять не менее 90–100 миллиграммов на литр по БПК5. Иное дело — септик, в котором нет активного ила, требующего постоянного притока питательных веществ в достаточно строго определенных концентрациях и пропорциях между содержанием в стоке биогенных элементов. Залповый сброс с большим содержанием органики всего лишь механически вытесняет из септика аналогичный объем уже отстоявшейся в нем воды, объем залпа остается в септике полностью и медленно отстаивается в статических условиях до следующего поступления в него сточных вод.
Вы писали, что результаты многочисленных исследований лизиметрических и почвенно-грунтовых вод из скважин, размещаемых в границах системы почвенной очистки, близки к артезианским и почвенно-грунтовым водам из скважин, заложенных вне системы. Если в почве все так замечательно задерживается, разлагается и трансформируется в полезные вещества, зачем тогда нужен септик? Почему бы сразу не сбрасывать бытовые сточные воды в грунт, как это многие и делают? Получается, что септик — лишнее сооружение?
Нет, не получается. Септик выполняет несколько важных функций — снижает нагрузку на почвенное сооружение по органике и предохраняет его от механического засорения, задерживая крупные органические и минеральные загрязнения. Задержанная в септике органика медленно минерализуются, превращаясь в ценное удобрение, которое может быть извлечено и использовано в агротехнике.
Именно поэтому норматив требует устанавливать септики перед сооружениями почвенной очистки. По указанным выше причинам основным контролируемым показателем работы септиков является содержание взвешенных веществ в осветленной воде. Численные значения этого показателя не должны превышать 90–100 миллиграммов на литр. Требуемый эффект предварительной очистки бытовых сточных вод коттеджа обеспечивают даже самые примитивные септики с посредственными гидравлическими характеристиками и рабочим объемом, соответствующим трехсуточному притоку сточных вод. Такой септик предотвращает локальную перегрузку биоценоза грунта в почвенном сооружении очистки и его механическое заиление.
Указанная концентрация взвешенных веществ является чисто технологическим нормативом, при выполнении которого сооружение почвенной очистки не испытывает проблем с засорением и потерей работоспособности. Все остальное — работа природных процессов, происходящих в почве без участия человека. Надо понимать, что в зависимости от конкретных гидрогеологических условий в месте строительства сооружения, состава почв и ряда других факторов, влияющих на скорость протекания биохимических процессов в почве, данная цифра может несколько отклоняться от указанных значений.
По результатам исследований Е. И. Гончарука, при условии правильной эксплуатации в септике задерживаются 80–95% поступающих в него со сточными водами взвешенных веществ. Если считать, что исходная концентрация взвешенных веществ в бытовых сточных водах коттеджа составляет в среднем 150 миллиграммов на литр, то в сооружения почвенной очистки будут поступать стоки с концентрацией 7,5–30 миллиграммов на литр, что существенно ниже допустимой технологической нормы.
А что происходит в септике со всякими моющими средствами — «Тайдом», «Лоском», «Персилом» и тому подобными? Это же сплошная химия…
Моющие средства — это в основном синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Поверхностно-активные вещества (ПАВ) имеют органическую природу и способны подвергаться биохимическому окислению. Максимальное биохимическое потребление кислорода (БПК) различных ПАВ составляет 1,6 грамма БПК на 1 грамм ПАВ. Для сравнения: БПК глюкозы составляет 0,6 грамма на грамм, этилового спирта — 1,82 грамма на грамм, сахарозы — 0,49 грамма на грамм. При биохимическом окислении СПАВ образуются различные промежуточные продукты распада: спирты, альдегиды, органические кислоты…
Рис 1. Зависимость концентрации СПАВ от продолжительности
обработки сточных вод в септике
Септик обеспечивает очистку сточных вод от ПАВ за счет сорбции на поверхности взвешенных частиц, а также анаэробную деструкцию ПАВ биоценозом обитающих в нем микроорганизмов. По данным натурных исследований, проведенных А. Ю. Правдиной и И. В. Хитровой, наименьшая концентрация СПАВ достигается после 72 часов обработки в септике. Как следует из графика на рис. 1, уже через сутки концентрация различных видов СПАВ в сточной жидкости после септика снижается до уровня менее 10 миллиграммов на литр.
Не могли бы вы пояснить разницу между микроэлементами и тяжелыми металлами? Когда пишут о тех и о других, перечисляют одни и те же вещества — марганец, бор, медь, молибден, цинк, йод, бром… При этом тяжелые металлы считаются вредными, а микроэлементы — полезными. Сбросом первых в составе сточных вод пугают, а вторые присутствуют на этикетках минеральной воды и коробочках с поливитаминами.
Разница в различном понятийном аппарате, используемом в тех или иных областях знания. Санитарный надзор, говоря о качестве воды или почвы, называет тяжелые металлы загрязняющими веществами, почвоведы и агрономы именуют их в той же почве микроэлементами, в коробочке с витаминами они уже не загрязняющие, а полезные вещества и минералы.
Одно и то же вещество может быть как вредно, так и полезно в зависимости от того, где оно находится, в какой концентрации и как используется.
Приведу всего один пример. СанПиН 2.1.5.980–00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» устанавливает гигиенические требования к качеству воды водных объектов в пунктах питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования. Величина биохимического потребления кислорода (БПК5) для водоемов рекреационного водопользования, а также в черте населенных мест должно быть не более 4 миллиграммов на литр. Для водоемов питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения — не более 2 миллиграммов на литр по БПК5. То есть и в сбрасываемых сточных водах должно быть столько же или меньше. БПКполн по так называемому рыбохозяйственному нормативу составляет 3 миллиграмма на литр.
Статья 44 Водного кодекса РФ вообще запрещает сброс сточных и даже дренажных вод в водные объекты, расположенные в границах рыбоохранных зон. За нарушение данных норм устанавливается дисциплинарная, административная и уголовная ответственность.
А теперь цитата:
«Навоз раскладывают кучами по 2–3 тонны по урезу воды. Если кучи не омываются волнами, их сталкивают бульдозером в более глубокие зоны». Нет, это не выдержка из уголовного дела, описывающая деяния преступников, это цитата из книги по рыбоводству (_Переверзенцев Ю. А., Власов В. А._ Рыбоводство. Издательство «Мир». 2006 год. Параграф 49. Технология удобрения водоемов).
Получается, что для охраны рыбных запасов в природных водоемах в них нельзя сбросить даже очищенные до норматива сточные воды, а для разведения той же рыбы в водоемах рыбоводных — необходимо бульдозером сгребать тонны навоза.
Не могли бы вы подробнее рассказать, по каким причинам участок может быть непригоден для строительства сооружений почвенной фильтрации?
Сооружение почвенной фильтрации выполняет две основных функции. Передает сточные воды в грунт, который поглощает (утилизирует) стоки, и одновременно очищает поглощаемые сточные воды. Исходя из этого можно сформулировать основной универсальный принцип: участок должен обеспечивать физическое поглощение требуемого объема стока в любое время года и отсутствие его негативного (загрязняющего) влияния на грунтовые воды, использующиеся или потенциально пригодные для нужд водоснабжения.
Если детализировать этот принцип, можно выделить из него следующие основные признаки не пригодных для устройства почвенной фильтрации участков:
- участок попадает в санитарно-защитную зону источников водоснабжения или иных, особо охраняемых объектов;
- участок находится на просадочных или скальных (не фильтрующих) грунтах;
- участок находится на крутом склоне, переувлажнение которого чревато оползнями;
- на участке слишком высокий УГВ, а сам участок слишком мал для сооружения фильтрующего сооружения в насыпи;
- на участке невозможно соблюсти санитарные, строительные или технологические разрывы от зданий или иных сооружений до сооружения почвенной фильтрации.
Хотелось бы построить фильтрующие сооружения с большой буферной емкостью (по выходным часто бывают гости). Вы пишете, что для этого наиболее пригодны фильтрующие тоннели или блоки. Но в нашей местности их не продают, а заказывать издалека весьма накладно. Что бы вы могли порекомендовать в качестве замены? Городить огромную фильтрующую кассету из бетона очень не хочется…
 |
 |
 |
| Рис 2. Поле подземной фильтрации, выполненное из фильтрующих тоннелей. США | Рис 3. Поле подземной фильтрации, выполненное из фильтрующих тоннелей. Россия | Рис 4. Поле подземной фильтрации, выполненное из элементов EZflow system |
Любое фильтрующее сооружение имеет буферную емкость. Другое дело, что у классического трубчатого поля подземной фильтрации она значительно меньше, чем у того же поля, выполненного из фильтрующих тоннелей или элементов EZflow system (рис. 2–4). Кроме того, не следует забывать, что буферная емкость есть и у щебеночного основания такого поля (один кубический метр щебня вмещает в себя примерно 300 литров воды). Если этого объема не хватает, то можно сделать трубчатое поле фильтрации не по классической схеме с одинарными линейными оросителями, выполненными из одной трубы (рис. 5), а так, как это показано на рис. 6.
 |
 |
| Рис 5. Трубчатое поле подземной фильтрации. США | Рис 6. Поле подземной фильтрации, выполненное из блоков перфорированных ПЭ труб |
Кстати, фирма Uponor серийно производит похожие сетчато-трубчатые инфильтрационные блоки (рис. 7–8).
 |
 |
| Рис 7. Инфильтрационный модуль для септиков Uponor Sako | Рис 8. Схема сооружений почвенной очистки с септиком и инфильтрационными блоками Uponor 1 — гравийно-щебеночное основание, 2 — приточные вентиляционные трубы, 3 — распределительные (оросительные) трубы, 4 — инфильтрационный блок, 5 — укрывной материал (геотекстиль), 6 — распределительный колодец, 7 — септик, 8 — вентиляционная (фановая) труба. |
В своих статьях вы неоднократно упоминаете некие «загниватели». Нельзя ли немного поподробнее про их устройство и назначение?
Загниватели имели широкое распространение в конце позапрошлого столетия. Они представляли собой большие прямоугольные проточные бассейны, в которых выделившиеся из сточных вод осадки накапливаются и подвергаются процессам гниения и разложения. По своей конструкции загниватели подобны горизонтальным отстойникам и отличаются от них большим рабочим объемом, меньшей скоростью движения сточных вод и имеют больший объем для скопления осадков, которые лежат в загнивателях по несколько месяцев.
По сути, это были огромные отстойники с увеличенной осадочной частью, применявшиеся для предварительной очистки больших объемов городских сточных вод. Осветленные в них стоки направлялись на дальнейшую очистку в биологических фильтрах. Объем первых конструкций загнивателей для очистки городских сточных вод рассчитывался на двух-трехсуточный объем сточных вод. Этим надеялись повысить эффект задержания и последующего разложения взвешенных веществ. Емкость загнивателей для сточных вод отдельных зданий и учреждений в целях получения однообразного состава сточных вод рассчитывалась на 20–25-дневный суточный расход. В дальнейшем опытным путем было установлено, что наиболее выгодными для очистки городских сточных вод являются загниватели, рассчитанные на 24 часа пребывания в них стоков.
Вопрос о времени пребывания сточной воды в загнивателях, широко обсуждавшийся в то время, был связан не только с сокращением расходов по их сооружению, но и с эффективностью их работы. При очень продолжительном пребывании сточной воды в загнивателях накапливались продукты метаболизма микроорганизмов, замедляющие и угнетающие их дальнейшую работу, чего не происходило при суточном обмене сточной жидкости.
В первоначальных конструкциях загнивателей устраивались по его протяжению перегородки, которые или не доводились до дна, или же разделяли загниватели на отделения. Устройством перегородок предполагалось достигнуть более равномерного движения сточной жидкости в загнивателях, которое нарушалось разностью температур различных струй. Но при этом в сечениях загнивателей, стесненных перегородками, происходило увеличение скорости, вследствие чего нарушались процессы осаждения. Поэтому в позднейших конструкциях загнивателей или вовсе не ставили перегородки, или сводили их число до одной для отделения части, где происходит наиболее интенсивное выпадение осадков, от остальной части загнивателей.
Рис. 9. Загниватель
Типичный примером загнивателя с перегородками являлся загниватель опытной станции близ города Лилль во Франции (рис. 9). Сточные воды последовательно проходили через регулирующую камеру, песколовку и через водослив поступали в загниватель длиной 33 метра, шириной 3 метра и глубиной 2,85 метра. По длине загнивателя было установлено пять больших перегородок — три верхних и две нижних. Кроме того, вдоль всего загнивателя был устроен ряд перегородок, погруженных на 0,10 метра в жидкость, для задержания жиров и других плавающих веществ. Дно загнивателя было выполнено горизонтальным, что являлось большим его недостатком, так как вследствие большего отложения осадков в передней его части происходило увеличение скорости и постоянное передвижение осадков вдоль его продольной оси. Кроме того, очистка загнивателей подобной конструкции от осадков была возможна только вручную и представляла несомненные затруднения (_Иванов В. Ф._ Очистка городских сточных вод).
Сейчас приступаю к постройке бани. Хочу там сделать мини-бассейн/купель. Учитывая, что воду в купели нужно менять еженедельно, ее нужно куда-то девать. Подскажите, пожалуйста, что за сооружение нужно сделать и какого объема?
Вам необходим колодец-поглотитель. Это точно такой же фильтрующий колодец, какой используется для фильтрации сточных вод после септика. Или любое другое фильтрующее в грунт сооружение, выбор которого зависит от уровня грунтовых вод на участке. Буферный объем такого фильтрующего сооружения должен быть равен объему купели, если грунт полностью поглощает объем воды из купели до следующего ее сброса. Если нет — буферный объем поглотителя необходимо посчитать исходя из фактически замеренной на месте строительства поглотителя фильтрующей способности грунтов и периодичности сброса купели.
Рис. 10. Мини-септик для серых вод с
механическим фильтром, установленным
внутри выпускного тройника. Впускной
тройник не показан
Для защиты поглотителя от преждевременного засорения перед ним обычно ставят мини-септик с механическим фильтром, установленным на отводящем тройнике (рис. 10).
На моем участке под метром плодородного чернозема идет слой чистейшей глины, не пропускающей через себя дождевую и талую воду, которая в период дождей и таяния снега стоит на глине довольно долго. Под глиной идет слой рыхлой супеси. Уровень грунтовых вод расположен примерно на глубине 8–9 метров (такова глубина колодцев в нашей округе). Можно ли в моем случае сделать фильтрующее сооружение на глубину до слоя этой супеси (около 2,5–3,0 метров)? Аэрационные очистные системы отпадают по причине дороговизны и отсутствия в нашем регионе фирм, продающих это оборудование.
Да, можно. По санитарным требованиям, от низа щебеночного основания фильтрующего сооружения до уровня грунтовых вод (УГВ) должно быть не менее одного метра. В вашем случае получается 5–6 метров, что более чем достаточно.
Для определения типа и габаритов фильтрующего сооружения необходимо знать суточный объем сброса сточных вод и измеренный в натуре коэффициент фильтрации грунта (супеси).
Какой, на ваш взгляд, готовый септик является оптимальным по соотношению цена/качество? Честно говоря, смущают септики, которые предполагают круглосуточное потребление электроэнергии. Лет через десять с ними разоришься…
Септиков с круглосуточным потреблением электроэнергии не существует. Септик вообще не требует электропитания. Электроэнергия нужна для аэрационных установок, которые очень часто в маркетинговых целях называют септиками или даже «Биосептиками».
Самый лучший септик — это прочный и дешевый септик требуемого объема. Это всего лишь емкость с двумя тройниками внутри, горловиной, люком и вентиляционной трубой. Ничего другого в септике не требуется. Добавления различных устройств только удорожают сооружение (иногда в несколько раз), не неся в никакой заметной пользы.
Надо ли как-то защищать фильтрующие колодцы от верховой воды? Весной ведь будет прилично талого стока.
Если грунтовая вода поднимается в уже оттаявшей почве (и в фильтрующем сооружении) до уровня стоков в септике, его производительность падает практически до нуля. Пользоваться канализацией какое-то время будет невозможно. В этом случае эффективных способов защиты (кроме откачки) не существует.
Рис. 11. Линейный
инспекционный
колодец заводского
производства
Если же речь о талой, верховой воде, стекающей по рельефу местности и попадающей в фильтрующее сооружение не через толщу оттаявшего грунта, а через горловину сооружения поверх грунта еще мерзлого, воду не пропускающего, то защита выполняется путем создания грамотной вертикальной планировки участка (уклон поверхности земли от фильтрующего сооружения, а не к нему).
В соответствии с нормативом, длина выпуска от стояка или прочистки в доме до оси смотрового колодца должна быть не более 12 метров. При большей длине выпуска необходимо предусматривать устройство дополнительного смотрового колодца. Кроме того, смотровые колодцы на самотечных канализационных сетях надлежит предусматривать в местах изменения направления сети в горизонтальной плоскости.
У меня от стояка (с ревизией) до септика получается 22 метра и один поворот трубы в земле на 45 градусов. Расстояние от стояка в доме до поворота — 16 метров. Я правильно понимаю, что мне придется ставить два колодца, или можно обойтись одним примерно посередине сети, а поворот выполнить просто отводом в земле?
Рис. 12. Самодельный поворотный
инспекционный колодец
Да, вам необходимо установить на сети два колодца. Один линейный, примерно на расстоянии восьми метров от стояка в доме, и второй поворотный, в месте изменения направления сети.
Некоторые зарубежные фирмы производят упрощенные линейные инспекционные колодцы трубчатой формы, позволяющие проталкивать сантехнический трос для прочистки в обе стороны сети (рис. 11). Некоторые российские дачники по бедности делают подобным образом и поворотные колодцы (рис. 12). Косой отвод при этом должен быть установлен перед поворотом (по потоку сточных вод). Такая конструкция позволяет проталкивать сантехнический трос только в одном направлении, но при недостатке средств на покупку штатных колодцев это решение гораздо лучше, чем просто отвод в земле без возможности его прочистки, что категорически не рекомендуется делать.
Андрей Ратников,
руководитель контрольной комиссии,
член правления Союза «ИСЗС-Проект»
