Монтаж систем локальной очистки стоков

Монтаж систем канализации также известных как системы локальной очистки стоков (далее ЛОС), септики, очистные сооружения по сути своей процесс не сложный. Если разбить его на основные этапы получится:

1) Земляные работы (копка котлована)
2) Проходка стен, полов, фундаментов для монтажа канализационной трубы
3) Загрузка очистного сооружения в котлован
4) Заполнение очистного сооружения водой
5) Обратная засыпка очистного сооружения
6) Монтаж трубопроводов, кабелей, подключение к сетям водоотведения и электрической сети
7) Пуско-наладка системы

Конечно, в каждом этапе есть свои особенности, которые профессионал не только знает, а уже чувствует, как говориться, на кончиках пальцев.

На тему монтажа ЛОС в интернете есть множество обучающих видео роликов, также, компании производители ЛОС проводят обучающие семинары, так что освоить эту специальность при должном подходе не сложно. При этом, есть один вопрос, ответ на которой ставит в затруднительное положение не только бывалых монтажников, но и производителей систем. Вопрос этот – утилизация очищенной воды.

При использовании очищенной воды для полива или при наличии возможности сливать воду в дренажную канаву или в незаселенные места вне границ участка особенных сложностей не возникает. Сложности возникают при сливе очищенной воды под землю – при помощи поля фильтрации, инфильтраторов, колодцев.

Основной вопрос – какого размера должно быть сооружение для поглощения проектного суточного расхода очищенной воды. Дело в том, что ответ на этот вопрос формируется как минимум в зависимости от того, какие грунты присутствуют на участке и каков уровень грунтовых вод, какое из перечисленных выше сооружений будет использоваться.

В настоящей статье будет рассматриваться такое сооружение как «подземное поле фильтрации», т.к. с точки зрения проектирования это наиболее общий вариант такого сооружения и частные случаи – фильтрационный колодец, инфильтратор, поверхностное поле фильтрации могут быть рассчитаны с минимальной адаптацией приведенных в статье методов.

Для начала рассмотрим существующие методики расчета, которые нам удалось найти на информационных просторах:

1. Опытный метод.

Для определения габаритов будущего поля фильтрации производится натурный эксперимент в процессе которого определяется допустимый расход в шурф определенного размера. Далее обратным счетом от проектного максимального суточного расходы определяют размеры будущего сооружения исходя из того, что геометрическое подобие сооружений позволяет обеспечить утилизацию очищенной воды пропорционально отношению их площадей.

а. Для проведения эксперимента – теста на водо-поглощение грунта в месте планируемого места устройства поля фильтрации выкапывают яму либо бурят скважину (далее шурф) глубиной до проектного основания будущего поля фильтрации. Отметку дна выбирают исходя из глубины промерзания (фильтрационные трубы желательно расположить ниже) и выше уровня грунтовых вод (УГВ).

В процессе сооружения шурфа необходимо обратить внимание на:
проявление воды – необходимо выяснить источник этой воды (это может быть как верховодка, так и грунтовые воды); грунты в основании шурфа – если обнаружена глина, водопроницаемость которой крайне мала дальнейшее углубление конструкции не целесообразно.

б. В шурф заливается вода. Количество залитой воды фиксируется вместе со временем, когда вода была залита. Когда вода впитается в грунт эксперимент повторяют (5-6 раз) до того момента когда время впитывания воды станет постоянным (будет достигнут установившийся режим фильтрации).

Возможные результаты:
- Уровень воды не понижается со временем – высокий уровень грунтовых вод / слабоводопроницаемые грунты. Устройство поля фильтрации на вашем участке не возможно. Необходимо рассматривать другие конструкции.
- Уровень воды доходит до определенного и ниже не опускается. В этом случае такой уровень и будет уровнем основания поля фильтрации.
- Вода полностью впитывается. Возможно попробовать выбрать более низкую отметку основания поля фильтрации и уменьшить размер сооружения в плане.

При использовании опытного метода необходимо учитывать климатические условия проведения эксперимента и проектировать сооружение с запасом, чтобы оно выдержало и весеннее таяние снега и дождливые периоды.

2. Метод применение СНиПа (ведь не зря же его писали)
СНиП 2.04.03-85 6 – «Очистные сооружения. Поля фильтрации.» позволяет спроектировать поле фильтрации в зависимости от климатических условий и типа грунта на вашем участке. (см. статью 6.179 и далее).

Документ рассчитан в первую очередь на промышленное использование для сооружения масштабных очистных сооружений. СНиП также дает полезные для общего понимания рекомендации о размещении таких сооружений по отношению к другим постройкам и объектам.

Для того, чтобы помочь разобраться с тем, как спроектировать поле фильтрации именно для вашего участки и вашего локального очистного сооружения компания АкваБур решила подойти к этому вопросу с научной точки зрения и по нашей просьбе научными работниками была разработана модель, позволяющая определить размер поля фильтрации в зависимости от расхода воды, типа грунтов с учетом уровня грунтовых вод:

Фильтрация из наливного шурфа

Сточные воды поступают в наливной шурф, поперечное сечение которого – а х а, глубина шурфа – z, допустимый напор – h, рис.1. Требуется определить допустимый расход, поступающий в шурф – Qд, чтобы уровень воды в нём не превышал отметки h. Решения для поставленной конкретной задачи нет. Наиболее близкое к данным условиям имеется решение А.К. Болдырева для определения коэффициента фильтрации грунта способом налива воды в шурф /1/.

На дно шурфа устанавливается кольцо, в которое наливается вода, фильтрация происходит через дно кольца. Опыт ведётся до достижения установившегося расхода, при котором определяется коэффициент фильтрации по зависимости:

Режим фильтрации в песчаных грунтах устанавливается через 10-20 часов, для суглинка через 1-2 суток. Величина капиллярного поднятия зависит от свойств грунта и изменяется в больших пределах: от Hк =0.15м до Hк =4-8м. Глубина просачивания воды зависит от глубины залегания подземных вод. При глубоком залегании подземных вод поток из шурфа преимущественно нисходящий, градиент принимают равным 1.

Н.С.Нестеров усовершенствовал методику Болдырева при определении коэффициента фильтрации из шурфа /2/. При глубоком залегании подземных вод поток из шурфа преимущественно нисходящий, градиент был принят равным 1. На основании данных наблюдения фильтрации из шурфа, решая уравнение неустановившейся фильтрации, определял коэффициент фильтрации грунта, дефицит насыщения грунта и капиллярный вакуум. Эта методика позволила уменьшить время проведения опытов. А.Н.Костюков для расчета потерь воды из оросительных каналов Q получил расход из канала Q на 1 км длины в виде соотношений /3/:- для легко проницаемых грунтов g1=3,4Q0.5; - для средне проницаемых грунтов g2=1.9Q0.4; - для тяжелых мало проницаемых грунтов g3=0.7Q0.3.

Используем формулу (1) для определения допустимого расхода, поступающего в рассматриваемый шурф – Q: , (2) где Кф – коэффициент фильтрации грунта; S - площадь смоченного сечения шурфа, равная сумме площади основания Sосн и площади стенок Sстн в м2.

Hк – высота капиллярного поднятия в м; h- высота воды в шурфе в м; l – глубина просачивания воды в грунт в м. Площадь основания шурфа равна Sосн= а2; площадь стенок Sстн=4а.h, рис.1. Высота капиллярного поднятия Hк для различных грунтов изменяется в больших пределах. Величина Hк для влажных грунтов в 3-4 раза больше, чем в сухих грунтах./4/.

В среднезернистом песке Hк = 0.15-0.35м;
В мелкозернистом песке Hк = 0.35-1.0м;
В супеси Hк = 1.0-1.5м;
В суглинке Hк до 3.0-4.0м;
В глинах Hк до 8.0м за 2 года.
Таким образом, величины Hк в песчаных грунтах соизмеримы с размерами шурфа, в глинистых грунтах влияние может быть значительным. Для приближенного решения фильтрации из шурфа принимаем условие, что уровень грунтовых вод находится на достаточно большой глубине. В обводненных условиях такого рода водоприемные сооружения устраивать не целесообразно. Фильтрация идет по всей смоченной поверхности шурфа. Поскольку шурф выполняется с вертикальными стенками, фильтрационный поток будет преимущественно нисходящим. Расчетный градиент принимаем равным 1. Вертикальные стенки шурфа снижают растекание фильтрационного потока.

Расход через основание шурфа будет равен . Расход через четыре стенки шурфа – . Напор по стенке шурфа изменяется от 0 до h. Средняя величина напора будет равна 0.5h. Расход через стенки принимаем равным . Приближенный допустимый общий расход из шурфа будет равен: . Принимаем, как указывалось выше, при низком уровне грунтовых вод расчетный градиент равным 1, получаем приближенный допустимый расход из шурфа равным: .(3)

Зная коэффициент фильтрации грунта основания, определённый экспериментально или принятый по аналогии с имеющимися данными для подобных грунтов, по зависимости (3) определяем допустимый расход в шурф.
Ориентировочные коэффициенты фильтрации грунта можно принимать по СНиПу /4 /:
Пески мелкие Кф = 10-3 – 10-2см/сек (1 м/сут - 10 м/сут).
Пески пылеватые Кф = 10-4 – 10-3см/сек ( 0.1 м/сут - 1 м/сут).
Супесь Кф = 10-5 – 10-4см/сек (0.01 м/сут – 0.1 м/сут).
Суглинок Кф = 10-7 – 10-5см/сек (0.0001 м/сут – 0.01 м/сут).
Глина Кф менее 10-7см/сек (менее 0.0001 м/сут).

Пример расчета, а =1.5м, h =1.0м:

1. Для песка

Принимаем коэффициент фильтрации для песка Кф =10 м/сут. По зависимости (3) определяем допустимый расход. Qд = Кф (а2 +2*а*h) = 10 (1,52+2*1,5*1.0)= 10 (2,25+3)=52,5 м3/сут (52500л/сут).

2. Для супеси

Принимаем коэффициент фильтрации для супеси Кф =10-1м/сут.
Допустимый расход Qд = Кф (а2 +2*а*h) = 10-1 (5,25)= 0,525 м3/сут (525л/сут).

3. Для суглинка

Принимаем коэффициент фильтрации для суглинка Кф =10-2м/сек.
Допустимый расход равен:Qд = Кф (а2 +2.а.h) = 10-2 (5,25)= 10-2 =0,0525 м3/сут (52,5л/сут).

4. Для глины

Принимаем коэффициент фильтрации для глины Кф =2*10-4 м/сек.
Допустимый расход равен:
Qд = Кф (а2 +2.а.h) = 2*10-4 (5,25)= 0,00105 м3/сут (1,05л/сут).

Рассматриваемый нами шурф расположен близко к поверхности в неуплотненном грунте, в расчете приняты теоретические значения коэффициентов фильтрации Кф. В реальности грунты редко однородны и анизотропны. В глинистых грунтах встречаются вкрапления супесей и песков, что значительно влияет на их проницаемость.

Нанесём полученные данные допустимого расхода Qд в зависимости от коэффициента фильтрации грунта Кф на график в логарифмических координатах, рис.2. Графиком можно пользоваться для определения допустимого расхода в шурф при известном коэффициенте фильтрации грунта, вмещающего шурф.

Использованные литературные источники:

1. Большая энциклопедия нефти и газа. Раздел Теория фильтрации, 1978г.
2. Судостроительная промышленность РФ, 1V квартал, Глава 1Х. Наливы воды в шурфы, 2008г.
3. Рассказов и др. Гидротехнические сооружения. Часть 2. Москва, Сройиздат,1996г.
4. СНиП II-И.4-62. Москва-1963.

Строительные нормы и правила