Организация водоотведения от частной застройки

Дачные участки, коттеджи

Т. В. Дятлова, канд. техн. наук, руководитель группы компаний «ВодТехноСервис»

 

Времена единственного права собственности – на шесть соток непахотной земли со «скворечником» – уходят в лету. Сбылась мечта многих горожан о загородном доме, утопающем в саду, с камином, бассейном и другими атрибутами роскошной жизни.

Однако в 1990-х годах первые счастливые обладатели великолепных коттеджей считали самым важным приобретение земли в престижном районе и строительство двух– или трехэтажного оригинального особняка. Все инженерное внутреннее и наружное обустройство дома (при отсутствии многолетнего отечественного опыта индивидуальной малоэтажной жилой застройки) «подстраивалось» под архитекторское решение, выбранное счастливым застройщиком. Административные технические условия для решения извечного вопроса водопользования носили в то время характер скорее рекомендательный, нежели директивный.

Поэтому первые малоэтажные дома были оборудованы либо подземными накопительными емкостями (иногда выполненными из нержавейки до 30 м³ и более для сбора бытовых сточных вод, откуда стоки вывозились ассенизационной машиной), либо иностранными установками. Последние в 1990-х годах вывозились из Франции, Италии, Чехии, где автономное, индивидуальное проживание людей практиковалось много лет и было подкреплено экологической культурой строительства. При этом не учитывались различные по сравнению с западными странами условия эксплуатации систем жизнеобеспечения и жесткие российские требования к качеству очищенной бытовой сточной воды, что быстро дало о себе знать подтопленными приусадебными территориями вблизи соседского дома и взаимными упреками землевладельцев.

Первой эту проблему начала решать администрация Московской области, а за ней «подтянулись» и другие регионы. Совершенствуя эксплуатацию коммунального и индивидуального водопроводно-канализационного хозяйства, в 1997 году администрация ввела в действие на своей территории нормативные документы: «Территориальные строительные нормы систем водоснабжения и водоотведения объектов малоэтажной жилой застройки» (ТСН ВиВ-97 МО) и «Технические правила и нормы строительства, эксплуатации и контроля работы сооружений систем водоотведения объектов малоэтажной жилой застройки» (ТСН ЭК–98 МО). Документы были призваны регулировать порядок взаимоотношений между организациями, которые предоставляют услуги в сфере жилищно-коммунального хозяйства, и пользователями, в том числе и физическими лицами. Был разработан порядок оформления документов, которые при строительстве дома необходимо согласовать в государственных природоохранных территориальных органах, если собственник хочет иметь полностью автономные инженерные системы водопользования.

Собственник, имея правоудостоверяющий документ на землю от администрации муниципального образования, получает технические условия на оборудование объекта строительства инженерными коммуникациями водопользования (автономное или коммунальное. При доступности двух вариантов, право выбора за собственником). Если он решает строить полностью автономную систему водоотведения, он согласовывает с природоохранными территориальными органами условия выпуска глубоко очищенных сточных вод (на рельеф, в водоприемник и пр.). Затем заказывает организации, имеющей соответствующие лицензии, проект системы канализования дома, включающий установку по очистке сточных вод. Далее согласовывает проект в природоохранных органах, покупает установку и все необходимое для системы водоотведения и, имея разрешение на строительство, строит экологически чистый дом, в котором может жить несколько поколений.

Основные принципы формирования систем водопользования индивидуальной малоэтажной жилой застройки формулируются следующим образом:

– при наличии в доме внутреннего водопровода, подающего воду хотя бы к одной водоразборной точке, следует предусматривать систему водоотведения, включающую очистные сооружения (индивидуальные или групповые на несколько домов);

– источник водоснабжения может быть централизованным либо автономным при обязательном

наличии соответствующих разрешительных документов;

– зона санитарной охраны индивидуального подземного водозабора должна составлять не менее 30 м при глубине до 25 м и не менее 50 м – при бо'льших глубинах скважин;

– при неудовлетворительном качестве питьевой воды следует применять индивидуальные или групповые установки доочистки или кондиционирования;

– каждый дом должен быть оборудован счетчиками холодной и горячей воды;

– установки для очистки хозяйственно-питьевых и сточных вод должны быть сертифицированы;

– биологический метод – основной вариант очистки бытовых сточных вод;

– зона санитарной защиты жилого дома должна быть не менее 8 м;

– установки глубокой биологической очистки бытовых сточных вод в искусственных условиях не имеют ограничений в применении;

– установки, основанные на естественных методах биологической очистки (подземные поля фильтрации, фильтрующие колодцы, песчано-гравийные фильтры, фильтрующие траншеи), недопустимо применять:

а) при расходе сточных вод более 15 м³/сут;

б) невозможности соблюдения зон санитарной охраны водоисточников;

в) неблагоприятных инженерно-геологических условиях;

г) размещении в водоохранных зонах и прибрежной полосе поверхностных водоемов;

– биологическое потребление кислорода (БПК), взвешенные вещества, бактериальные загрязнения и синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ) – приоритетные для бытовых сточных вод показатели, по которым должно регламентироваться качество очищенных сточных вод;

– очищенные сточные воды могут быть сброшены на рельеф, в поверхностные водоемы или использованы для целей полива зеленых (трава, деревья) насаждений;

– осадок с очистных установок подлежит вывозу или компостированию на месте;

– эксплуатация и контроль работы очистных сооружений заключается в своевременном удалении и вывозе осадка и ежеквартальном контроле качества очищенной воды по лимитируемым показателям. Все операции по обслуживанию очистных установок осуществляет пользователь или соответствующая организация при заключении с ней договора.

Желательный для многих застройщиков вариант подключения жилого дома к коммунальным системам водоснабжения и водоотведения, например к поселковым, всегда кажется более простым, но далеко не всегда экономически выгоден. Условия жизни меняются – цены на коммунальное обслуживание неуклонно растут.

В разработке и внедрении вышеназванных нормативных документов принимал участие большой научный коллектив, в том числе и автор статьи – руководитель компании «ВодТехноСервис» и ее сотрудники.

За 15 лет деятельности в сфере водоотведения нами был накоплен значительный опыт работы с индивидуальными застройщиками самого разного профиля. Были выделены основные практические моменты, на которые необходимо обращать внимание при организации автономной системы водопользования и выборе оборудования:

– грамотное размещение на территории застройки водозаборного узла (ВЗУ) с соблюдением санитарно-защитной зоны как относительно самой застройки, так и очистных сооружений бытовой канализации;

– правильный выбор оборудования для водоподготовки с учетом качества воды в водоносном горизонте и оборудования для водоочистки хозяйственно-бытовых сточных вод с учетом инженерно-геологических условий и места сброса глубоко очищенных сточных вод. Оптимальным критерием выбора является не только стоимость установки, но и обеспечение требований безопасности для жизнедеятельности и надежности при эксплуатации;

– выбор или организация водоприемника для сбора очищенных стоков, поступающих из систем водоотведения, в зависимости от гидрогеологических условий и рельефа местности;

– условия и стоимость будущей эксплуатации системы водоснабжения и водоотведения.

Проанализируем сложившийся опыт строительства и эксплуатации индивидуальных систем водоотведения.

Начнем с самого простого и распространенного решения, которое доступно любому дачнику и владельцу частного дома, – организации накопителей сточных вод. Накопители – строго герметичные емкости с внутренней и внешней гидроизоляцией, глубиной не более 3 м. Рабочий объем накопителя следует принимать кратным емкости ассенизационной цистерны, размещать их со стороны дороги, а сточные воды из накопителей и жидкие отбросы из выгребов необходимо направлять на сливные станции.

Септики – сооружения для естественной или искусственной предварительной биологической очистки (рис. 1). Устройство только одних септиков не обеспечивает глубокой очистки бытовых сточных вод, требуемое повсеместно на территории России. Достигнуть только с их помощью показателей очищенной воды, допустимой для сброса в водоем рыбохозяйственного значения (т. е. БПК – 3 мг\л; взвешенные вещества – 5–6 мг\л) невозможно.

Рисунок 1. Стандартный септик

Однако при хороших инженерно-геологических условиях (низкий уровень грунтовых вод, песчаные и супесчаные грунты) дополнительное к септикам устройство полей подземной фильтрации или фильтрующих колодцев (последние – при расходе сточных вод не более 1 м³/сут) позволит получить требуемое качество очистки. Санитарно-защитные зоны этих сооружений должны составлять:

– 15 м для полей подземной фильтрации, производительностью до 15 м³/сут;

– 5 и 8 м для септиков и фильтрующих колодцев соответственно.

Песчано-гравийные фильтры и фильтрующие траншеи допускается использовать в водонепроницаемых и слабофильтрующих грунтах при наивысшем уровне грунтовых вод на 1 м от лотка отводящей дрены. Санитарно-защитная зона для них при производительности 1–15 м³/сут составляет от 8 до 25 м  (рис. 2).

Рисунок 2. Процесс установки септика картинка сверху – погружение в грунт; картинка снизу – завершение монтажа

На рынке установок очистки бытовых сточных вод много предложений септиков, выполненных из железобетона, полиэтилена, металла. Цена септиков колеблется от $1,5 до $2,4 тыс. в зависимости от их производительности.

Однако, как видно из вышесказанного, ограничения к грунтам, большая занимаемая площадь самих сооружений (септики и почвенные методы доочистки) и санитарно-защитная зона значительно сокращают варианты применения такого рода сооружений на глинистой, с высокогрунтовыми водами, земле Московской и других областей. Тем более, что наши великолепные коттеджи, в отличие от зарубежных «коллег», часто «смотрят» в окна друг другу.

Поэтому, несмотря на эйфорию от дешевизны и простоты решений, мы вынуждены были перейти к установкам биологической очистки в искусственных условиях, которые занимают меньшую площадь и обеспечивают глубокую очистку бытовых сточных вод.

По большому счету, все представленные на рынке установки отличаются друг от друга только материалом исполнения, комплектацией оборудования, конструктивными ньюансами и, разумеется, ценой. Средняя цена за объем, необходимый для очистки 1 м³ воды при производительности установки от 1 до 5 м³/сут, колеблется в пределах $1–2 тыс. С ростом производительности установки цена уменьшается.

Технологическая схема очистки стандартной установки (на примере устройств марки «БРИЗ-М») представлена на рис. 3. Принцип действия установок – двухступенчатая анаэробно-аэробная очистка.

Рисунок 3. Технологическая схема очистки сточных вод в стандартных установках 1 – анаэробный биореактор; 2 – первый аэробный реактор; 3 – второй аэробный реактор; 4 – септическая зона; 5 – зона отстаивания; 6 – подача сточных вод на очистку; 7 – эрлифт; 8 – сжатый воздух; 9 – обеззараживатель (хлор, УФ-облучение); 10 – сброс очищенных сточных вод

На анаэробной стадии очистки происходит гравитационное разделение взвешенных примесей с образованием осадка и всплыванием наиболее легких частиц на поверхность воды. Одновременно протекают процессы биологической деструкции органических веществ, стабилизация и уплотнение осадка, в результате чего его объем снижается. Удаление стабилизированного осадка из реакторов производится ассенизационной машиной. Периодичность выгрузки 2–4 раза в год. При этом 20 % зрелого осадка оставляют в септической зоне.

Аэробная стадия реализуется в двух последовательно работающих реакторах. В реакторе первой ступени интенсивная биологическая очистка и осветление сточной воды протекают во взвешенном слое активного ила и в зоне с активной биомассой, закрепленной на инертной синтетической загрузке. Избыточный активный ил периодически перекачивается в анаэробный реактор.

В аэробном реакторе второй ступени, работающем в режиме глубокой очистки, окислительные процессы осуществляются активной биомассой, иммобилизованной на инертной синтетической загрузке.

В реакторах с иммобилизованной микрофлорой происходит процесс саморегенерации загрузки в результате периодического отторжения отмершей биомассы. Отмершая биомасса из аэробного реактора второй ступени перекачивается эрлифтом в зону аэрации реактора первой ступени.

Обеззараживание очищенной сточной воды осуществляется хлорсодержащими препаратами продленного действия (при производительности установки до 10 м³/сут) или с помощью УФ-облучения (при производительности от 20 м³/сут). При наличии в схеме станции элементов почвенной доочистки обеззараживание не производится.

Расчетные концентрации загрязняющих веществ на входе/выходе из установки (по основным показателям лимитируемых загрязнений):

– взвешенные вещества – 283/5–6 мг/л;

– БПК_полн – 326/3–4 мг/л;

– азот-аммонийных солей – 34,8/0,39–0,78 мг/л.

При необходимости, о которой будет сказано ниже, станции дополняются песчано-гравийными фильтрами из расчета 1,5 м² фильтрующей поверхности на 1 м³ обрабатываемой воды.

Основными требованиями, предъявляемыми СЭС к типовым станциям очистки бытовых сточных вод производительностью от 5 до 240 м³/сут являются:

– организация и благоустройство санитарно-защитной зоны (СЗЗ) до границы жилой застройки (допустимо, по заключениям СЭС, при Q = 115 м³/сут без иловых площадок СЗЗ = 50 м, при Q = 115–175 м³/сут СЗЗ = 150 м и при Q = 200–270 м³/сут СЗЗ = 200 м);

– соблюдение условий сброса сточных вод;

– своевременный вывоз и утилизация осадков;

– осуществление контроля эксплуатации станций.

Размещение установок очистки бытовых сточных вод – всегда один из наиболее важных этапов проектирования индивидуальной системы водоотведения, т. к. на ограниченном по площади земельном участке располагаются не только очистные сооружения канализации, но и источник водоснабжения. Поэтому обеспечить нормативные требования зоны санитарной охраны становится достаточно проблематичным. Зона охраны первого пояса составляет не менее 30 м от водозабора при использовании защищенных подземных вод и не менее 50 м при использовании недостаточно защищенных подземных вод. Индивидуальная система водоснабжения, как правило, базируется на первом от поверхности водоносном горизонте, т. е. требуется организация 50-метровой зоны, что практически трудновыполнимо и требует решения на этапе формирования генплана застройки, а не после строительства жилого дома.

Самые большие проблемы возникают с организацией водоприемника очищенных сточных вод, которые вблизи массовой индивидуальной застройки чаще всего отсутствуют.

СНиП 2.04.03–85 и ТСН ВиВ–97 МО предусматривают возможность проектирования и эксплуатации фильтрующих сооружений (фильтрующая траншея, дренажный колодец), являющихся элементами выпуска, с целью доочистки сточных вод, очищенных на локальных установках малой производительности. Принимая во внимание отсутствие отечественных обеззараживающих препаратов (хлорпатронов) и дороговизну импортных, безусловно, почвенный рассредоточенный выпуск всегда предпочтительнее любого другого. Почва, как показали отечественные исследования, служит обеззараживающим фактором в системе индивидуальной очистки бытовых сточных вод.

Наш 15-летний опыт проектирования и эксплуатации индивидуальных систем водоотведения показывает, что от индивидуальных установок производительностью до 5 м³/сут сброс очищенных сточных вод на рельеф (наземная фильтрация – кювет дороги, овраг и т. п.), в подземную (фильтрующую траншею или в фильтрующий колодец-песчано-гравийный фильтр) – наиболее часто употребляемый.

Однако большая часть, например, территории Московской области характеризуется водоупорными глинами и суглинками при высоком уровне грунтовых вод, что препятствует фильтрации воды, отводимой с участка на рельеф. Объединение, как правило, дренажных и очищенных сточных вод требует грамотного решения при организации выпуска и искусственного водоприемника, чтобы исключить подтопление местности. Период водонасыщения и влияния выпуска на подземные водотоки целиком зависит от гидрогеологических условий местности. Поэтому при больших объемах очищенных стоков, если нет естественных водотоков, создаются водоприемники (в частности, пруды-накопители) за территорией поселка при условии согласования с природоохранными органами.

Специалистами «ВодТехноСервиса» совместно со специалистами НП «Акватория» разработаны для практического применения «Рекомендации по организации водоприемников для сбора стоков, поступающих из автономных систем водоотведения производительностью до 100 м³/сут». Обеспечение глубокой очистки позволяет надежно эксплуатировать системы наземной и подземной фильтрации для выпуска стоков.

При нормальной эксплуатации в режиме «мягкой» доочистки фильтрующих траншей и песчано-гравийных фильтров срок их службы до полной замены фильтрующей загрузки и дрен составляет 15–18 лет, фильтрующих колодцев и дренажных прудов – 8–10 лет.

Ряд установок различной производительности 1,2; 5; 10; 20; 30; 50 м³/сут. (рис. 4 – 7), объединенных общими габаритными и технологическими характеристиками, позволяет компоновать из готовых модулей станции до 240 м³/сут с очень гибким режимом эксплуатации. При снижении или увеличении расхода сточных вод работают одна или несколько установок, что позволяет при общем низком технологическом энергопотреблении дополнительно снизить эксплуатационные затраты, увеличить срок работы технологического оборудования.

Рисунок 4. Внешний вид очистной станции производительностью 5 м3/сут

Рисунок 5. Внешний вид очистной станции производительностью 10 м3/сут

Рисунок 6. Внешний вид очистной станции производительностью 30 м3/сут

Рисунок 7. Внешний вид очистной станции производительностью 50м3/сут

Как показал опыт эксплуатации, сама работа установок не требует постоянного вмешательства обслуживающего персонала. Установки могут работать в дискретном режиме, нуждаясь лишь в определенном промежутке функционирования для выхода на проектные параметры работы (в зависимости от сезона года).

В то же время, одним из наиболее слабых звеньев эксплуатации установок является надежность работы компрессоров. Опыт показывает, что компрессоры, производимые на различных предприятиях СНГ, зачастую выходят из строя уже в пределах гарантийного срока службы (через 1,5–2 месяца). Поэтому лучше ориентироваться на применение импортных компрессоров, стоимость которых в 2–2,5 раза выше. Сервисная служба, созданная компанией «ВТС», осуществляющая круглогодичный контроль работы автономных систем водоотведения на территории Московской области (на основе договорных отношений с пользователями), позволяет накапливать положительный и отрицательный опыт внедрения установок «БРИЗ-М». На установках малой производительности (до 30 м³/сут) аналитический контроль параметров очищенной воды осуществляется раз в квартал, при большей производительности – раз в месяц. Природоохранные органы осуществляют выборочный контроль работы систем водоотведения.

Отмечено, что проектная степень очистки сточных вод стабильно достигается в летний период (БПК = 2–3 мг/л) при условии соблюдения расчетной гидравлической нагрузки. В зимний период наблюдается некоторое повышение БПК очищенной воды (до 5–7 мг/л).

Случающиеся гидравлические перегрузки сооружений зачастую объясняются недооценкой заказчиком требуемой производительности системы. Поэтому проектировщикам рекомендуется более тщательно подходить к изучению факторов, обуславливающих выбор производительности системы водоотведения.

В целом приоритетные лимитируемые показатели загрязнений в очищенных сточных водах (в соответствии с ТСН ВиВ–97 МО) достигаются стабильно при недопущении сброса в систему водоотведения запрещенных (не предусмотренных проектом) стоков и растворов. На некоторых станциях производительностью 30–50 м³/сут, построенных для складов и терминалов, наблюдалось резкое снижение эффективности очистки из-за использования для мытья полов жестких моющих средств, попадания поверхностного нефтесодержащего стока в систему водоотведения и т. п. Поэтому пользователям вместе с паспортом на установку выдается регламент эксплуатации станции очистки, прописывающий не только правила эксплуатации, но и вводящий определенные ограничения.

В заключение следует отметить, что в настоящее время почти все фирмы на этом рынке услуг, принимают на себя решение всех проблем застройщиков, связанных не только с оформлением документов на проектирование, строительство и эксплуатацию индивидуальных систем водопользования, но и сдачу объектов «под ключ». При желании клиента объем услуг дополняется организацией искусственных водоемов, самоочищающихся прудов, оборудованных уникальными установками биологического очищения.