Правила расчёта и подбора сооружений почвенной доочистки. Определение водопроницаемости грунта.

Правила расчёта и подбора сооружений почвенной доочистки

Об основных механизмах почвенной доочистки и о том, почему этот способ водоотведения является наиболее предпочтительным, мы поговорили в статье «Почвенная фильтрация как метод утилизации очищенных сточных вод«. Теперь рассмотрим основные требования к фильтрационным сооружениям, правила их расчёта и подбора.

Основным «рабочим телом» фильтрационных сооружений является грунт. Цель человека – оценить поглощающие свойства почвы и грамотно соорудить интерфейс для оптимального распределения воды. От правильного выбора, расчёта, монтажа всех составляющих водоотводящей сети зависит срок службы всей системы, её безаварийная работа. Правило «сделаю как у соседа» здесь не сработает! На двух соседних участках, например, может отличаться обводнённость грунтов, если участки находятся на разной высоте, может отличаться и состав, расход, степень очистки стоков.

Сбор исходных данных

Обязательно необходимо убедиться в том, что ближайшие питьевые скважины, колодцы защищены от загрязнения (так как полноценные гидрогеологические исследования стоят больше, чем сами автономные очистные сооружения, ограничиваются соблюдением определенного расстояния от точки водозабора до места размещения фильтрационного сооружения – не менее 20 м. Санитарные нормы приводят цифру 50 м, но это не всегда выполнимо ввиду малых размеров стандартных участков земли).

Нагрузка на природный грунт (л/м²*сутки) зависит от огромного количества факторов:

преобладающий состав грунтов
уровень грунтовых вод (УГВ),
рельеф местности,
климатические условия (среднее количество осадков, температура),
сезонность работы очистных сооружений (если она есть),
способ подачи очищенных сточных вод (напорный/самотёчный) и пр.

Для удобства расчётов обычно задаются составом грунта и соответствующим коэффициентом фильтрации, остальные условия учитываются при помощи поправочных коэффициентов. К сожалению, современные нормативы предоставляют очень скудную информацию на этот счёт. После обновления старого СНиПа «Наружная канализация» до СП 32.13330.2012 эта информация и вовсе исчезла.

Сооружения подземной фильтрации обустраиваются в суглинках, супесях, песках, на участках со спокойным рельефом. При высоком УГВ (выше 1 м) рекомендуется предусматривать дренаж участка, либо поднимать фильтрационные сооружения в насыпь, либо вовсе отказаться от идеи фильтрационных сооружений и отводить очищенную воду в водоём или канаву, используя биофильтры и установки обеззараживания.

Устройство фильтрационных сооружений

Любое фильтрационное сооружение состоит из:

распределительной системы — колодец без дна, сеть перфорированных труб, дренажная кассета с шурфами, дренажные блоки из пластика и пр.,
основания – материала, который будет служить средством передачи очищенных сточных вод из системы автономной канализации в природный биофильтр — грунт. Такой материал должен равномерно распределять стоки в почве и не засоряться, блокируя путь воде. Как правило, это щебень, также может использоваться гравий и керамзит. Слой основания служит грубым фильтром, слой нетронутой почвы под ним – тонким фильтром. Необходимо, чтобы оба фильтра работали в режиме «био», за счёт деятельности микроорганизмов, образующих плёнку и поглощающих остаточные загрязнения из воды.

Подземные биофильтры невозможно промыть, не вскрывая всё сооружение, как правило, представляющее собой ровный красивый газон. Поэтому необходимо тщательно соблюдать правила эксплуатации предшествующих очистных сооружений, не допуская их выхода из строя. Очистные сооружения должны быть максимально простыми и надёжными (подробнее об очистных сооружениях для частных домов, предлагаемых нашей компанией, можно прочитать здесь). При систематическом выносе осадка из очистного сооружения из-за неправильного подбора оборудования, использования большого количества бытовой химии, слива сточных вод, состав которых отличается от бытовых, несоблюдения правил эксплуатация очистной установки сбалансированный биофильтр быстро превратится в обычный механический, который рано или поздно забьётся поступающими взвесями. После этого придется полностью менять загрузку основания, либо вообще захоронить имеющуюся конструкцию и соорудить новую. Поэтому к выбору и эксплуатации очистного сооружения, к подбору и расчёту сооружений подземной фильтрации нужно отнестись с изрядной долей ответственности.

Алгоритм подбора и расчёта сооружений почвенной фильтрации

1. Выбор очистного сооружения по следующим критериям:

высокая эффективность очистки,
надёжность и стабильность работы,
соответствие реальному расходу сточных вод (правильный подбор оборудования).

Определение расхода сточных вод (м³/сутки) – лучше доверить специалистам.

2. Выбор места расположения фильтрационного сооружения

с учетом имеющихся неподалёку сооружений водозабора (колодцев, скважин). Расстояние не должно быть менее 20 м, идеально – 50 м.

3. Оценка наивысшего расчётного уровня грунтовых вод

по уровню воды в ближайшем колодце, яме, котловане, канаве. Оценка уровня грунтовых вод производится ранней весной после таяния снега. Если колодцев поблизости нет, можно самостоятельно пробурить на предполагаемом месте размещения фильтрационного сооружения пробную скважину глубиной до 2,5 м (обычным садовым буром) и проследить, появится ли в ней вода в ближайшие 1-2 дня. Признаком высокого уровня залегания грунтовых вод служат растущие на участке осока, калужница болотная, мох, лабазник, таволга, ольха, ива. Конечно, идеальным способом определения УГВ являются гидрогеологические изыскания. В случае УГВ менее 1 м рекомендуется устройство дренажной системы всего участка.

4. Определение коэффициента фильтрации (водопроницаемости) грунта (м/сутки)

в соответствии с ГОСТ 23278 (метод налива воды в шурфы), либо по результатам гидрогеологических изысканий — они могут быть в документации на водозаборную скважину, для оценки годится и скважина на соседском участке. Либо осуществляют самостоятельное исследование. Удобно сделать это при строительстве дома или монтаже очистного сооружения.

Устраивают пробный шурф с известной площадью поверхности, на глубине чуть ниже предполагаемой глубины основания фильтра. Для глинистой почвы не рекомендуется использовать бур во избежание нарушения естественной пористости грунта в стенках шурфа. Рассчитывают объём полученного шурфа в м³. До краёв заполняют его водой, ждут, пока она не впитается. Производят эту операцию несколько раз и на основании результатов определяют среднее время полного впитывания воды (либо уменьшения столба воды на определенную высоту).

Зная площадь поверхности шурфа (м²), объём (м³) и среднюю величину времени впитывания воды (минуты/часы переводят в сутки), рассчитывают ориентировочный коэффициент фильтрации:

объём шурфа, заполненного водой : площадь поверхности шурфа =
=м³/м²сутки = м/сутки

Можно ориентировочно оценить коэффициент фильтрации по таблице 1, зная преобладающий состав грунта на нужной глубине.

5. Определение глубины фильтрационного сооружения

с учетом расхода очищенных сточных вод (п.1), УГВ (п.3) и коэффициента фильтрации (п.4). Высота щебёночного слоя (слоя основания) принимается от 20 до 50 см и более, в зависимости от проницаемости грунта (чем выше проницаемость, тем тоньше слой).

Величина фракции основания почвенного фильтра зависит от состава грунта:

20…40 мм для песчаных грунтов,
5…20 мм для супесчаных грунтов,
3…10 мм для суглинистых почв,
в глинистых почвах кроме щебня используется крупнозернистый песок.

Рекомендуется послойная укладка с убыванием фракции по направлению движения воды.

Нельзя использовать геотекстиль и известняковый щебень в зоне фильтрации (во избежание кольматирования). Перед тем, как уложить основание, необходимо очистить верхний слой почвы до грунта с нетронутой структурой, после чего сразу же произвести засыпку щебёнки/песка.

Устройство фильтрационного основания на уплотнённом грунте (с нарушенной пористостью) запрещено.

6. Определение расчётной нагрузки на фильтрационное сооружение

(л/сутки на 1 м² основания) производится по таблице 1. Необходимы следующие исходные данные:

коэффициент фильтрации, определенный по п.4 настоящего алгоритма;
преобладающий состав грунта в месте монтажа (глина, суглинок, супесь, песок, галечник, торф, скальные породы) (не обязательно, если есть коэффициент фильтрации);
среднегодовое количество осадков (мм)определяется по СП 131.13330 «Строительная климатология», сумма данных из табл.3.1. (17 столбец) и табл. 4.1. (10 столбец), например, для Санкт-Петербурга эта цифра составляет 625 мм;
среднегодовая температура воздуха по СП 131.13330, табл.5.1., столбец 14 (для Санкт-Петербурга 5,4°С).

7. Выбор вида фильтрационного сооружения и расчёт его площади.

Этот пункт подробно рассмотрим в следующей статье.

При подготовке материала использовался документ СТО НОСТРОЙ/НОП 148, Москва, 2014

Очистные сооружения
Правильная канализация