В.В. Ильин
Статья продолжает тему об инженерном благоустройстве сельского дома, начатую статьями «Артезианская скважина на приусадебном участке» («Сделай сам», № 3, 1994) и «Автономное водоснабжение и водяное отопление в сельском доме» («Сделай сам» № 3, 1995).
Наружная канализационная сеть может быть выполнена или только для утилизации сточных вод, или комбинированной, то есть такой, в которой наряду с утилизацией предусматривается еще и возможность использования канализационных отходов для удобрения и орошения приусадебного участка.
Использование сточных вод для орошения приусадебного участка в отличие от полевых условий имеет ряд специфических особенностей, которые необходимо учитывать.
При этом будем исходить из следующих условий:
1. Количество людей, постоянно проживающих в доме, — 4 чел.
2. Количество людей, временно проживающих в доме, — 3 чел.
3. Сроки проживания (п.2) — июнь — август
4. Норма водоотведения на 1 человека — 100 л/сутки
5. Глубина залегания водоносного слоя — 3,6 м
6. Почва участка — супесь рыхлая
7. Площадь участка —1200 кв.м
9. Планировка участка (рис. 2)
9. Планировка дома с указанием размещения санитарно-технических приборов (рис. 13)
10. Местность, в которой расположен участок — Подмосковье.
Если налить в прозрачную бутылку сточную воду и дать ей отстояться в течение нескольких часов, то на дне образуется осадок. Это выпали нерастворенные твердые вещества. Жидкость, находящаяся выше осадка, стала более светлой, но не прозрачной. Следовательно, в ней имеются полурастворенные вещества. Частицы этих веществ настолько легки, что остаются во взвешенном состоянии в результате тепловых обменов потоков, происходящих в жидкости. При фильтровании жидкость станет прозрачной, а полурастворенные вещества останутся на тонком фильтре.
Прозрачная отфильтрованная жидкость, оставленная на несколько дней на воздухе, начнет издавать неприятный запах, что свидетельствует о процессе гниения органических веществ.
Из приведенного примера можно сделать однозначный вывод: даже самая тщательная очистка сточных вод механическими средствами не в состоянии освободить ее от присутствия органических веществ, которые являются питательной средой для микробов, в том числе и болезнетворных. В одном кубическом сантиметре сточных вод содержится несколько сот миллионов бактерий. Они подразделяются на безвредные и болезнетворные (патогенные). Последние являются возбудителями таких заболеваний, как брюшной тиф, паратиф, дизентерия и пр. Сточные воды содержат еще яйца гельминтов (глистов), а также особого вида бактерий — группы кишечной палочки. Степень загрязненности канализационных стоков патогенными бактериями определяется наименьшим количеством воды, в которой содержится одна кишечная палочка (колититр). Так, если титр кишечной палочки равен 100, то это значит, что одна кишечная палочка содержится в 100 мл исследуемых стоков, если 10 — в 10 мл и т. д.
К сточным водам относят и дождь, так как он смывает на своем пути всю грязь с крыш, дворов и дорог.
Процесс самоочищения, происходящий в природе непрерывно, представляет собой разрушение органических веществ и переход их в минеральные вещества. В целом этот процесс называется минерализацией.
В природе она происходит в воде и в верхних слоях почвы под воздействием бактерий и микроорганизмов, использующих кислород. Эти бактерии носят название аэробных. Если кислорода в воде и почве достаточно, а концентрация загрязнений невелика, то органические вещества полностью преобразуются в минеральные кислоты и соли.
При недостаточном количестве кислорода и высокой концентрации загрязнений (например, выгребная яма) происходит более медленное разложение органических веществ с выделением сероводорода, аммиака и метана. Этот процесс протекает под воздействием бактерий, носящих название анаэробных. И в том и в другом случае переход органических веществ в минеральные лишает питательной среды микронаселение, и бактерии отмирают. Такой метод очистки называется биологическим. Очистка сточных вод на приусадебном участке основана на использовании биологического метода.
Бесплатное или почти бесплатное использование очищенных сточных вод для полива с одновременным внесением удобрений дает немалую выгоду.
В сточной воде, прошедшей биологическую очистку (в расчете на одного жителя в год), содержится: фосфатов — 1 кг; калия — 2,5 кг; органических веществ — 7 кг. Подобно сточной воде, осадки также содержат питательные вещества, которые могут быть использованы на сельскохозяйственные нужды (в расчете на одного жителя в год): азота — 500 г; фосфатов — 250 г; калия — 75 г; органических веществ — 7,5 кг.
Однако этого количества питательных веществ недостаточно для нормального роста растений. Поэтому требуется дополнительное внесение в почву минеральных удобрений. Тем не менее эффект от удобрения и орошения сточными водами составляет соответственно в среднем 20 и 80 %.
Прежде чем проектировать наружную канализационную сеть, необходимо определить местоположение границ первого и второго санитарного поясов относительно источника водоснабжения. Заметим, что канализационные стоки должны отводиться за пределы второго санитарного пояса.
По пути следования загрязнений к водоносному слою происходит их самоочищение. Мельчайшие примеси и бактерии остаются на поверхности частиц, из которых состоят земляные породы. Этот процесс называется адсорбцией. Адсорбция породы тем эффективнее, чем меньше отдельные частицы, из которых она состоит, так как с уменьшением размеров частиц площадь прилипания увеличивается.
Подземный источник в месте забора воды защищен от патогенной микрофлоры, если время фильтрации на пути до него длится более 31 суток. За это время патогенная микрофлора погибает.
Расстояние, необходимое для ее гибели, определяется формулой:
Iг = √(31∙K∙H) — Iв (1)
где:
Iг — горизонтальная составляющая пути фильтрации в метрах, равная расстоянию от артскважины до границы санитарного пояса;
Iв — вертикальная составляющая пути фильтрации в метрах, равная расстоянию между дном емкости с нечистотами и наивысшей точкой водоприемной части фильтра;
Н — величина расчетного напора (для ям, шурфов, выгребных ям и т. д. максимальная высота жидкости, содержащейся в них);
31 — время фильтрации в сутках, необходимое для гибели патогенной микрофлоры;
К — коэффициент фильтрации (он характеризует фильтрационные свойства породы, приводится в таблице 1).
Для облегчения расчетов коэффициент фильтрации принимается единый, так как коэффициенты фильтрации пород, лежащих выше начала фильтра буровой скважины, отличаются друг от друга не более чем на 50 %.
Другим упрощением расчетов является допущение того, что движение подземных вод считается как бы отсутствующим, так как оно в большинстве случаев лежит в пределах 0,1–1 м/сутки.
На территории первого санитарного пояса не должно быть ям, в которых могла бы скапливаться вода, не допускается складирование строительных материалов или мусора, сжигание последнего, применение удобрений. Нечистоты должны отводиться за пределы санитарного пояса по герметичной канализационной системе.
При определении расстояния от артскважины до границы первого санитарного пояса условно полагаем, что на ее границе существует ямка глубиной 0,1 м, заполненная атмосферными осадками. Такое предположение создает санитарный запас, так как отодвигает границу санитарного пояса.
Определяем числовые величины буквенных обозначений, входящих в формулу 1. Глубина залегания водоносного горизонта принимается равной 3,6 м. Считаем, что начало водоприемной части фильтра совпадает с глубиной залегания водоносного слоя. Вертикальная составляющая пути фильтрации (Iв) будет равна 3,6 – 0,1 = 3,5 м. Глубина ямки 0,1 м. За величину расчетного напора (Н) принимаем 0,1 м. Согласно таблице 1 коэффициент фильтрации супеси рыхлой колеблется от 0,864 до 5, 8 м/сутки. В целях создания санитарного запаса принимаем коэффициент фильтрации (К) равный 5,2 м/сутки.
Горизонтальная составляющая пути фильтрации (Iг) численно равна расстоянию от артскважины до границы первого санитарного пояса. Рассчитываем ее по формуле: Iг = √(31 x 5,2 x 0,1) — 3,5 = 0,52 м. Устанавливаем, что граница первого санитарного пояса находится на расстоянии 0,52 м от артскважины.
Санитарные требования к территории второго пояса несколько ослаблены, но и здесь считается недопустимым проникновение нечистот с дневной поверхности в водоносный горизонт. Поэтому все дороги и постройки должны иметь водонепроницаемые основания, применение органических удобрений возможно только после полноценного компостирования, а канализационные стоки должны надежно отводиться за пределы второго санитарного пояса.
Компостирование считается полноценным, завершенным, когда внутри компостной кучи не происходит гниения. Отбросы разлагаются микроорганизмами и грибками, при этом температура внутри кучи поднимается до 60–70 °C. Под действием температуры и антибиотиков, которые вырабатываются грибковыми образованиями, болезнетворные бактерии погибают. Непременным условием этого процесса является доступ воздуха внутрь кучи. Для чего кучу необходимо периодически перекладывать (перелопачивать) таким образом, чтобы нечистоты с поверхности кучи, не пронизанные грибковыми нитями, были заложены внутрь и весь объем кучи подвергся прогреванию. Обычно компостную кучу формируют в виде вала, высота которого должна быть не менее одного метра, а ширина и длина не регламентируются.
Согласно предварительно составленному проекту, система канализации должна заканчиваться фильтрующим колодцем, глубина которого 2,5 м, а высота заполнения 1 м (напор Н) (рис. 1).
Рис. 1. Фильтрующий колодец:
1 — люк; 2 — крышка; 3 — вентиляционная труба; 4 — наливная труба; 5 — фильтр; 6 — кирпичная кладка «в разбежку»
Расстояние между дном фильтрующего колодца и водоносным горизонтом равно 3,6 – 2,5 = 1,1 м. Эта величина является вертикальной составляющей Iв
Iг = √(31∙5,2∙1 – 1,1) = 11,5 м.
Следовательно, граница второго санитарного пояса проходит на расстоянии 11,5 м от артскважины. На рис. 2 представлен план приусадебного участка с нанесением границы второго санитарного пояса.
Рис. 2. План приусадебного участка:
1 — жилой дом; 2 — место артскважины; 3 — площадь второго санитарного пояса; 4 — смотровой (одновременно поворотный) колодец; 5 — канализационная трасса; 6 — септик; 7 — фильтрующий колодец; 8 — гараж; 9 — хозяйственные помещения; 10 — хлев; 11 — навозная куча; 12 — компостная куча
В приведенном примере первый санитарный пояс расположен под крышей строения и надежно защищен. В том случае если граница первого санитарного пояса находится под открытым небом, его территория должна быть спланирована так, чтобы дневные воды не могли на ней задерживаться. На площади первого санитарного пояса могут быть высажены только те растения, которые не требуют удобрения и искусственного полива: облепиха, сирень, акация, ландыш, цикорий, зверобой и др. На площади второго санитарного пояса могут произрастать любые растения при условии, что в качестве удобрения будет использован полноценный компост. Применять свежий навоз, химические удобрения и средства борьбы с вредителями не следует. Полив посадок производят только чистой водой.
За пределами второго санитарного пояса можно применять любые удобрения, в том числе и канализационные стоки, если только в месте орошения ими грунтовые воды будут находиться на глубине более 1,25 м от поверхности земли.
Наружная канализационная сеть, рассчитанная на использование сточных вод для орошения и удобрения приусадебного участка, находящегося на песчаных и супесчаных фунтах с глубиной залегания первого водоносного горизонта ниже 3,5 м и не имеющего сброса неиспользованных сточных вод в водоем, представлена на рис. 2 и 12.
Канализационная сеть начинается с выпуска (рис. 3), за которым следует первый смотровой колодец (рис. 4), промежуточные колодцы, аналогичные с ним по конструкции, септик (рис. 5) и фильтрующий колодец (рис. 1). Колодцы, устраиваемые на прямых участках канализационной сети, называются линейными, а в том случае, если меняется направление, — поворотными.
Рис. 3. Выпуск:
а — ниже фундамента здания (1 — выпуск; 2 — утеплитель; 3 — ограждение); б — через фундамент здания
Рис. 4. Смотровой колодец:
1 — основание; 2 — лоток; 3 — крышка внутренняя, 4 — люк
Рис. 5. Септик:
1 — бетонная плита; 2 — иловая часть септика; 3 — наливная и выпускная трубы; 4 — вентиляционная труба; 5 — наружная и внутренняя крышки; 6 — гидроизоляция «глиняный замок»; 7 — перегородка
Сточные воды, прошедшие десятидневное пребывание в септике, считаются достаточно перегнившими для сброса их в ближайший водоем.
В этом случае фильтрующий колодец не требуется.
Возможность сооружения септика определяется глубиной залегания верхнего водоносного слоя. Септик должен сооружаться выше уровня постоянного стояния грунтовых вод, допуская при этом, что уровень грунтовых вод может только временно подниматься выше дна септика. Канализационная сеть, сооруженная ниже уровня фунтовых вод, постепенно разрушаясь, может превратиться из системы канализации в систему осушения.
Для выпуска, как и для системы наружных канализационных трубопроводов, наименьшая глубина залегания должна выбираться на основании опыта эксплуатации сетей в данном районе. При отсутствии таких данных глубину залегания лотка трубопровода выбирают следующим образом: для труб диаметром до 500 мм — на 0,3 м менее наибольшей глубины проникновения в грунт нулевой температуры. Это объясняется тем, что опасность замерзания сточных вод в канализационных трубах значительно меньшая, чем в водопроводных, так как по ним протекают сточные воды с плюсовой температурой 5—10 °C. Кроме того, вся система канализации вентилируется теплым воздухом из септика.
В том случае если трубопроводы будут укладывать выше глубины промерзания более чем на 0,3 м, они должны быть утеплены. Утепляют их, укладывая в короба с теплоизоляционными материалами, как это показано на рис. 3, а. Ограждающий короб необходим для того, чтобы теплоизоляционные материалы «не растворились» в грунте. В качестве теплоизоляционного материала могут быть использованы: шлак, керамзит и стекловата, а в качестве материала для короба — доски, шифер, металл, кирпич и т. д. Толщина теплоизоляционного слоя должна быть не менее 120 мм.
В месте прохода выпуска через кладку фундамента в последний закладывают трубу большого диаметра, называемую футляром, а пространство между выпуском и футляром заполняют мятой глиной, смешанной с паклей. Наименьшие уклоны трубопроводов для хозяйственно-фекальных сточных вод при диаметре труб до 125 мм — 0,01, то есть уклон составит 1 см на длине 1 м. Это минимальный уклон, при котором скорость потока обеспечивает самоочищение труб. Естественным основанием для труб могут служить пески, супеси, суглинки, глины и более твердые фунты.
Сооружать системы канализации начинают с колодцев и очистных сооружений: септика и фильтрующего колодца. Для них роют котлованы с наклонными стенками. Вынутый фунт должен быть отброшен от края котлована на 1–1,5 м. Учитывая, что при сооружении канализации с участка должно быть удалено более 10 кубометров фунта, целесообразно организовать его вывоз одновременно с отрытием котлованов. Необходимость укрепления стенок котлованов решается в каждом конкретном случае. Копать котлованы далеко не безопасно, так как возможны обрушения стенок, особенно в сырую погоду. Люди, работающие в котловане, должны находиться под постоянным присмотром работающих на поверхности земли. В случае опасности последние должны оказать немедленную помощь, главная из которых — поднять работающих наверх.
Копать траншеи под прокладку канализационных трубопроводов необходимо после возведения колодцев и септика. Меры безопасности при этом аналогичны мерам безопасности, применяемым при отрытии котлованов.
Укладывать канализационные трубы начинают с самой глубокой отметки — от фильтрующего колодца в направлении к дому. Раструбы канализационных труб должны быть направлены навстречу потоку жидкости. Необходимо, чтобы трубы контактировали с дном траншеи по всей длине на площади не менее 1/4 диаметра трубы. В илистых, торфянистых и других слабых грунтах укладывают на искусственное основание слой щебня или гравия толщиной не менее 15 см.
Прямолинейность укладки труб между отдельными колодцами проверяют по шнуру, который натягивают на небольшой высоте над проложенными трубами, а уклон — по специально изготовленной линейке и уровню. В качестве линейки может быть использована прямолинейная жесткая рейка (типа планки штакета) длиной 1,1 м. На ней закреплены деревянные призмы, центры которых расположены на расстоянии 1 м друг от друга, а разность их высот равна величине уклона.
Из рисунка 6 (замер уклона и конструкция линейки) видно, что высота призм разнится на один сантиметр при расстоянии между ними 1 м, что соответствует заданному уклону.
Рис. 6. Линейка (1) с уровнем (2)
Герметизацию стыков канализационных труб производят с помощью просмоленного каната и цементной заделки (рис. 7).
Рис. 7. Заделка раструба:
1 — цемент; 2 — канат
Для создания герметичного соединения на вставленную в раструб трубу навертывают кольцом жгут из смоленого каната и при помощи канопатки загоняют в зазор раструба, заполняя его на 2/3. В этот момент трубы еще имеют небольшую подвижность в стыках. Перед цементацией последних необходимо проверить правильность расположения трубопроводов по уклону и прямолинейность, после чего оставшуюся часть раструба окончательно заделывают цементом. Цементную массу приготавливают из цемента марки 400 или 300 в соотношении: 9 частей цемента и 1 часть воды. Полученная масса должна быть рассыпчатой. Раструб заполняют ею, уплотняют и зачеканивают до тех пор, пока чеканка не начнет отскакивать от цемента. Перед засыпкой траншеи правильность укладки трубопровода проверяют на свет. Для этого на одном конце трубы устанавливают фонарь, а на другом — зеркало под углом к оси трубы. В зеркале должен отражаться правильный световой диск. Перед окончательной засыпкой траншеи трубопровод надо закрепить, для чего пространство между ним и стенками траншеи засыпают грунтом и притрамбовывают.
Первый смотровой колодец, изображенный на рисунке 4, должен быть расположен так, чтобы длина выпуска от стены здания до колодца была не менее 3 и не более 10 м. Линейные смотровые колодцы устраивают на прямолинейных участках сетей на расстоянии 20–25 м. Расстояние между поворотными колодцами не регламентируется.
Диаметр круглого колодца обычно равен 1000 мм. При глубине заложения до 1200 мм и диаметре трубы менее 150 мм он может быть уменьшен до 700 мм, а при глубине заложения более 3 м диаметр колодца следует делать не менее 1500 мм.
Основанием колодца служит бетонная плита толщиной 100 мм. Глубина лотка равна наружному диаметру трубы. Площадка, образующаяся между лотком и стенкой колодца, называемая «полочкой», имеет уклон в сторону лотка. Повороты в лотках должны быть плавными с радиусами закругления 200–300 мм. Начало поворота лотка находится на расстоянии 50—100 мм от стенок колодца. Для изготовления лотков используют цемент марки 400. Цементный раствор приготавливают из расчета 1:3. Бетонная смесь не должна содержать большого количества воды, так как пространство, занимаемое водой, после затвердевания станет порами, а затвердевший бетон будет водопроницаем.
Для придания прочности и водонепроницаемости лотки и полочки железнят. Для этого приготавливают тестообразный раствор, состоящий из одного цемента и воды, и наносят его на свежеуложенный раствор слоем 2–3 мм.
Круглые колодцы выкладывают, как правило, тычковыми рядами, переход в которых от рабочей камеры к горловине осуществляют благодаря напуску в каждом ряду от 2 до 3 см. Одна сторона кладки остается отвесной на всей высоте колодца. На ней через каждые 5–6 рядов устанавливают скобы в шахматном порядке, которые образуют лестницу. Горловины колодцев закрывают люками. Для установки люков опорную часть колодца выкладывают диаметром 700 мм. Чугунные люки изготавливают двух типов: тяжелые весом 134 кг, предназначенные для установки на проезжей части улиц и легкие весом 80 кг.
При сооружении канализации на приусадебном участке канализационные колодцы могут быть выполнены более экономично: рабочую камеру колодца выкладывают в 1/2 кирпича, а переход от рабочей камеры к горловине, хотя и выполняют тычковыми рядами, но напуск увеличивают до 4 см на каждый кирпич, в силу чего каждый переходной ряд уменьшает диаметр на 8 см, что, в свою очередь, уменьшает количество переходных рядов. Люк колодца устанавливают выше поверхности земли на 100–150 мм и вокруг него сооружают отмостку диаметром 1,5–2 м.
В таких колодцах вместо скоб используют навесные лестницы.
На рисунке 4 представлен вертикальный разрез первого смотрового колодца, выполненного в соответствии с данными рекомендациями.
Толщина его стенок — 1/2 кирпича, внутренний размер колодца — 1000 мм, диаметр рабочего кольца — 700 мм. Для выполнения перехода с 1000 мм на 700 мм необходимо определить количество рядов и высоту переходной части колодца. С этой целью производим следующие вычисления: 1) разница диаметров составляет 1000— 700=300 мм; 2) при напуске на один ряд 80 мм количество рядов равно 300/80 = 3,9 или округленно 4 ряда; 3) определяем высоту конической части колодца, исходя из того, что высота одного ряда кирпича с нанесенным на него раствором составляет 7,5 см; 4 x 7,5 = 30 см.
Между конической частью колодца и люком должно быть уложено не менее 4 рядов кирпича.
Все сточные воды, включая воды от стирки, мытья посуды и т. д., пройдя колодцы, поступают в перегниватель или септик, в котором происходит биологическая очистка. Септик представляет из себя проточный резервуар, в котором при медленном движении сточных вод на дно оседают взвешенные частицы веществ. При отстаивании из жидкости выделяется в осадок до 50–80 % гельминтов. Гнилостные бактерии разлагают содержащиеся в осадке органические вещества, а также вещества, находящиеся во взвешенном или полурастворенном состоянии. В результате биологической переработки все они превращаются в ил. Процессы, происходящие в септике под действием анаэробных бактерий, не требуют наличия света и воздуха. На скорость сбраживания существенное влияние оказывает температура жидкости. Сбраживание происходит в септике при температуре сточных вод +10 °C за 120 дней, при +25 °C за 25 дней.
На практике ограничиваются более короткими сроками сбраживания, при которых происходит лишь частичное разложение. Минимальный срок пребывания в септике составляет два дня, что необходимо для удаления только взвешенных частиц. Такое отстаивание сточных вод является минимальным требованием для отвода их в почву. Однако для отвода сточных вод в водоемы такой очистки недостаточно. Для получения более высокой степени сбраживания сточные воды выдерживают в септике в течение 10 суток. В этом случае сточную воду можно считать в значительной степени перегнившей.
Как мы условились, в доме постоянно проживают 4 человека, а в летнее время семья увеличивается до 7 человек. Количество воды, приходящейся на одного человека, составляет 100 л/сутки. Следовательно, ежедневное количество сточных вод от семьи будет составлять 100 x 7 = 700 л, а за 10 дней — 7000 л, или 7 м3. Значит, рабочая камера септика должна иметь рабочий объем, равный 7 м3.
Для определения геометрических размеров септика зададимся его глубиной, учитывая следующие соображения.
Содержимое септика распределяется таким образом, что внизу находится осадок, в средней части жидкость, а на поверхности плавающие вещества. Септик рассчитывают так, чтобы между донным осадком и слоем плавающего ила находился слой жидкости высотой 1–1,2 м. Тогда происходит перемешивание и сбраживание содержимого септика, благодаря чему вновь поступившая сточная вода эффективно заражается гнилостными бактериями. Для бытовых сточных вод расход выпадающего осадка составляет 0,8 л/сутки на одного человека.
При расчете емкости иловой части септика учитывают, что в нем происходит распад ила в среднем на 30 %. Для биологического разложения очень важно, чтобы поступающая в септик сточная вода постоянно заражалась, смешиваясь с водой септика, содержащей гнилостные бактерии. Этого можно добиться, если при эпизодическом извлечении из септика ила (осадка) последний будет удаляться не весь, а только на 80 %. Очищать септик от ила целесообразно один раз в году. Очистка от ила может производиться ассенизационной машиной или вручную — откачкой насосом с последующим вычерпыванием. Обычно расстояние от поверхности земли до дна септика принимается в соответствии с высотой всасывания насоса ассенизационной машины, но не более 3,2 м. На основании приведенных выше данных определим геометрические размеры септика (рис. 5).
1. Определение объема иловой камеры. Учитывая, что в летнее время количество проживающих в доме увеличивается на 3 человека, а в субботние и воскресные дни будут посетители, условно принимаем количество постоянно проживающих в доме не 4, а 5 человек.
Количество человеко-дней в году… 365 x 5 = 1825
Объем осадка, выпадающего в септик… 1825 x 0,8 = 1460 л.
Объем осадка с учетом его распада на 30 %… 1460 x 0,7 = 1022 л.
Объем осадка с учетом сохранения 20 %… 1022 x 1,2 = 1226 л.
2. Определение рабочего объема септика
(объем рабочей + иловой камер): 7,0 + 1,226 = 8,23 м3.
3. Определение диаметра рабочей камеры,
объем которой 7 м3 и высота 1,2 м. V = 7 м, Н = 1,2 м.
4. Определение высоты иловой камеры,
диаметр которой 2,75 м и объем 1,23 м
5. Определение высоты рабочего объема септика:
1,2 + 0,21 = 1,41 м.
6. Определение расстояния от уровня жидкости до начала перехода.
Наружный диаметр подводящей трубы… 109 мм
Расстояние от жидкости до подводящей трубы… 50 мм
Расстояние от подводящей трубы до начала перехода… 50 мм.
Итого… 209 мм
7. Определение количества рядов в переходе. Устанавливаем, что септик будет закрываться крышкой диаметром 1600 мм. Количество рядов, необходимое для перехода с диаметра 2750 мм на диаметр 1600 мм, равно
(2750 – 1600)/080 =14,3 ряда.
Округляем до 14 рядов.
8. Определение высоты перехода.
14 x 7,5 = 105 см=1,05 м.
9. Определение высоты цилиндрической части септика, расположенного выше перехода и состоящего из 5 рядов.
5 x 7,5 = 37,5 см = 0,375 м.
10. Определение полной высоты септика (выше бетонного основания).
1,41 + 0,209 + 1,05 + 0,375 = 3,045 м.
11. Определение местоположения разделительной стенки между камерами. В двухкамерных септиках первая камера по размерам превосходит вторую в три раза, так как в нее поступает большее количество взвешенных веществ, в ней происходит совместное разложение сточных вод и осадка. Во второй камере жидкость более чистая, количество осадка и плавающих веществ резко уменьшается. Для того чтобы из рабочего объема септика выделить вторую камеру, объем которой составляет 25 % рабочего объема септика, необходимо вычислить расстояние Z (рис. 8, а). Эта величина может быть определена путем умножения внутреннего радиуса септика на коэффициент, равный 0,59. В нашем случае
Z = (2,75/2)∙0,59 = 0,81 м.
Рис. 8. Определение места перегородки в септике:
а — двухкамерный септик; б — трехкамерный септик
Разделительную стенку в септике делают в один кирпич, хотя она не несет одностороннего давления, так как при опорожнении септика камеры опоражняются одновременно, но она постоянно находится под разрушительным воздействием растворенных в жидкости органических и минеральных кислот.
Септики, рассчитанные на сбраживание сточных вод в течение 10 суток, чаще делают трехкамерными, как обеспечивающие более глубокое сбраживание В этом случае первая камера содержит половину всего объема сточной жидкости, а две другие — по одной четверти объема (рис. 8, б).
Камеры сообщаются между собой с помощью трубного соединения на уровне жидкости, в качестве которых используются стандартные канализационные тройники Dy 100x100, удлиненные погружными трубами, которые должны быть опущены в жидкость на глубину 300–400 мм. Это необходимо для того, чтобы отверстия в трубах не могли быть засорены плавающим илом, а газы, выделяющиеся в процессе брожения, могли беспрепятственно выходить из жидкости. Впуск канализационных стоков в первую камеру и выпуск из второй осуществляют с помощью аналогичных трубных соединений. Прочистка тройников трубных соединений осуществляется при открытом люке. В том случае, если откачку жидкости производят ассенизационной машиной, уровень жидкости в камерах септика во избежание разрушения стенки между ними должен понижаться одновременно. Для этого в перегородке между камерами септика на высоте 0,5 м имеется еще одно отверстие диаметром 100–150 мм.
Верхнюю крышку септика изготавливают из дерева. Она состоит из двух или трех частей. Сверху крышку для предохранения от гниения покрывают водонепроницаемым материалом. Целесообразно изготовить защитный кожух из кровельного железа. Для сохранения тепла зимой ниже, на расстоянии 250–300 мм, устраивают еще одну крышку, по материалу и конструкции аналогичную верхней. Расстояние между крышками должно заполняться негниющим теплоизоляционным материалом. Все части крышек прокрашивают краской и покрывают битумной грунтовкой. Готовят битумную грунтовку так: расплавленный битум разбавляют керосином и бензином. Процесс приготовления мастики пожароопасен, он должен проводиться на открытом воздухе при соблюдении следующих мер безопасности: работу проводят два человека на открытой площадке, удаленной от строений на расстояние 7-10 м; работающие должны быть в верхней одежде и рукавицах, а также обуты в сапоги; на площадке должен иметься запас воды и песка; запасы керосина и бензина должны находиться в стороне в 7-10 м.
Битум разбивают на мелкие куски, помещают в ведро, которое вешают над небольшим костром. Пламя должно доставать только до дна. Из битума после его расплавления начинают выделяться пузырьки, внешне напоминающие «кипение». Когда «кипение» прекратится, ведро с огня снимают, а костер заливают водой. Из запасов керосина в отдельную металлическую банку отливают первую порцию в количестве 100–150 мл. При тщательном перемешивании битума тонкой струйкой небольшими дозами керосин вливают в ведро. При соприкосновении с расплавленным битумом керосин будет интенсивно испаряться, но часть его соединится с битумом, сделав его менее горячим и более жидким. Эту операцию повторяют 5–6 раз, после чего аналогичным образом можно вливать бензин. Все содержимое ведра доводят до консистенции жидкой сметаны. Грунтовку на прокрашенные детали наносят кистью и после высыхания прокрашивают повторно.
Для выхода выделяющихся газов септик оборудуют трубой, выполненной из негниющих материалов. Она должна возвышаться над поверхностью земли на 0,4–0,5 м. Внутренний диаметр трубы в пределах 100 мм.
Изготовление септика необходимо начинать с изготовления бетонной плиты толщиной в 150 мм. Бетонирование производят на месте. В состав бетона входят гравий, размер зерен которого в основной массе не должен превышать 10 мм, и цемент марки не менее 200. Соотношение гравия и цемента 1:3. Бетонируют в два слоя, каждый из которых уплотняют. После выравнивания и железнения плиты можно приступить к сооружению стен септика. Для них необходимо использовать только красный обожженный кирпич. Кладка ведется на растворе 1:3 с заполнением швов. Гидроизоляцию септика осуществляют, заполняя глиной пространство между стеной септика и стеной котлована.
Для создания «глиняного замка» лучше всего подходит жирная глина, которую предварительно замачивают и дают вылежаться. Пластичность глины значительно повышается, если ее заготавливают с осени и в течение зимы и весны держат под открытым небом. Слои глины, находящиеся в состоянии естественной влажности (если ее сжать в кулаке, то она не рассыпается), укладывают слоями и трамбуют. Общая толщина «глиняного замка» должна составлять от 30 до 40 см.
Следующим устройством в системе канализации приусадебного участка является фильтрующий колодец, представленный на рисунке 1. Фильтрующие колодцы надлежит устраивать только в песчаных и супесчаных грунтах при количестве сточных вод не более 1 м3 в сутки. Основание колодца располагают выше уровня грунтовых вод не менее чем на 1 м. Площадь колодца должна быть не более 4 кв. м при глубине не более 2,5 м. Ниже подводящей трубы следует предусматривать донный фильтр высотой до 1 м. Фильтрующий материал засыпают внутрь колодца и присыпают к наружным поверхностям стен, образуя из него кольцо толщиной 30–40 см. Засыпку колодца следует выполнять таким образом, чтобы крупные частицы фильтрующего материала находились внизу, а мелкие — сверху. В качестве первого слоя фильтрующего материала следует использовать щебень, второго — шлак, третьего — мелкий гравий и четвертого — крупнозернистый песок, слой которого должен быть равен 20 см. При засорении фильтра частичками осевшего ила его фильтрующую способность восстанавливают путем замены верхнего песчаного слоя и промывки оставшейся части свежей водой.
Расчетную фильтрующую поверхность колодца определяют как сумму площадей дна и поверхности стенки колодца на высоту фильтра. Нагрузка на 1 м2 фильтрующей поверхности такова: 80 л/сутки в песчаных грунтах и 40 л/сутки в супесчаных. Нагрузку увеличивают на 10–20 % при устройстве фильтрующих колодцев в средне- и крупнозернистых песках или при расстоянии между основанием колодца и уровнем грунтовых вод свыше 2 м; на 20 % — при удельном водоотведении свыше 150 л/сутки и среднезимней температуре сточных вод выше + 10 °C. Для объектов сезонного действия нагрузка может быть увеличена на 20 %.
Определяем геометрические размеры фильтрующего колодца, учитывая следующие исходные данные: 1) фильтрующая нагрузка на 1 м2 — 40 л/сутки; 2) количество постоянно проживающих — 4 чел.; 3) количество временно проживающих в течение июня, июля, августа — 3 чел.; 4) водоотделение на одного человека — 100 л.
Площадь фильтрующего колодца равна 4 м2, а высота фильтра — 1 м (S = 4 м; Н = 1 м).
S = π∙D2/4, откуда
D = √(4∙S/3,14) = 2,26 м
Площадь поверхности стенки колодца равна
Sк = 2π∙R = π∙D = 3,14∙2,26 = 7 м2.
Общая фильтрующая поверхность колодца равна 7 + 4 = 11 м2. Пропускная способность колодца 40 x 11 = 440 л в сутки. Учитывая, что водоотделение семьи из 4 человек в течение 9 месяцев в году составляет только 400 л/день, считаем, что фильтрующий колодец удовлетворяет нашим требованиям.
В течение лета нагрузка на фильтрующую поверхность может быть увеличена на 20 % и составлять не 40, а 48 л на 1 м2, в силу чего пропускная способность колодца возрастет до 528 л/сутки при водоотделении семьи 700 л/сутки. Но июнь, июль и август являются наиболее теплыми месяцами года, в течение которых часть сточных вод из септика, не попадая в фильтрующий колодец, будет использоваться для орошения приусадебного участка. Из сказанного следует, что и в данном случае фильтрующий колодец соответствует санитарно-гигиеническим требованиям.
Как было сказано выше, сточные воды, прошедшие очистку и сбраживание в септике, могут быть использованы для орошения при расположении увлажнительных труб выше уровня грунтовых вод не менее чем на 1 м. В зимнее время эти воды могут быть использованы для намораживания льда на участках, предназначенных под весеннюю перекопку. В летнее время — для полива по бороздам, проложенным вокруг плодовых деревьев и кустарников, а также для полива внутрипочвенным орошением огородных культур.
На земледельческих участках орошения разрешается выращивать технические, зерновые и кормовые культуры, однолетние и многолетние травы, овощи, употребляемые в пищу после термической обработки: свекла, тыква, кабачки, баклажаны, капуста (не применяемая для салатов в свежем виде), картофель, плодовые и ягодные насаждения и другие культуры.
На земледельческих участках орошения не разрешается выращивать овощи и ягоды, употребляемые в пищу без термической обработки: морковь, петрушку, брюкву, репу, редис, лук, сельдерей, огурцы, помидоры, салат, арбузы, дыни, землянику и клубнику.
При внутрипочвенном орошении достигается полная механизация подвода воды к орошаемому участку. Потери влаги значительно меньше, так как самый верхний слой почвы (5-10 см) находится в подсушенном состоянии. Увлажнение приобретает более равномерный характер. Отсутствие загрязнений и корки на поверхности способствует воздухопроницаемости почвы. Возможен полив теплой водой (до 45 °C), соединяющий в себе орошение почвы с ее обогревом, что сокращает период вегетации растений. При этом способе орошения, если вода из-за напора и капиллярной подъемной силы не достигнет поверхности земли, надземные части растений остаются не замоченными, что уменьшает возможность их загрязнения. В качестве увлажнителей чаще всего используют асбоцементные трубы, в которых в двух противоположных сторонах прорезают отверстия шириной 10 мм, длиной 100 мм при шаге 200 мм (или насверливают отверстия) для прохода сточных вод.
Увлажнители укладывают на глубину 0,25 м с небольшим уклоном в направлении движения сточных вод. Под увлажнитель (рис. 9) по всей длине подкладывают полиэтиленовую пленку шириной 30–50 см, слегка засыпают землей, а сверху расстилают опять пленку, после чего окончательно покрывают землей. Нижняя пленка предотвращает фильтрацию воды в нижележащие слои, а в целом таким способом добиваются равномерного увлажнения почвы.
Рис. 9. Схема увлажнения почвы из внутрипочвенного увлажнителя:
1 — увлажнитель; 2 — пленка
Трубы укладывают на расстоянии 0,8–1,0 м друг от друга. Напор сточной жидкости во внутрипочвенных увлажнителях не должен превышать глубины их закладки на 0,2–0,4 м. Длина увлажнителей — 20–25 м. Равномерное орошение почвы по всей длине увлажнителей можно осуществить только при залповой подаче жидкости. На рисунке 10 показана конструкция устройства, обеспечивающего залповую подачу жидкости в увлажнитель.
Рис. 10. Устройство для залповой подачи жидкости:
1 — подающий шланг от насоса; 2 — емкость (бочка); 3 — сифон; 4 — воронка с системой увлажнителей; 5 — вентиляционная труба
Сточная жидкость по переносному шлангу благодаря насосу попадает в бочку, а затем при помощи сифона автоматически сливается в воронку. Если производительность насоса невелика, сифон будет действовать как переливная труба. В этом случае нижнее выходное отверстие должно быть уменьшено. Необходимо отметить, что труба сифона должна быть абсолютно герметична. В качестве насоса можно использовать «Малыш», который должен быть опущен до дна, после чего поднят на 35–40 см. Для предохранения от засорения насос помещают в проволочный каркас, обтянутый мелкой сеткой. Последнюю периодически осматривают и очищают. Емкость с сифоном и комплект оросителей, состоящий из коллектора с воронкой, оросительных дрен в количестве от одной до четырех штук и вентиляционных труб, могут быть использованы для орошения как сточной, так и чистой водой в любом месте садового участка. Коллектор монтируют из канализационных труб и фасонных деталей. Концы асбоцементных труб в месте присоединения к канализационной фасонине соответствующим образом дорабатывают. Схема расположения группы увлажнителей совместно с устройством для залповой подачи в них сточных вод представлена на рисунке 11.
Рис. 11. Увлажнители и устройства для залповой подачи сточных вод:
1 — емкость (бочка); 2 — сифон; 3 — приемная воронка; 4 — коллектор (монтируется из канализационных труб и канализационных фасонных деталей; ограничен пунктиром); 5 — увлажнители; 6 — вентиляционные трубы
Осадок сточных вод, извлекаемый из септика при его очистке, содержит большое количество питательных веществ. Но вместе с тем он содержит большое количество болезнетворных бактерий и гельминтов, в силу чего с санитарной точки зрения более опасен, чем сточные воды, прошедшие частичную биологическую очистку в септике. Если участок достаточно большой, то предусматривается площадка для подсушивания ила. Когда ил подсохнет до такого состояния, что не будет течь с лопаты, его можно компостировать с другим садовым мусором. Компостирование проходит в течение 5–6 месяцев, из которых 2–3 месяца должны выпадать на летнее время года. Необезвоженный осадок сточных вод может быть использован путем внутрипочвенного внесения на глубину 40–60 см, если грунтовые воды залегают ниже 1,25 м.
Для сброса сточных вод (прошедших очистку в септиках) в водоем или почву требуется разрешение местной санитарно-эпидемиологической станции.
Скорость передвижения воды в подземных источниках очень мала. В период биологической очистки сточных вод они минерализуются и с помощью фильтрующего колодца или внутрипочвенного орошения отводятся в грунт и постепенно достигают водоносного горизонта, изменяя в нем солевой состав. В силу этого на приусадебном участке желательно устраивать трубчатые колодцы и пользоваться водами второго горизонта.
Общая схема канализации представлена на рисунке 12.
Рис. 12. Схема канализации приусадебного участка:
1 — выпуск; 2 — смотровой колодец; 3 — септик; 4 — фильтрующий колодец
Она предназначена для отвода сточных вод от санитарно-технических приборов в наружную сеть. На рисунке 13 представлена планировка жилой части дома, расположенной на первом этаже, с размешенными здесь санитарно-техническими приборами. Этот набор приборов можно считать стандартным для жилых помещений квартирного типа. Канализационная сеть (рис. 13) показана пунктиром. Принципиальная схема ее более подробно представлена на рисунке 14.
Рис. 13. Планировка жилого дома с размещением в нем санитарно-технического оборудования и приборов:
1 — отопительный котел; 2 — артскважина; 3 — ванна с водонагревательной колонкой на твердом топливе; 4 — водоподогреватель; 5 — площадка, под которой оборудовано место для хранения запаса топлива; 6 — раковина; 7 — унитаз; 8 — мойка; 9 — газовая плита; 10 — батареи; 11 — канализационный стояк; 12 — трасса канализационной сети (указана пунктиром); 13 — чистка
Рис. 14. Принципиальная схема внутридомовой системы канализации:
1 — отвод 135, Dy 100 (табл. 3); 2 — отвод 150°, Dy 100 (табл. 3); 3 — тройник косой 45°, Dy 100x100 (табл.4); 4 — колено Dy 50 (табл. 3); 5 — тройник прямой 90°, Dy 100x50 (табл.4); 6 — тройник прямой 90° Dy 100x100 (табл.4); 7 — ревизия Dy 100
Канализационная сеть проложена ниже пола и только в местах присоединения приборов выведена выше пола на высоту бортика канализационных труб. Сеть собирают из стандартных чугунных деталей. Прямолинейные участки ее изготавливают из канализационных труб, представленных в таблице 2. В том случае, если длина трубы не соответствует необходимому размеру, ее надставляют более коротким отрезком или обрубают.
На наружной поверхности канализационных труб имеется слой отбеленного чугуна очень высокой твердости. Зубило, с помощью которого производят обрубку труб, должно быть хорошо закалено и заточено. Место отруба очерчивают. По прочерченной линии необходимо прорубить отбеленный слой. Прорубив его, нужно углублять канавку до тех пор, пока по месту отруба труба не расколется. В том случае, если направление потока жидкости должно быть изменено на 90°, используется колено, представленное в таблице 3. Для изменения направления потока на 110, 120, 135 и 150° используются отводы, также представленные в таблице 3. Если необходимо создать более плавный поворот потока, можно сгруппировать два отвода на 135°.
Переход с одного диаметра на другой осуществляют при помощи переходных патрубков, представленных в таблице 5.
Из рисунка 14 видно, что магистраль, идущая от унитаза до стояка, имеет два отвода. Канализационная сеть от унитаза до выпуска монтируется из труб диаметром Dy 100 мм, а отводные линии для приема сточных вод от умывальника, мойки и ванны — Dy 50 мм. Присоединение отводов к магистральной трубе производится с помощью тройников, представленных в таблице 4.
В системе канализации предусмотрено, что каждый отрезок канализационной сети в случае его засорения может быть прочищен. Устранение засорения горизонтального канала от унитаза до стояка осуществляют через прочистку, размещенную в углу кабины туалета (рис. 13, поз. 13). Учитывая, что прочисткой при правильной системе эксплуатации вообще не придется пользоваться, раструб, выходящий в кабину туалета, заделывают декоративной крышкой. В качестве пробки, вставляемой в раструб, можно использовать отрезок водопроводной трубы Dy 100 с приваренным дном. Пространство между раструбом и трубой должно быть законопачено просмоленным шнуром. Для прочистки вертикального стояка и отвода до первого смотрового колодца служит ревизия, представленная в таблице 5. Прочистка отводов от ванны, умывальника и мойки осуществляется через раструбы, выведенные в помещения первого этажа, для присоединения санитарно-технических приборов, при этом с раковины и мойки сифоны должны быть сняты, а с ванны снята отводная труба (рис. 22, поз. 12). Верхнюю часть стояка выводят выше крыши строения на высоту 0,7 м. Вертикальная часть стояка, расположенная в теплом помещении, прогревает воздух внутри себя и тем самым способствует воздушному движению в системе канализации, что очень важно, так как это препятствует возникновению в трубопроводах зон разряжения при сбросе вод от сантехнических приборов, в первую очередь от унитаза.
При прокладке сети из чугунных канализационных труб крепление необходимо устанавливать через каждые 2 м. В том случае если подполье высокое, крепление линии канализации осуществляют с помощью конструкций, не подверженных гниению, опирающихся на кирпичную стену или укрепленные площадки. Если подполье низкое, наиболее простым и надежным видом крепления канализационной сети является размещение ее горизонтальной части в неглубокой траншее.
Все канализационные линии прокладывают с уклоном i = 0,02—0,03.
Герметизация стыков в системе домовой канализации аналогична герметизации стыков при прокладке дворовой канализации, представленной на рисунке 7. В отличие от монтажа наружной сети, которая состоит почти исключительно из прямых труб большой длины, внутренняя сеть состоит из большого количества значительно меньших элементов, которые можно собирать в отдельные звенья на верстаке (рис. 15).
Рис. 15. Сборка отдельных звеньев канализационной сети на верстаке
Промышленность выпускает широкий спектр сантехнических приборов, как по назначению, так и по внешнему оформлению. Сантехнические приборы одного назначения, принципиально не отличающиеся друг от друга, могут отличаться размерами и монтажом. Так, например, в раструб, подготовленный для монтажа унитаза «Компакт» с косым выпуском, невозможно смонтировать унитаз «Компакт» с прямым выпуском, так как расстояния между раструбом и стеной будет недостаточно для монтажа смывного бачка. В силу этого, прежде чем производить монтаж системы канализации, необходимо приобрести весь комплект необходимых сантехнических приборов.
В настоящее время наибольшее распространение приобрели фаянсовые умывальники, представленные на рисунке 16, оборудованные никелированными бутылочными сифонами (рис. 17) или пластмассовыми (рис. 18), которые устанавливают на кронштейнах (рис. 19), унитазы «Компакт» с прямым и косым выпуском (рис. 20) и ванны чугунные эмалированные типа ПВ (рис. 21), оборудованные чугунными сифонами с латунным выпуском и переливом (рис. 22).
Рис. 16. Умывальники фаянсовые:
1 — прямоугольный со спинкой без перелива; 2 — прямоугольный с утолщенными бортами без перелива; 3 — полукруглый с переливом без спинки
Рис. 17. Сифон никелированный бутылочный
Рис. 18. Сифон пластмассовый:
1 — пробка; 2 — уплотнительная прокладка; 3 — выпуск; 4 — накидная гайка; 5 — отвод горизонтальный; 6 — угольник; 7 — отстойник; 8 — корпус сифона; 9 — переходный патрубок; 10 — гайка выпуска
Рис. 19. Кронштейны:
1 — кронштейн чугунный для умывальников большой величины; 2 — кронштейн чугунный для умывальников малой величины; 3 — кронштейн чугунный для моек
Рис. 20. Унитазы «Компакт»:
1 — с прямым выпуском, схема установки унитаза, 2 — с косым выпуском, схема установки унитаза
Рис. 21. Ванны типа ПВ:
1 — ПВ-0, L = 1500 мм; 2 — ПВ-1, L = 1700 мм; 3 — ПВ-2, L = 1800 мм
Рис. 22. Сифон и переливная арматура для ванны, присоединение к системе канализации:
1 — чугунный отвод; 2 — крышка перелива; 3 — шайба; 4, 6 — резиновые прокладки; 5 — корпус выпуска; 7 — пробка; 8 — корпус; 9 — патрубок; 10 — накидная гайка; 11 — тройник; 12 — отводная труба; 13 — раструб; 14 — набивка; 15 — декоративный кожух; 16 — муфта; 17 — контргайка
ЛИТЕРАТУРА
1. Гольченко М.Г., Железко В.И. Орошение сточными водами. М., Агропромиздат, 1988.
2. Григоров М.С. Внутрипочвенное орошение. М., Колос, 1983.
3. Грингауз Ф.И. Санитарно-технические работы. М., Высшая школа, 1968.
4. Монтаж внутренних санитарно-технических устройств / Под редакцией Староверова И.Г. М., Стройиздат, 1984
5. Рудольф Рандольф. Что делать со сточными водами. М., Стройиздат, 1987.
6. Салтыков Е.В. Проектирование зон санитарной охраны источников водоснабжения. М., Издательство Министерства коммунального х-ва РСФСР, 1959.
7 СНиП. Часть II. Нормы проектирования. П-3-79. Глава 3. Строительная теплотехника.
8. СНиП. Канализация. Наружные сети и сооружения. 2.04.03-8.
9. Шматов В.П. Благоустройство сельского дома. М., Московский рабочий, 1985.
10. Яковлев С.В., Карелин А.Я., Жуков Д.Д. Канализация. М., Стройиздат, 1975.