Устройство дренажной системы

Специалисты утверждают, что устройство водоотводящей системы для коттеджа - более сложное и дорогостоящее мероприятие, чем снабжение этого коттеджа водой. Водоотводящие сети и локальные очистные сооружения обычно создаются из расчета 250 л на одного потребителя в сутки. Ошибки при их строительстве, влекущие за собой загрязнение окружающей среды бытовыми стоками, опасны для здоровья. И в первую очередь от этого страдают сами пользователи услугами водоснабжения и водоотведения.

Наиболее сложным принято считать оборудование системы водоотведения и очистки сточных вод на самом раннем этапе благоустройства загородного дома и участка. В этот период проще всего очищать стоки, исходящие из коттеджа, используя септик. Из него уже осветленные воды направляются в одно из устройств почвенной (подземной) фильтрации. К их числу относятся:

а) устройства на естественных грунтах - фильтрующие колодцы и поля подземной фильтрации;
б) устройства на искусственной фильтрующей загрузке - фильтрующие траншеи и песчано-гравийные фильтры.

О подземной фильтрации и пойдет речь в нашей статье.

Надежность метода, предусматривающего предварительную очистку сточных вод в септиках и последующую доочистку в естественных условиях подпочвенной фильтрации, проверена вековым опытом.

С помощью септиков можно добиться лишь частичной ликвидации загрязнений. Суть процесса заключается в отстаивании сточных вод и их первичной биологической обработке. А затем в дело вовлекаются почвенные бактерии. "Поедая" органику в осветленных (в септиках) стоках, они очищают их до состояния, пригодного для сброса на рельеф или в водоемы. Любопытно, что уровень загрязненности, при котором этот сброс разрешается, у нас намного ниже, чем на Западе.

Подземная фильтрация хороша с двух точек зрения. Во-первых, она позволяет доочищать вытекающие из септиков (или других установок заводской готовности со степенью очистки менее 95%) воды, так как продолжает процесс разложения и минерализации все еще способных к гниению органических веществ. Во-вторых, дает возможность организовать подземное орошение - распределяясь в почве участка, стоки обогащают ее влагой и удобрениями, необходимыми для растений. Подземное орошение справедливо рассматривать как традиционный, эффективный метод утилизации сточных вод. Оно благоприятно сказывается на росте и урожайности садовых культур, благодаря чему большая часть затрат по эксплуатации сооружений со временем окупается. Происходящие в населенной живыми организмами почве процессы вызывают дальнейшее, более глубокое разложение загрязнений, что и является целью любой очистки. Ошибочно рассматривать почву просто как фильтр, который механически задерживает загрязнения и накапливает их в своих пустотах. Биологическая очистка происходит не в результате гниения органики без доступа воздуха. Напротив, для ее успешного протекания надо обеспечить беспрепятственный доступ к "месту действия" кислорода, поскольку он необходим для жизни аэробных бактерий и, соответственно, для успешного хода процесса аэробного разложения загрязнений. С момента входа сточных вод в зону фильтрации и до момента выхода в дренаж каждая их порция контактирует с фильтрующей средой в течение 6-12 суток. Этим и объясняется высокий эффект очистки, достижимый при использовании фильтрующих колодцев, полей подземной фильтрации, фильтрующих траншей и песчано-гравийных фильтров.

Схема местной канализации с септиком (1), дозирующей камерой (2), распредколодцем (3) и полем фильтрации (4) Схема канализации с выгребной ямой (1), септиком (2) и фильтрующим колодцем (3)

Все типы устройств подземной фильтрации обеспечивают уровень очистки по БПК_полн и взвешенным веществам, приближающийся к 100%. Но есть у таких систем и свои недостатки. Прежде всего, фильтрующие устройства очень "не любят" превышения количества стоков по сравнению с расчетным. Будучи грамотно сделанными и нормально эксплуатируемыми, служат десятилетия. Но если время от времени менять режим их работы, например, резко увеличивать объем вод (гости понаехали) или вообще покидать дом на 3-4 недели, то устройство начинает давать сбои, довольно быстро заиливается (за 4-5 лет), а почва вблизи него заболачивается. Если "болезнь" запущена, лечить ее приходится радикально - вскрывать и заменять фильтрующую засыпку. Помимо существенных денежных затрат, это означает еще и заметный урон ландшафту. Кроме того, до полусотки земли выпадает из полноценного использования - над устройствами в лучшем случае сажают кустарники, а чаще организуют травяные лужайки или цветники.

Применение подпочвенных методов очистки требует знания гидрогеологических особенностей участка, поскольку от этого зависит тип применяемого сооружения. Для обеспечения надежности системы надо учитывать также рельеф местности, гранулометрический состав частиц почвы, господствующие ветры и другие специальные данные.

Для подземного орошения особенно благоприятны легкие мелкие пески, суглинистые и супесчаные почвы, поскольку в них быстрее происходит минерализация (превращение в окисленную форму) органики. В тех случаях, когда нужно лишь отвести сточные воды, не используя содержащихся в них питательных веществ в качестве удобрения, предпочтительны крупнозернистые песчаные грунты.

Их применяют для почвенной очистки бытовых сточных вод, поступающих в объеме до 1 м³ в сутки при числе пользователей от 3 до 5 человек. В этих системах допускается даже непосредственная очистка стоков от умывальников, душевых и ванных комнат. Учтите, что фекалии и жирные кухонные воды в колодцы отводить не рекомендуется - велика вероятность заиливания и, значит, потери фильтрующих свойств. Пропускная способность устройства этого типа зависит от вида грунта. В песчаных почвах она составляет 80 л/сут на 1 м² площади наружной поверхности фильтрующего цилиндра, в супесчаных - 40 л/сут. В глинистых почвах или при уровне грунтовых вод (УГВ) выше 3 м в любых почвах такие колодцы не делают.

Фильтрующие колодцы, в соответствии с рекомендациями ТСН ВиВ- 97МО, часто выполняют из железобетонных колец диаметром 1,5-2 м, глубина - до 2,5 м. Наименьший диаметр подводящих трубопроводов равен 100 мм. Относительно глубины заложения подводящих труб к фильтрующим устройствам, и к колодцам в том числе, специалисты не имеют единого мнения. Если укладывать их ниже уровня промерзания грунта (есть и такие рекомендации для импортных установок), тогда резко (и, надо сказать, неоправданно) увеличиваются затраты на земляные работы. С другой стороны, известны случаи, когда трубы укладывали на глубине всего 350 мм и они не промерзали. И это не так уж фантастично. Ведь по ним периодически проходит теплая вода, причем заполняя их только на часть сечения.

Практически глубина заложения лотков (самой нижней части) труб наружной сети колеблется в диапазоне 0,5-1,1 м. Для самотечных трубопроводов применяют безнапорные асбестоцементные или пластмассовые трубы. Для напорных участков, по которым стоки подает насос, - чугунные и напорные пластмассовые. В стенках колец на высоте около 1 м делают множество отверстий диаметром 20-30 мм, располагая их с шагом 20-50 мм. Стенки колодцев обсыпают щебнем величиной 40-60 мм, толщина слоя - 300-500 мм. Внутрь засыпают такой же щебень слоем 1 м. Сверху колодец закрывают люком и монтируют короткую вентиляционную трубу. А вот специалисты фирмы "Сантехспецмонтаж" практикуют установку венттрубы, заглубленной в фильтрующей засыпке. Это улучшает аэрацию засыпки, повышает полноту разложения органики и, значит, уменьшает опасность ее заиливания. При значительном объеме стоков можно оборудовать несколько колодцев, только размещать их следует на расстоянии не менее 25 м друг от друга. Помимо того что фильтрующие колодцы наиболее просты в строительстве, с ними при эксплуатации практически не возникает проблем со службой санитарного надзора.

Поля подземной фильтрации (поля поглощения) применяются на хорошо фильтрующих грунтах (песчаных и супесчаных) и при УГВ не менее 1,5 м. Представляют собой систему водораспределительных (оросительных) труб, уложенных под землей на глубине 0,6-0,9 м, но минимум на 1 м выше уровня грунтовых вод.

Для полей фильтрации применяют перфорированные асбестоцементные или пластмассовые трубы диаметром 100-150 мм. Чаще всего их укладывают параллельными ветвями на расстоянии 1,5-2 м в песчаных и до 2,5 м в супесчаных грунтах. На конце труб устанавливают вентиляционный стояк. Его высота над поверхностью земли должна составлять не менее 0,5 м. Общая длина водораспределительного трубопровода зависит от характера грунта. Ориентировочно для отвода сточных вод от одного человека требуется трубопровод длиной 10 м для гравийных и песчаных грунтов, 15 м для супесей и 20 м для суглинков.

Разрез поля фильтрации при хорошо фильтрующих грунтах (а) и фильтрующих траншей при нефильтрующих грунтах (б): схема UPONOR 1 - земля; 2 - геоткань; 3 - труба оросительная; 4 - щебень крупный; 5 - песок крупнозернистый; 6 - щебень мелкий;                                  7 - труба дренажная

Длина отдельной ветви не должна превышать 20 м - это облегчает вентиляцию жизнедеятельного фильтрующего слоя и обеспечивает равномерное распределение воды. Ведь при значительной длине трубы трудно избежать ее прогиба и провисания и гарантировать надежное поступление воздуха во все ее участки, а также в фильтрующую загрузку. Ветви укладывают с уклоном 0,001-0,003 на подсыпку из мелкого гравия, щебня, шлака или керамзита, имеющую толщину 10-40 см. Чем хуже дренирующие свойства грунта, тем толще слой подсыпки. С боков и сверху трубы засыпают таким же материалом (слой около 5 см). Чтобы предохранить дренирующую засыпку от засорения, сверху ее закрывают геотканью, например HaTe, Comtrac от HUESKER SYNTHETIC (Германия) или Secudran от NAUE FASERTECHNIK (Германия), Typar от DUPONT (США). И уже затем все засыпают крупнозернистым песком (еще 5 см), а сверху - землей. Ветви труб можно укладывать по отдельности в канавы или на общем поле.

Если грунт на участке слабофильтрующий или даже совсем водонепроницаемый (суглинистый, глинистый), приходится помогать природе и обустраивать в земле рукотворные фильтрующие устройства. Самые распространенные из них - фильтрующие траншеи. Такая траншея представляет собой канаву с искусственной фильтрующей засыпкой (загрузкой). В отличие от полей фильтрации, снабжена двумя нитками перфорированных труб, одна из которых расположена над загрузкой, а другая (дрена) - под ней. Трубы укладываются с уклоном по направлению потока воды. Первая из них - оросительная: по ней стоки из септика рассеиваются по площади загрузки (уклон 0,001-0,005). Вторая служит собирающей, дренирующей трубой: она собирает уже полностью очищенные воды, прошедшие через слой фильтрующего материала. Из нее вода отводится самотеком (уклон 0,005-0,01) за пределы участка и может сбрасываться на рельеф или в водоем и частично использоваться для орошения. Максимальная длина траншеи 30 м, а ширина понизу - не менее 0,5 м. Пространство между оросительной и дренажной сетью до высоты в 1 м заполняется крупным песком и щебнем. Слой щебня или песка под дреной имеет толщину 20 см, и главное при этом, чтобы расстояние от лотка дрены до грунтовых вод превышало 1 м. Расчетная нагрузка на 1 м протяженности траншеи - до 70 л/сут.

Если стоков ожидается много, устраивают несколько траншей, причем расстояние между их осями составляет не менее 3 м. Заглубление оросительной сети - минимум 0,5 м. Эффективность очистки и срок службы устройства заметно повышаются, если стоки в него подаются порционно, периодически, чтобы оставалось время на их аэрацию. Поэтому перед траншеями целесообразно расположить распределительный колодец с дозирующим устройством. В этом качестве применяют сифонные дозаторы, качающиеся водоналивные желоба или насосы с поплавковым датчиком уровня воды в распределительной камере. А вот о том, на какую величину дозы надо настраивать эти устройства, специалисты спорят. Главное здесь - оптимальное соотношение стоков и воздуха (то есть подача-перерыв). При покупке колодца можно исходить из того, что сливаемая за один раз порция не превышает 0,6 значения внутреннего объема труб распределительной сети.

На конце каждой оросительной трубы обязательно делается вентиляционный вывод выше уровня почвы (снега). Такие же выводы оборудуют в начале каждой дрены. Часто конец дрены направляют в коллекторный колодец, из которого собранную воду порционно погружным насосом сбрасывают на рельеф. Подобные колодцы просто необходимы, если дрены сильно заглублены и вода не может сливаться из них самотеком (не позволяет рельеф местности). Сброс порциями не дает обледенеть устью сливной трубы. Колодцы собирают из бетонных колец или покупают в виде готовых пластиковых емкостей.

По конструкции они похожи на фильтрующие траншеи. Только загрузку здесь делают потолще за счет большего слоя песка. Эти устройства представляют собой фильтрующие котлованы шириной 4-6 м. Оросительная сеть труб выглядит как елочка: от центральной распределительной трубы вбок отходят короткие оросительные. Расстояние между оросительными и дренажными трубами по высоте - до 1-1,5 м, такое же - между отдельными параллельными оросительными и дренажными трубами. Пространство около труб обсыпается керамзитом, шлаком, щебнем или гравием слоем 15-20 см, остальное пространство заполняется крупным песком. Гидравлическая нагрузка на 1 м длины песчано-гравийного фильтра такая же, как у фильтрующей траншеи.

Для обеспечения надежности водоподъемной системы рекомендуется применять насосы с обратным клапаном, развивающие необходимый напор от 5 до 9 м. Наиболее высокой износостойкостью обладают приборы с рабочей камерой, выполненной из нержавеющей стали или чугуна. Этим требованиям соответствуют изделия фирм GRUNDFOS и WILO (Германия), NOCCI и LOWARA (Италия) и др. Соединять дренажный насос с отводящей трубой следует гибким армированным шлангом, чтобы из-за подвижек грунта, трубы и корпуса колодца не нарушить точность установки.

В соответствии с требованиями Госсанэпиднадзора, привязка и размещение сооружений водоотведения осуществляется на основе инженерно-геологических и санитарно-экологических изысканий, после согласования с соответствующими региональными организациями.

По требованию СНиП 2.04.03-85, санитарно-защитные зоны очистных сооружений для малоэтажных жилых зданий, в зависимости от требуемой производительности и типа устройства, необходимо принимать:

• для полей подземной фильтрации с расходом до 15 м³/сут - 15 м;

• для фильтрующих траншей и песчано-гравийных фильтров - в зависимости от производительности:
  1 м³/сут  - 8 м;
  2 м³/сут  - 10 м;
  4 м³/сут  - 15м;
  8 м³/сут  - 20 м;
  15 м³/сут  - 25м;

• для септиков и фильтрующих колодцев - 5 и 8 м соответственно.

Нормальная работа устройств естественной почвенной очистки возможна только при обеспечении хорошей вентиляции. Для этого обязательно устраивают вентиляционные вытяжки диаметром не менее 100 мм. Зимой надо следить, чтобы оголовки этих труб не забивались снегом. Во избежание заиливания фильтрующей загрузки в зимнее время необходимо обеспечить надлежащее утепление крышек колодцев, а также подводящих труб при их мелком заглублении матами.

Учтите, что увеличение содержания органических загрязнителей выше расчетных показателей приводит к быстрому заиливанию фильтрующего слоя, а увеличение объема стоков - к перенасыщению системы. То и другое приводит к переполнению оросительной сети, появлению воды в вентиляционных стояках и, значит, к прекращению доступа воздуха. Все! Бактерии перестают перерабатывать органику, и она начинает загнивать, а загрузка заиливается. На месте расположения устройства возникает тухлое болотце. Поэтому не меняйте радикально режим пользования бытовыми приборами, а при строительстве всегда закладывайте резерв производительности устройства.

Контроль состояния и обслуживание устройств почвенной фильтрации включают:

• регулярный осмотр распределительного колодца в начале оросительной сети (в истоке ни одной из оросительных линий не должен скапливаться осадок);

• регулярную прочистку оросителей проволокой или тросом;

• профилактики дозирующих устройств.

Для предупреждения заиливания загрузки фильтрующих траншей и песчано-гравийных фильтров рекомендуется весной или при появлении гнилостного запаха промывать ее хлорной водой, исходя из дозы хлора 35-50 г на 1 м² площади. В фильтрующих колодцах нельзя допускать, чтобы над загрузкой постоянно скапливалась жидкость. Если это все-таки произошло, необходимо откачать воду, проштыковать верхний слой ломом, промыть поверхность чистой водой и обработать двухпроцентным осветленным раствором хлорной извести из расчета 15-20 л на 1 м² поверхности.

Редакция благодарит фирмы "ЦНИИЭП ИНЖЕНЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ", "САНТЕХСПЕЦМОНТАЖ", "ВАВИН РУС", "РУВИНИЛ", "МОСГЕОПЛАН" за помощь в подготовке материала.