Автономная канализация загородного дома

Выбор устройства с естественными либо с искусственными условиями очистки сточных вод для автономной канализации загородного дома зависит от объемов стоков, характера их образования, методов очистки и отведения. Кроме того, при проектировании очистных сооружений надо принимать во внимание современные нормативные документы, регламентирующие строительство и эксплуатацию систем канализации.

Различают два основных вида систем канализации: автономные и централизованные.

Автономные системы для отдельно стоящих индивидуальных домов или усадеб характеризуются относительно небольшим объемом сточных вод (1–5 кубометров в сутки) и их неравномерным поступлением как по расходу, так и по концентрации загрязнений. Централизованные системы предназначены для группы домов или целого населенного пункта, имеют большие расходы стоков и меньшие неравномерности в их поступлении.

Для каждой из этих систем существуют свои инженерные решения, обусловленные принципиальными раз-личиями в объемах и характере образования, очистке и отведении сточных вод.

Автономная канализация загородного дома, как правило, состоит из приемников сточных вод, трубопроводов, транспортирующих сточные воды за пределы здания, и устройства для приема этих стоков. Это может быть накопитель сточных вод или очистное сооружение.

Очистные сооружения для нужд автономной канализации условно делятся на сооружения с очисткой в естественных условиях и сооружения аппаратной очистки в искусственно созданных условиях.

Сооружения с очисткой в естественных условиях — это проверенные веками устройства почвенной очистки стоков. Они состоят из септика и системы подземной фильтрации, предназначенной для передачи механически отстоянного в септике стока на внутрипочвенную очистку. Об эффективности работы септика свидетельствуют результаты исследований, проведенных выдающимся гигиенистом — академиком АМН СССР (РАМН), академиком АМН Украины, профессором Е. И. Гончаруком. В септиках, оборудованных с соблюдением строительно-монтажных требований, при условии правильной эксплуатации задерживается 80–95% взвешенных веществ и 100% жизнеспособных яиц гельминтов, перманганатная окисляемость снижается на 30–40%, содержание NH3 повышается на 20–40%, количество сапрофитных микроорганизмов уменьшается на 60–80%. Сточная вода, выходящая из септика, имеет легкую опалесценцию, прозрачность в 5 см, содержит не более 10–15 мг/дм3 взвешенных веществ.

Понятие «система подземной фильтрации» включает весь комплекс сооружений для предварительной механической и завершающей биологической очистки сточных вод. Для биологической очистки сточных вод применяют поля подземной фильтрации, фильтрующие траншеи, кассеты и колодцы, песчано-гравийные фильтры. Систему называют по наличию главного компонента (например, система с подземным полем фильтрации).

Ко всем малым сооружениям аппаратной очистки в искусственных условиях на российском рынке ошибочно применяют название ЛОС (локальные очистные сооружения), хотя, согласно действующей нормативно-технической документации, ЛОС — это сооружения предварительной очистки до сброса в коммунальные системы водоотведения. То есть термин описывает не тип сооружения, а его назначение в системе канализации.

Одна и та же установка может использоваться и как локальная, и как автономная. Под аббревиатурой ЛОС чаще всего скрываются SBR-реакторы периодического действия (sequencing batch reactor). Часто локальными очистными сооружениями, или биосептиками, называют любое искусственно аэрируемое сооружение. Теоретически процесс очистки стоков в SBR-реакторе отличается от традиционных аэрационных сооружений в централизованных системах канализации тем, что различные процессы биологической очистки происходят циклично в одной-единственной емкости. В традиционных установках очистка происходит в нескольких последовательно установленных емкостях с различными условиями пребывания в них стоков.

Совмещение различных процессов в одном объеме создает известные сложности, поскольку и аэробные, и анаэробные микроорганизмы вынуждены сосуществовать в одном и том же объеме реактора. Наличие кислорода подавляет жизнедеятельность анаэробов, а его отсутствие — аэробов.

Периодическая циклическая аэрация приводит к тому, что в реакторе начинают развиваться гетеротрофные аэробные микроорганизмы, способные потреблять органические загрязнения как в присутствие кислорода, так и в его отсутствии. При поступлении на установку стока с низким содержанием органических загрязнений (только бытовые воды) органики не хватает на полное удаление азота нитратной группы, в результате чего происходит накопление нитратов в реакторе и их вынос с потоком очищенных вод. В этом случае нормативы на сброс по нитратам не выполняется.

Устойчивость биоценоза реактора сверхмалых установок к внешним воздействиям гораздо более слабая, нежели у аэротенков централизованных систем. Его объем в разы меньше даже объема септика равной с ним производительности, не говоря уже об объемах централизованных сооружений. Такие установки в условиях автономной канализации одного дома работают крайне неустойчиво, а для сезонного или периодического проживания вообще не могут быть рекомендованы.

Профессор Е. И. Гончарук на основании многолетних исследований работы различных малых установок для очистки бытовых стоков (в том числе аэрационных) рекомендует при проектировании автономной канализации, прежде всего, изучить вопрос о возможности применения почвенных методов очистки. По его мнению, при наличии достаточных земельных участков и благоприятных грунтовых условий этому методу следует отдать предпочтение.

Тем не менее, малые аэрационные установки позиционируются на рынке как дающие возможность получить более качественную очистку по сравнению с септиком. Однако септик не является самостоятельным очистным сооружением, а только частью, элементом сооружения естественной очистки. После септика стоки поступают не на рельеф, не в поч-ву, а в сооружение почвенной биологической очистки. То, что в инженерной практике называется сооружениями почвенной очистки (фильтрации), — это не только сами фильтрующие колодцы или трубы подземных полей фильтрации, но и грунт, почва вокруг них, в которой собственно и происходят процессы биологической очистки, а говоря правильнее, процессы биохимического распада органических загрязнителей стока. Сами колодцы или трубы — это только устройство для передачи стока в грунт.

Если сравнивать аппаратные установки не с отдельными элементами сооружений естественной очистки, а с эффектом работы всего сооружения, то сравнение будет не в пользу первых.

Механическая очистка в септиках с последующей внутрипочвенной биологической очисткой и поглощением стоков, в отличие от очистки на малых аэрационных установках с поверхностным сбросом очищенных вод, исключает загрязнение поверхности почвы и растений яйцами гельминтов и патогенными микроорганизмами, полностью устраняет распространение неприятных запахов, поскольку почва является хорошей средой для их поглощения. То есть эти сооружения реализуют полный цикл очистки, обеззараживания и безопасного сброса сточных вод.

Еще один распространенный миф состоит в утверждении, что очищенные на аэрационных установках стоки более пригодны для полива зеленых насаждений, чем прошедшие обработку септиком. Но для использования бытовых сточных вод в целях полива растений и улучшения плодородия почв нет необходимости в их очистке на аэрационных установках. Однако полная биологическая очистка приводит к снижению удобрительной ценности стоков по азоту на 26%, калию — на 18%, кальцию и фосфору — на 10%. Кроме того, частично теряются бор, марганец, медь, цинк, молибден и другие микроэлементы, необходимые растениям. Почти полностью теряется биологическая часть стоков (органическое вещество — на 72,5%, полезные микроорганизмы — на 94,0%), которая участвует в восстановлении поч-венного плодородия.

Следует заметить, что метод внутрипочвенной очистки стоков энергонезависим и более экономичен по сравнению с искусственной биологической очисткой в аппаратных очистных сооружениях.

Хозяйственно-бытовые сточные воды, проходя через толщу слоя почвы, очищаются. Они полностью теряют окраску и запах, концентрация растворенных в них веществ снижается на 30–70%, общий азот и соли аммония поглощаются почвой на 94–99%, соли калия — на 85–99%, соли фосфора — на 98–100%, органические соединения также поглощаются почвой и разрушаются почвенными микроорганизмами на 98–99,5%.

Лизиметрические воды, полученные при поливе стоками, по своему составу приближаются к лизиметрическим водам, полученным при поливе чистой водой. Это свидетельствует о высокой степени почвенной очистки стоков. Почва полностью поглощает фосфор, содержащийся в стоках, и в значительных размерах абсорбирует азот. Количество общего и аммиачного азота в лизиметрических водах, прошедших через 100-сантиметровый слой почвы, не превышает 1,5% от его содержания в исходных стоках. Почва также поглощает содержащиеся в стоках газообразные, взвешенные, коллоидные и растворенные вещества, которые затем подвергаются минерализации почвенными микроорганизмами до простых соединений — углекислоты, воды и окислов. Эти соединения обогащают комплекс почвы и усваиваются растениями значительно лучше, чем из минеральных удобрений.

Помимо аэробных реакторов и септиков на рынке представлены комбинированные сооружения, включающие в себя септическую камеру, аэрационный реактор (аэротенк) и биофильтр. Таких систем достаточно много, но всех их объединяет одно — они сложны в эксплуатации и требуют наличия электроэнергии. Для нужд автономной канализации такие установки избыточны.

Области применения различных типов установок примерно следующие:
– при расходах до 3–5 кубометров в сутки — септики и внутрипочвенная очистка;
– при расходах от 3–5 до 20–30 кубометров в сутки — реакторы и гибридные сооружения;
– при расходах свыше 30 кубометров в сутки — централизованные системы с классическими сооружениями;
– по совокупности достигаемого эффекта почвенная очистка (поглощение) предварительно осветленных в септике бытовых сточных вод загородного дома является наиболее экологически приемлемым, экономичным, надежным и разумным способом утилизации;
– простейшие анаэробные сооружения — септики или механические отстойники — для задержания и сбраживания органических взвешенных частиц с последующей биологической очисткой стоков в почве, где органика стока тут же включается в природный цикл.

Во всем мире почву широко используют для очистки и обезвреживания небольших количеств хозяйственно-бытовых сточных вод, образующихся от одного или нескольких загородных жилых домов или коттеджей. Нормативная документация, действующая в настоящее время в РФ, никаких запретов на использование септиков и почвенной фильтрации не содержит. Однако не следует забывать, что этот способ утилизации стоков не лишен недостатков и имеет определенную область применения. Основными факторами, ограничивающими применение почвенных методов очистки, являются высокий уровень грунтовых вод, слабофильтрующие грунты и связанные с этим относительно большие (в сравнении с аппаратными установками) площади, необходимые для размещения сооружений. Во многих рекламных публикациях эти факторы сознательно преувеличиваются или искажаются, чтобы создать видимость конкурентного преимущества более дорогих аэрационных установок.

Попытки использовать септик на больших объемах стока действительно жестко ограничиваются площадями для сооружений почвенной фильтрации, а вот желание использовать аэра-ционные сооружения на малых расходах стоков велико. В случае удачи можно как раз получить выигрыш в занимаемых площадях из-за отсутствия сооружений почвенной фильтрации. При этом выигрыш в площади заметен и очевиден, а сопутствующие ему обязательные проигрыши, связанные с неполным циклом утилизации стока, нестабильностью в работе и качестве очистки, очевидны не настолько.

Внешне недоочищенный (по сравнению с нормативами) и необеззараженный сток, сбрасываемый после аэрационных установок на рельеф, практически неотличим от стока кондиционного. Тем не менее, содержание санитарно-показательных микроорганизмов в биологически обработанных на аэрационных установках сточных водах достигает нескольких тысяч на литр. Такие сточные воды остаются потенциально опасными в эпидемическом отношении и должны быть обязательно обеззаражены перед сбросом на рельеф или в водоем, однако подавляющее большинство малых аэрационных установок не имеют в своем составе никаких устройств для обеззараживания.

Следует заметить, что Федеральный закон «О техническом регулировании» (№ 184-ФЗ) не устанавливает отношения, связанные с разработкой, принятием, применением и исполнением санитарно-эпидемиологических требований, а также требований в области охраны окружающей среды. Особенности технического регулирования в области обеспечения безопасности зданий и сооружений устанавливаются Федеральным законом «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» (№ 384-ФЗ). Объектом технического регулирования в этом законе являются здания и сооружения любого назначения (в том числе входящие в их состав сети инженерно-технического обеспечения и системы инженерно-технического обеспечения), а также связанные со зданиями и с сооружениями процессы проектирования (включая изыскания), строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации (сноса). Согласно положениям закона, здания и сооружения должны быть спроектированы таким образом, чтобы в процессе их строительства и эксплуатации не возникало угрозы оказания негативного воздействия на окружающую среду.

Мероприятия по охране окружающей среды, предусмотренные в проектной документации здания или сооружения в соответствии с федеральными законами и другими нормативными правовыми актами Российской Федерации, должны обеспечивать предотвращение или минимизацию оказания негативного воздействия на окружающую среду. Соблюдению санитарно-эпидемиологических правил посвящена предельно лаконичная статья 19, не требующая обязательного устройства систем водоснабжения, канализации, отопления, вентиляции и энергоснабжения для объектов индивидуального жилищного строительства.

Стоит ли удивляться тому, что правила и нормы проектирования, строительства и эксплуатации автономных систем канализации, использующихся в индивидуальном жилищном строительстве, при таких требованиях федерального закона просто исчезают из вновь разрабатываемых сводов правил или актуализированных версий СНиП? Вопрос риторический…
В настоящее время Правительство РФ утверждает перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований федерального закона о безопасности зданий и сооружений. Все остальные нормативные документы (их части), не вошедшие в указанный перечень, являются рекомендательными.

Тем не менее, существует ряд как действующих, так и отмененных нормативных документов, в той или иной мере освещающих указанные вопросы. Прежде всего, СНиП 2.04.03-85. «Канализация. Наружные сети и сооружения»: их раздел по септикам и сооружениям почвенной фильтрации входит в упоминаемый выше перечень обязательных к применению норм; это и территориальные нормы Московской области — ТСН ЭК-97 МО (признаны утратившими силу на основании Постановления правительства Московской области № 621/29 от 04.08.2008 г.) и ТСН ВиВ-97 МО (действующие, рекомендательные), а также Пособие по проектированию автономных инженерных систем одноквартирных и блокированных жилых домов МДС 40–2.2000 (действующее, рекомендательное) и типовой альбом к нему.