Автономные системы канализации в вопросах и ответах (часть 3)

Вы убедительно рассказываете о том, что на сверхмалых аэрационных установках практически невозможно достичь заявленных производителями показателей очистки при работе на стоке от одного загородного дома с периодическим или сезонным проживанием в нем. Но есть ли доказательства, что сточные воды такого дома после их обработки в септике с последующей почвенной фильтрацией очищаются до норматива? Кто-нибудь исследовал этот вопрос?

Об эффективности работы септика свидетельствуют и многовековая практика его применения, и результаты многолетних исследований, к примеру, проведенных выдающимся советским (украинским) гигиенистом академиком АМН СССР (РАМН), академиком АМН Украины, профессором, доктором медицинских наук Е. И. Гончаруком. Исследования подтверждают, что в септиках, оборудованных с соблюдением строительно-монтажных требований, при условии правильной эксплуатации, задерживается 80–95% взвешенных веществ, 100% жизнеспособных яиц гельминтов, перманганатная окисляемость снижается на 30–40%, на 20–40% повышается содержание аммиака (NH3), на 60–80% уменьшается количество сапрофитных микроорганизмов (микробное число и коли-индекс). Сточная вода, выходящая из септика, имеет легкую опалесценцию, прозрачность 5 см, содержит не более 10–15 мг взвешенных веществ на кубический дециметр. В ней нет плавающих примесей, заметных невооруженным глазом.

А как обстоит дело с почвенной фильтрацией? Непонятно даже, в каком месте отбирать анализ. Есть распространенное мнение, что сток будет очищен в достаточной степени, пройдя метр почвы по вертикали. Но существует и санитарно-защитная зона фильтрующего сооружения по горизонтали, которая гораздо больше этого метра. Где же и как производить замеры и с каким нормативом сравнивать?

Прежде чем говорить о степени очистки, ее достаточности и нормативах, давайте определимся со смыслом приведенных в вопросе цифр. Норматив (СНиП 2.04.03–85) требует располагать дно фильтрующего сооружения не ближе метра от уровня грунтовых вод. Считается, что этот санитарный по своей сути норматив защищает грунтовые воды от загрязнения сточными. Но есть и другая норма (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200–03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. С изменениями на 10 апреля 2008 года»), которая требует размещать поле подземной фильтрации не ближе 50 метров от источника водоснабжения (по горизонтали). Если говорить об исключении влияния сброса сточных вод на подземные водоносные горизонты (источники водоснабжения), то без достаточно сложных гидрогеологических исследований никаких цифр назвать вообще нельзя. Сброс стоков может не влиять на конкретный колодец и на расстоянии нескольких метров, а может его загрязнять, будучи за сотни метров от него. Но такие исследования обойдутся гораздо дороже, чем сами сооружения автономной канализации для одного или нескольких загородных домов. Поэтому на основании уже проведенных исследований и были приняты цифры, в большинстве случаев обеспечивающие защиту грунтовых вод и источников питьевого водоснабжения. Иначе и проектировать, и контролировать невозможно. Хотя для больших водозаборов и больших сбросов сточных вод в каждом случае обязательно проводят натурные исследования, без этого ни один серьезный проект экспертизу не пройдет.

Но вернемся к «достаточной степени очистки» и критериям ее определения. Есть несколько нормативов для качества воды водоемов. Подчеркиваю, именно водоемов, а не сточных вод. Это так называемый «рыбхоз» и две нормы СанПиНа (для питьевого и хозяйственно-бытового назначения и для рекреационного водопользования, а также в черте населенных мест). Есть ПДК загрязняющих веществ в почве. Это все. И что же нам делать с определением необходимой степени очистки сточных вод?

Очевидно, достаточная степень очистки не может определяться одинаково во всех случаях, без учета того, куда мы эти воды сбрасываем. Именно так и происходит. Начну со сброса в водоем, тут все относительно просто и непросто одновременно. На заре индустриальной эры, когда все реки были еще чистыми, брали некий расчетный створ и путем расчетов (на разбавление) определяли те концентрации загрязняющих веществ, которые разбавятся до норматива, дойдя до этого расчетного створа. Потом, когда вода в водоемах сама стала приближаться по качеству к сточным водам, норматив на воду водоема распространили на сточные воды, то есть запретили считать разбавление. Фактически это означает, что концентрация загрязнений в очищенном стоке должна быть меньше, чем в реке. Это достаточно неоднозначное по своей сути требование, но понятное с точки зрения методики расчета. Определили категорию водоема, открыли соответствующие нормы, и вот она — требуемая степень очистки стоков. А что же со сбросом на рельеф? Норматива-то нет… По умолчанию к такому сбросу применяют требования к воде водоема, хотя законодательно это нигде не закреплено. И идут постоянные движения из одной крайности в другую. То совсем запретят сброс на рельеф, то распространят на него наиболее жесткие, «рыбохозяйственные» нормы.

Теперь о самом интересном — сброс в землю, то есть через поглощающие в грунт устройства. Тут нет разрешенных концентраций, как в нормативах для водоема. Есть только ПДК вредных веществ в почве, измеряемые в миллиграммах на килограмм грунта, причем почвы имеют несколько категорий, и понятийный аппарат здесь совсем другой.

Например, ГН 2.1.7.2041–06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» распространяются на почвы населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий, зон санитарной охраны источников водоснабжения, территории курортных зон и отдельных учреждений. Принципы нормирования загрязняющих веществ изложены в Методических рекомендациях по гигиеническому обоснованию ПДК в почве (МУ 2.1.7.730–99). Нормирование учитывает четыре показателя: транслокационный (переход загрязняющих веществ из почвы в растения через корневую систему), миграционный водный, миграционный воздушный, общесанитарный (влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность).

То есть опасность загрязнения почв определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (воду, воздух), пищевые продукты и прямо или опосредовано на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы самоочищения.

Это что касается веществ химических. С органикой, описываемой в сточных водах показателем БПК, сложнее, поскольку почва во многом состоит именно из этой самой органики, которая в свою очередь определяет плодородие почвы. То есть вредной не является по определению и нормируется только тогда, когда речь идет о «загрязнении почвы» неразложившимися органическими веществами. Их оценивают при помощи некоего комплексного показателя «санитарное число», представляющего собой отношение количества почвенного белкового и органического азота. Так что при сбросе стоков в грунт БПК уже не считается стопроцентным загрязнителем (только опосредовано, по группе азота), а химические вещества могут быть внесены в концентрациях «норматив минус фон» с учетом этих вот четырех показателей. Очевидно, что такой методикой весьма затруднительно пользоваться для расчета допустимых концентраций веществ в сточных водах, направляемых на внутрипочвенную очистку. Взять пробы грунта, проанализировать и отнести грунт к той или оной категории — да, зафиксировать в грунте «превышение дозволенного» — да, а вот посчитать требуемую степень очистки…

Однако есть документ, определяющий санитарно-гигиенические требования к качеству сточных вод и их осадков, используемых для орошения и удобрения земель, выбору территории земледельческих полей орошения и осуществлению контроля за их эксплуатацией с учетом сохранения и повышения плодородия почвы, качества сельскохозяйственной продукции и охраны водных объектов от загрязнения. Это санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.7.573–96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения». Первое, что предусматривает данный норматив, — санитарно-защитная зона. То есть использовать стоки для орошения сельхозугодий можно, но соблюдая предписанные расстояния от жилья (чтобы не пахло) и источников водоснабжения (чтобы их не загрязнить). На самом деле режим санзоны устроен сложнее, но я упрощаю, дабы сконцентрировать мысль на обсуждаемом предмете. Для целей орошения могут быть использованы хозяйственно-бытовые сточные воды после соответствующей их подготовки. Качество сточных вод и их осадков, используемых для орошения, регламентируется по химическим, бактериологическим и паразитологическим показателям. Сточные воды, содержащие микроэлементы, в том числе тяжелые металлы, в количествах, не превышающих ПДК для хозяйственно-питьевого водопользования, могут использоваться для орошения без ограничений. То есть опять привязка к «водным» нормативам.

Рис. 1 Цикл углерода

Оптимальными в гигиеническом отношении способами полива сточными водами означенный норматив признает подпочвенное и внутрипочвенное орошение. Допустимое содержание биогенных элементов (азота, фосфора и калия) в сточной воде при проектировании полей орошения определяется в зависимости от величины внесения их с оросительной нормой и не должно превышать выноса этих элементов планируемым урожаем с учетом всех видов потерь. То есть биогенные элементы не считаются загрязнителями до тех пор, пока не нарушают баланс природных циклов этих веществ (рис. 1 и 2) и не начинают накапливаться в почве сверх установленного предела. Этот принцип очень важен для правильного выбора критерия «достаточности очистки». Величина внесения микроэлементов (то есть тех веществ, которые в стоке называются тяжелыми металлами) с оросительной нормой не должна превышать 0,7–0,8 ПДК для почвы. Бытовые сточные воды, прошедшие предварительную очистку, по удобрительной ценности отнесены данным документом к группе с низкой удобрительной ценностью, то есть к требующим внесения минеральных и органических удобрений в количестве, вносимом при обычном орошении.

Рис. 2. Цикл азота

Итак, кратко обобщу сказанное. Оценка воздействия на почву ведется по химическим, бактериологическим и паразитологическим показателям. Химические вещества — биогены не должны накапливаться в почве (быть вписаны в природные циклы), а тяжелые металлы можно вносить в количествах, не превышающих 0,7–0,8 ПДК для почвы. Если концентрации тяжелых металлов в стоке не превышают ПДК для водоема, то ограничений нет вообще. Плюс санитарно-защитная зона, плюс обеззараживание при поверхностном орошении. При внутрипочвенном внесении обеззараживание не требуется.

Получается, что септик полностью снимает паразитологическую и частично бактериологическую опасность, биогенных веществ в бытовом стоке после септика даже не хватает для полноценного питания сельскохозяйственных растений, тяжелых металлов в бытовом стоке не больше, чем их содержится в почве, а санитарно-защитная зона вокруг сооружения почвенной фильтрации и метр до уровня грунтовых вод решает все остальные вопросы?

С точки зрения агротехники, санитарии, защиты от загрязнения водоносных горизонтов и источников питьевого водоснабжения — да.

И все равно не очень понятно. Для сброса в водоем есть норматив с конкретными концентрациями по каждому загрязняющему веществу, а для сброса в грунт — нет. И как понять, до какой степени нужно очищать сток, чтобы его можно было сбросить в грунт?

Для сброса в водоем нет норматива, есть норматив для воды самого водоема. Точно так же нет и норматива для сброса в грунт, есть норматив для самого грунта. С этой точки зрения нет никакой разницы. Другое дело, что норматив для воды водоема распространили на качество сбрасываемых сточных вод. Не будем сейчас обсуждать, правильно это или нет, это предмет отдельного и совсем не простого разговора. Здесь же обратим внимание на чисто техническую невозможность прямого заимствования такого подхода, поскольку речь идет о разных средах. Поэтому нормируется не качество сброса, а качество принимающей среды, причем не в самом сооружении, а за границами его санитарно-защитной зоны. Понятно, что в самом очистном сооружении не может быть нормативных показателей качества «чистого» грунта. Точно так же, как и в любом другом очистном сооружении, например в упоминаемых выше аэрационных установках.

Кроме того, следует понимать, что грунт, считающийся «чистым» для сельскохозяйственного поля, станет «нечистым», если отнести то же самое поле к другой категории, например — зоне санитарной охраны источника водоснабжения.

Тогда непонятно, почему нельзя замерить качество очистки такого грунтового сооружения там, где оно заканчивается? Вы утверждаете, что грунт в границах санитарно-защитной зоны фильтрующего сооружения — это часть самого сооружения. Отлично, давайте замерять на границе этой зоны. Тогда будет объективный результат, выраженный в цифрах, как мы имеем для аэрационных установок, коль скоро они постоянно упоминаются в сравнении с грунтовыми сооружениями.

По причине невозможности добыть объект измерений. На выходе из аэрационной установки мы имеем сточную воду, прошедшую установку. Можно подставить банку, наполнить ее сточной водой и отнести в лабораторию. Когда же сброс рассредоточен в толще грунта, взять пробу сточных вод на выходе из грунтового сооружения не представляется возможным. Только пробу грунта или грунтовых вод. Грунт должен соответствовать нормативу для грунта, но что это нам дает в плане сравнения с результатом пробы воды после аэрационной установки? Оценивать качество грунтовых вод? Но это не очищенные воды после сооружения, это именно грунтовые воды.

Такие исследования (грунтовых вод) достаточно широко проводились во всем мире в конце ХХ века. Анализировался как состав лизиметрических вод, так и вода из наблюдательных скважин внутри и на границе санитарно-защитных зон сооружений почвенной очистки. Результаты многочисленных исследований говорят о том, что по химическому составу почвенно-грунтовые воды из скважин, размещаемых в границах системы почвенной очистки, близки к артезианским и почвенно-грунтовым водам из скважин, заложенных вне системы. В почвенно-грунтовых водах минеральный состав, содержание нитритного и нитратного азота, хлоридов, сульфатов, ХПК и БПК5 находились в допустимых пределах, регламентируемых правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

Лизиметрические воды, полученные при поливе стоками, по составу приближаются к лизиметрическим водам, полученным при поливе чистой водой (подробнее о лизиметрических исследованиях читайте в статье, опубликованной в номере 79 журнала «Мир климата»).

Таким образом, некоторую аналогию все же провести можно. При сбросе стоков в водоем оценивают качество воды водоема в некоем контрольном створе, о котором говорилось выше, при сбросе стоков в грунт — качество грунта и содержащихся в нем грунтовых вод. Естественно, эти нормативы разные, хотя связь между ними есть, как и есть связь между самими средами. Объективный результат — качество среды в определенных условных точках, записанных в нормативе. Другое дело, что когда есть организованный сброс, измерить его качество проще, что и происходит на практике при наличии сосредоточенного сброса.

Вы говорили, что бетонный септик можно сделать самостоятельно. Насколько я знаю, приготовление бетона и изготовление изделий из него являются достаточно сложными процедурами. Если бы это было так просто, то для чего тогда существуют заводы ЖБИ?

Заводы ЖБИ делают готовые железобетонные изделия. Если эти изделия подходят вам по размерам и у вас достаточно денег, чтобы их купить, тогда покупайте. Но бывают ситуации, когда готовые изделия не устраивают по каким-либо причинам. Среди таких причин я могу назвать скверное качество продающихся поблизости плит и колец, высокую стоимость их доставки и установки, отсутствие техники для монтажа, просто недостаток средств на их приобретение. В этих случаях вполне возможно изготовить такие изделия на месте, закупив цемент, песок, щебень, материалы для опалубки и взяв недельку отпуска. Взгляните на фотографии, любезно предоставленные мне Олегом Савинским. Олег вполне успешно справился с этой задачей и получил отменные железобетонные кольца в «домашних условиях». Для начала была изготовлена опалубка, представляющая собой два разъемных цилиндра высотой 1 м. Внутренний диаметр кольца 980 мм, толщина стенки 80 мм. Геометрию удалось получить путем точного выполнения окружности поясов, выполняющих функцию формообразующего каркаса. Для изготовления опалубки использовался подручный материал: шпунтованная доска 110х22 мм и фугованная доска 150х35 мм. Торцованная доска крепилась к поясам с помощью шурупов 4х45 мм, по 4 шт. в одну доску (рис. 3–4).


Рис. 3	Рис. 4

После сборки полуцилиндры были обтянуты оцинкованной сталью толщиной 0,5 мм. Между полукольцами вставлены две отдельные распорные доски, предназначенные для облегчения извлечения опалубки из застывшего бетонного кольца. Эти доски извлекаются при снятии опалубки с изготовленного кольца в первую очередь. Для монтажа распорных досок использовались обрезки досок и шурупы. Наружные полукольца выполнены аналогично, пояса расположены снаружи. Перед сборкой внутренняя поверхность опалубки покрывалась смазкой. Использовалось густое трансмиссионное масло ТАП 15 (рис. 5–7).


Рис. 5	Рис. 6		Рис. 7

Опалубка устанавливается на ровное основание и закрепляется. Под опалубку желательно положить полиэтиленовую пленку, чтобы цементное молочко не вытекало из-под опалубки (рис. 8).


Рис. 8	Рис. 9

Наружная опалубка фиксируется вертикальным стержнем и шурупами. Может использоваться и лента для стягивания полуколец. Недостаточно стянутые полукольца могут разойтись. Между внутренним и внешним цилиндрами вставляется заранее связанная в кольцо дорожная сетка, выполняющая роль арматурного каркаса, и пластмассовые втулки фиксированной длины (по толщине будущего кольца). Конструкция фиксируется металлическим прутком через заранее выполненные отверстия (рис. 9). На внутреннюю опалубку устанавливается «стол» из досок (рис. 10). Рядом располагается бетономешалка, емкость для щебня и тачка с песком (рис. 11).


Рис. 10	Рис. 11

Готовая смесь выгружается на «стол» с помощью лопаты. Примерный объем одного замеса составляет 5 ведер. Важно равномерно распределить смесь внутри опалубки, чтобы избежать ее смещения (рис. 12–13).


Рис. 12	Рис. 13		Рис. 14

После каждой выгрузки и укладки смеси производится виброуплотнение смеси (рис. 14).

По окончании заполнения опалубки и выравнивания торцовой поверхности мастерком, верхняя часть кольца укрывается для предотвращения испарения воды из бетона. По мере твердения бетона, не ранее чем через трое суток, производим распалубку. Для этого выкручиваем крепеж из внутренней опалубки, извлекаем распорные доски и сдвигаем полукольца внутрь. Извлекаем полукольца по одному и оставляем кольцо для дальнейшего набора прочности (рис. 15–17).


Рис. 15	Рис. 16		Рис. 17

Примерный объем бетона для одного кольца — около 0,3 кубометра. При расчетной производительности использованной Олегом бетономешалки (5 ведер бетона на выходе за один замес) производился расчет мерных объемов составных частей. Состав бетона был принят по рекомендациям к применению готового к применению модификатора бетона (ПФМ-НЛК). ПФМ-НЛК — полифункциональный модификатор, относящийся к классу сильнопластифицирующих добавок, повышающих показатели долговечности бетона — морозостойкость, водонепроницаемость и коррозионную стойкость. Представляет собой смесь натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот различной молекулярной массы с добавлением воздухововлекающего и гидрофобизирующего комплексов. Производится в сухой форме — в виде водорастворимого порошка коричневого цвета. Продается по цене 45 руб./кг в мешках по 25 кг. Вот как Олег описал процедуру приготовления бетона в своем письме:

Сначала, по возможности за несколько дней, растворяю ПФМ-НЛК в воде исходя из потребности. На 0,3 кубометра бетона примерно 1 кг порошка засыпаю в воду с перемешиванием. Получаю примерно 2,5–3 литра раствора. ПФМ-НЛК содержит разные компоненты, растворяющиеся с различной скоростью. При замесе бетонной смеси вливаю воду без модификатора. Ориентируюсь на расход около 80% от указанного по таблице и смотрю на жесткость смеси в баке мешалки (необходимо учитывать влажность используемого песка).

Расчетный расход составных частей в литрах на один замес
Цемент М400	18,23
Вода	7,05
Песок	16,82
Щебень гравийный фр. 5–20	42,03
ПФМ-НЛК	0,17
Всего	84,3

При перемешивании компонентов стараюсь точно выставить максимальный угол наклона оси мешалки (щебень на грани высыпания из емкости), по мере наполнения корректирую угол. После хорошего перемешивания около 1,5–2 минут (смесь перемешана, не комкуется и не плывет) добавляю модификатор мерной емкостью (стакан из-под йогурта на 0,5 литра). Добавка модификатора после основной воды позволяет полностью использовать его на разжижение смеси и не связывать его компоненты в химическом процессе гидратации, что обязательно произойдет при добавке его в составе основной воды затворения. При добавке модификатора смесь на глазах расплывается и становится «маслянистой». Если воды мало, добавляю ее до нужной пластичности смеси. Главное — не перелить основной воды».

Не могли бы вы поподробнее рассказать об использовании модификаторов бетона?

Использование химических добавок к бетону — тема столь обширная, что даже краткое изложение основных принципов и задач, решаемых посредством этих добавок, займет не одну страницу. Интересующиеся данным вопросом могут обратиться к обширным публикациям по бетоноведению, например к замечательной книге В. Г. Батракова «Модифицированные бетоны» или труду М. Г. Давидсона «Водонепроницаемый бетон», я же ограничусь тем, что скажу следующее. Профессионал никогда не будет использовать готовые рецептуры бетонных смесей, ибо имеющийся в наличии материал (песок, щебень, цемент, вода) всегда немного разный, различны также и задачи, назначение бетона. Но «доведение до вкуса» конкретной бетонной смеси недоступно частному застройщику в силу отсутствия специальных знаний в этой области. Поэтому вполне можно использовать готовые решения, результат будет не идеален, но вполне приемлем.

Что же касается модификатора ПФМ-НЛК, то он предназначен для использования в качестве добавки к тяжелому бетону с целью получения бетонов высокой морозостойкости из высокоподвижных литых бетонных смесей для изготовления сборных и монолитных железобетонных конструкций, зданий и сооружений различного назначения, включая промышленные, гражданские, гидротехнические, мостовые, дорожные и аэродромные. Представляет собой комплексную добавку на основе пластифицирующих и воздухововлекающих компонентов согласно ГОСТ 24211 и содержит в своем составе суперпластификатор С 3, лигносульфонаты технические и жидкость кремнийорганическую ГКЖ. Вот что пишут в рекомендациях по его применению:

Применение модификатора ПФМ-НЛК позволяет:

увеличить подвижность бетонной смеси;
снизить водопотребление при затворении вяжущего вещества на 20%;
увеличить прочностные характеристики до 50%;
регулировать сроки схватывания, изменяя количество вводимой добавки;
в 1,5–1,6 раз увеличить сцепление бетона с закладной арматурой и металлоизделиями с одновременным ингибированием поверхности металла;
получить «литые» бетоны с повышенной влагонепроницаемостью, трещиностойкостью, морозостойкостью выше 350 циклов (при соответствующем подборе состава бетонной смеси и дозировки добавки возможно получение бетонов марки F = 600 по морозостойкости);
снизить расход цемента (на 20%).

Использование модификатора ПФМ-НЛК обеспечивает нормируемое воздухововлечение в бетоне, в результате чего ослабляется взаимное трение твердых частиц в растворной или бетонной смеси, повышается удобообрабатываемость бетонной смеси, снижается ее расслаиваемость.

Модификатор ПФМ-НЛК выступает как замедлитель срока схватывания. При этом дальнейший набор прочности в бетоне происходит быстрее.

Изготовление опалубки — само по себе уже большой труд, требующий профессиональных навыков. Нельзя ли как-то попроще?

Хочу заметить, что Олег Савинский отнюдь не профессиональный плотник. Изготовление опалубки обычно не представляет трудности для нормального «рукастого» мужика. Тем более, дом он уже построил, некоторые навыки приобрел. Конечно, можно и проще, но результат будет не столь безупречен. Можете воспользоваться опытом Вадима Рафаильевича Фахрутдинова из Омска, который любезно предоставил для этой статьи фотографии поэтапного строительства монолитного септика и фильтрующих колодцев опускным методом. Как видно на фотографиях (рис. 18–31), Вадим не использовал доски для опалубки, обошедшись только оцинкованной сталью. Конструкция получилась из-за этого немного кривоватой, но не менее прочной и пригодной к использованию.