В этой части мы рассмотрим процесс проектирования автономной системы канализации с септиком и сооружениями подземной фильтрации. Также продолжим знакомиться с проблемами, возникающими при проектировании и строительстве таких систем. Статья будет полезна всем, кто планирует строить автономную канализацию, равно как и тем, кто уже эксплуатирует таковую.

Прочитайте первую часть, если ещё не читали.

Дисклеймер: я не имею коммерческой заинтересованности в продвижении каких-либо товаров или услуг, связанных с автономной канализацией. То, что я излагаю, по большей части базируется на нормативных документах и прочих открытых источниках; список их приведён в конце. Часть информации получена из общения на тематических форумах.

Главная проблема

Бросить курить легко. Я сам бросал раз сто.

Эта фраза, которую ошибочно приписывают Марку Твену, применима не только к курению. Многие сложные проблемы можно легко решить кратковременно, но очень сложно достичь надёжного, долговременного результата. Именно так обстоит дело и с автономными системами канализации. Напомню, мы говорим сейчас только о системах на основе септиков — о других типах поговорим отдельно.

Итак, построить автономную канализацию легко: прокладываем трубы, ставим септик, строим сооружение подземной фильтрации. Но оказывается, что очень часто такая система перестаёт работать через несколько лет. Что же с ней происходит?

Если исключить аварии из-за явных ошибок (пластиковый септик сдавило грунтом, септик всплыл в грунтовых водах), то наиболее часто система перестаёт работать по причине кольматации грунта в сооружении подземной фильтрации. Как это выглядит в реальности? В том месте, где осветлённый сток впитывается в грунт внутри сооружения, начинает откладываться ил. Отложения ила образуются из взвешенных в стоке частиц органических веществ. Выглядит отложившийся ил как обычный ил в водоёмах, это черная, похожая на грязь субстанция. Ил закупоривает (кольматирует) поры в грунте; кольматированный грунт становится водоупорным, сток больше не впитывается в такой грунт. Сток, что сливается в септик, переполняет его и выливается на поверхность земли, система в целом не работает. Толщина кольматированного грунта небольшая — всего 10-20 см. Но этого достаточно для создания водоупорного слоя.

Можно ли вывести сооружение из этого состояния? Да, в некоторой степени. Можно промыть сооружение химикатами (перекисью водорода), но это поможет ненадолго. Более радикальный метод — это заменить весь кольматированный грунт на чистый, но это требует больших земляных работ, цена которых сопоставима с ценой строительства нового сооружения.

Кроме того, надо понимать, что попытки восстановить сооружение фильтрации — это борьба со следствием, а не с причиной. Если грунт закольматировался один раз, значит это произойдёт снова, поскольку причины кольматажа никуда не делись. Заменённый грунт снова закольматируется примерно за тот же срок. Получается, что все способы ремонта затратные либо не дают долговременного эффекта, поэтому главный способ избежать проблем — это исключить сами причины их возникновения. И сделать это нужно ещё на этапе проектирования.

Причины кольматации грунта

Осветлённый сток, приходящий из септика в сооружение фильтрации, постоянно приносит с собой взвешенные органические вещества. Эта взвесь быстро закольматировала бы грунт, но тут в дело вступают аэробные бактерии, живущие в тех частях сооружения фильтрации, которые контактируют со стоком (грунт и гравийная засыпка). Бактерии перерабатывают органику стока и тем самым препятствуют кольматации. И тут самое главное — какой из этих конкурирующих процессов идет быстрее:

• Если приток органики больше, чем бактерии успевают разлагать, то органика накапливается, и кольматаж грунта медленно нарастает.

• Если бактерии могут разложить органики больше, чем в среднем приходит, то органика не накапливается, кольматаж не нарастает. Такое сооружение фильтрации послужит десятки лет.

Как же построить такое сооружение подземной фильтрации, чтобы в нём реализовался второй из этих сценариев? Нужно выполнить два основных требования. Во-первых, сооружение должно иметь достаточную площадь смоченной стоком поверхности грунта. Во-вторых, в глубине сооружения должна быть обеспечена хорошая вентиляция — это даст аэробным бактериям необходимое количество кислорода.

Можно ли тогда сразу сказать, какова должна быть площадь сооружения фильтрации, чтобы все хорошо работало? Нельзя. Площадь сооружения — величина расчётная, и зависит она от ряда параметров:

• Суточный объем стока

• Характеристики грунта

• Климат

• Уровень грунтовых вод

• Тип сооружения

Методика расчета довольно проста, и приведена она в уже многократно упомянутом нормативе [1]. С непривычки методика может показаться сложной, но на самом деле всё просто. Прямо сейчас рассмотрим пример такого проектирования.

Проектирование автономной системы канализации

Благоприятные условия

Вообще системы на основе септиков можно применять далеко не всегда. Например, близкие грунтовые воды сильно усложняют проектирование и монтаж. Мы будем рассматривать проектирование в благоприятных условиях, когда ничего не мешает:

• Грунтовые воды глубоко, не менее 3 метров от поверхности даже весной

• Грунт не чистая глина и не скала, то есть более-менее впитывает воду

• Спокойный рельеф (без больших уклонов)

• Климат — не вечная мерзлота

Что делать в плохих условиях — потом отдельно рассмотрим. Далее вместо термина «уровень грунтовых вод» будем писать просто «УГВ».

С хорошими условиями всё более-менее понятно, кроме УГВ: как узнать этот уровень? Причем нужен уровень максимальный, который бывает обычно весной, после таяния снега. Есть несколько способов.

Если поблизости есть колодцы, то посмотрите уровень в них. Ещё можно узнать УГВ из отчета геологии (вы ведь делали геологию, когда строили дом?). Но геология даст уровень на момент исследования, а весной, после таяния снега, уровень может подняться. Тут надо смотреть по ситуации. Если, например, геология показала отсутствие вод до 8 метров, и нет водоупорных слоёв, то и весной вода близко не появится.

Можно наблюдать за какими-либо искусственными шурфами с негерметичными стенками. Если серьезно подходить к делу и есть время, то можно такой шурф заготовить с осени, а весной измерять уровень в нём.

Исходные данные

Возьмём конкретные входные данные, по которым будем проектировать.

• Количество постоянно проживающих жильцов: 4 человека

• Наивысший УГВ: -3 метра (от поверхности)

• Грунт на глубине 1-2 метра: суглинок

• Регион: Московская область

Проектируем септик

Для лучшей наглядности я условно разобью процесс на шаги.

Проектируем сооружение подземной фильтрации

Для проектирования сооружения фильтрации нам надо знать характеристики грунта. Остановимся на этом чуть подробнее. Прежде всего надо представлять, какой состав грунтов в месте будущего расположения сооружения фильтрации. Хорошо бы знать грунты хотя бы на 2-3 метра вглубь. Это поможет более оптимально спроектировать сооружение. Например, сверху слой глины 1.5 метра, а под ней супесь. Если делать сооружение прямо на уровне глины, то ничего хорошего не получится — глина почти не пропускает воду. Но если пройти 1.5 метра вглубь и докопаться до супеси, то ситуация драматически меняется: супесь фильтрует воду хорошо. Данные о грунтах лучше всего брать из геологии. Можно взять геологию соседей — это лучше, чем ничего.

Чтобы понимать, какие грунты фильтруют хорошо, а какие плохо, посмотрите 5.5.1.9 [1]. Заметьте, что допустимая нагрузка по стоку отличается для разных грунтов в 100+ раз. Это значит, что для фильтрации одного и того же количества стока сооружение на песке будет, скажем, 1 м², а на глине 100 м². Разница огромная. Поэтому, чтобы точно рассчитать наше сооружение, нам нужны точные характеристики грунта.

Вне зависимости от того, есть у вас данные геологии или нет, нужно провести небольшое исследование, по результатам которого точно определим необходимые для проектирования свойства грунта.

На этом расчет закончен. Теперь разберемся, что всё это значит.

Интерпретация результата

На выходе нашего расчета имеем две величины: рабочий объем септика (шаг 2) и фильтрующая площадь (шаг 8) сооружения подземной фильтрации выбранного типа. Кроме этого мы определились с различными конструктивными особенностями: формой септика и т. п.

Из этих данных понятно, какое будет сооружение и каковы будут материальные затраты. А что делать, если такое сооружение построить невозможно (недостаточно денег, площади земли и т. д.)? В этом случае надо вернуться к началу расчета и задать другие входные данные, а именно уменьшить расчетный сток, чтобы влезть в ограничения. Септик от этого не уменьшится, он у нас уже минимально возможного объема 2.4 м³. А вот площадь сооружения фильтрации уменьшится, она пропорциональна суточному стоку. И надо понимать, что какой суточный сток заложили при проектировании, такой и надо будет обеспечить в течение всего периода эксплуатации: меньше можно, а превышать нельзя.

Если вы только планируете строительство или даже выбираете участок, то учитывайте необходимые площади для канализационных сооружений. Для суглинка (не глины!) предусматривайте на четверых пользователей от 20 м² на сооружение фильтрации, для песка достаточно 4 м². Супесь где-то посередине между суглинком и песком. Эти величины очень примерные, для реального расчета нужно натурное измерение (шаг 5).

Из числа 18 м² становится понятно, почему многие люди сталкиваются с заиливанием сооружения фильтрации, когда строят без расчёта. Сооружение на 18 м² — ещё не самый плохой вариант для суглинка и четверых жильцов. Конечно, мало кто строит сооружение на 18 м², все обычно делают колодец без дна на гравийном основании, и там площадь 6-8 м² в лучшем случае. Если сюда еще добавить неправильную вентиляцию, то заиливание сооружения через несколько лет — вполне закономерный результат.

Ещё может возникнуть вопрос: по измерениям коэффициент фильтрации 0.3 м/сутки — это значит, что за сутки в грунт может уйти столб воды высотой 0.3 м, то есть 300 л/(сутки*м²). А по результатам расчета получается, что будем сливать всего лишь 44 л/(сутки*м²) стока. Может быть мы сильно перезакладываемся и можно лить больше? Ответ в том, что 300 л/(сутки*м²) — это значение, полученное на чистой воде. А у нас сток с органикой. Тут важнее не воду в грунт слить, а переработать органику стока с помощью почвенных бактерий. Поэтому стока допустимо сливать в несколько раз меньше, чем грунт может впитать чистой воды.

Что делать в неблагоприятных условиях

Мы рассмотрели проектирование в условиях, которые хорошо подходят для строительства подобных сооружений. А теперь посмотрим случаи, когда условия похуже.

Во-первых, проблемы будут, когда ваш грунт плохо впитывает воду. К таким относится глина и скальный грунт. Как вы это увидите? На шаге 5 описанной выше методики вы получите очень низкий коэффициент фильтрации, например, 0.01 м/сутки, что означает необходимую площадь сооружения фильтрации около 80 м², что очень много. Строить такое огромное сооружение экономически нецелесообразно. Что делать? Утилизировать сток в грунт не получится, значит надо или использовать накопитель с последующим вывозом, или сливать на рельеф. Из септика сливать на рельеф нельзя, вот тут мы вспомним про аэрационные установки, которых мы до сих пор старательно избегали в статье. Но сейчас не время их рассматривать, мы еще с септиками не закончили.

Не следует сразу причислять свой грунт к проблемным, если грунт визуально похож на глину и прилипает к ногам после дождя. Часто люди не очень понимают разницу между глиной и суглинком. Суглинок похож на глину, но может быть пористым, что обеспечит хорошую фильтрацию. Поэтому обязательно делайте измерение (шаг 5 выше). Вторая возможная лазейка — это знать геологию и докопаться до хорошо впитывающих грунтов, если они не глубже 3 метров.

Во-вторых, огромную проблему представляет высокий УГВ. Как вы помните, мы на шаге 9 мы проверяли, чтобы под сооружением фильтрации оставался минимум 1 метр грунта, не насыщенного водой. А что делать, если грунтовые воды в максимуме стоят, скажем, на -0.3 метрах от поверхности? В этом случае вся система строится по-другому. Если грунтовая вода сильно выше проектной отметки дна септика, то сам септик должен быть герметичным. Не следует даже пытаться сделать герметичный септик из сборного железобетона (бетонные кольца). Даже если загерметизировать швы, то через сам бетон может просачиваться вода до 3 литров в сутки на кв. метр смоченной поверхности ([1] 5.5.1.13). Герметичный септик должен быть изготовлен из пластика. А если септик лёгкий, то возникает другая проблема: архимедова сила в грунтовых водах может вытолкнуть септик из грунта (гуглите картинки «септик всплыл»). Чтобы такого не произошло, надо якорить лёгкий септик к тяжелому бетонному грузу, вес которого надо посчитать.

При высоком УГВ не только септик, но и сооружение фильтрации будет непростым. Если УГВ на на отметке -0.3 м, то получается, что сооружение фильтрации должно в воздухе висеть, чтобы обеспечить 1 метр до грунтовой воды? Именно так и делается: сооружение фильтрации строится в насыпи.

Искусственная насыпь позволяет приподнять всё сооружение фильтрации, чтобы обеспечить необходимый метр высоты грунта между УГВ и уровнем слива стока в насыпи. На участке получится искусственный холм. Сток сам не потечёт вверх на сооружение, поэтому тут нужен насос и электричество, а в септике должен быть насосный отсек. Сквозная вентиляция также не обеспечивается, ведь труба между сооружение фильтрации и септиком будет напорная. Поэтому нужны дополнительные выпуски притока воздуха. Смотрите описание в ГОСТе, чтобы понять и учесть все детали.

Зачем нам самим проектировать?

Зачем нам вообще те знания и нормативы, про которые я тут рассказываю? Казалось бы, для строительства автономной канализации следует обратиться к профессионалам. Но увы, реальность в нашей стране такова, что профессионалов в данной отрасли крайне мало. Они, конечно, есть в некоторых местах, но опять же узнать их вы сможете только имея те знания, которые описаны в этой статье и в источниках. Расскажу, как у меня было.

Септик у меня уже был сделан ранее. Для построения сооружения подземной фильтрации я сначала все спроектировал чуть более, чем полностью и стал искать исполнителя. Благо на Авито есть куча объявлений типа «септик под ключ»: всего объявлений сотни, а если убрать повторы, то многие десятки. Посмотрел штук 50 объявлений и нигде не увидел на фотографиях работ чего-либо похожего на правильное сооружение подземной фильтрации. Все делают одинаково: септик из бетонных колец и рядом с ним колодец без дна, стоящий на засыпке из щебня. Это, конечно, похоже на фильтрующий колодец ([1] 5.5.2), но с большой натяжкой. Сквозная вентиляция также отсутствует в 100% случаев. При этом каждый второй подрядчик заявляет об «огромном опыте» и обещает монтаж «систем любой сложности».

Выбрал штук 15 бригад с наиболее адекватными объявлениями и стал обзванивать. Мне проектирование не нужно, но все равно спрашиваю, как проектируют, просто чтобы понять уровень подрядчика. Проектирование по СТО НОСТРОЙ 2.17.176-2015 и тест на водопоглощение грунта? Нет, не слышали. Как же выбираете параметры конструкции, спрашиваю. Отвечают или «всегда так делаем» или «мы уже 20 лет в отрасли, знаем как делать». Короче, никакого проектирования по нормативам даже близко нет. Из тех, с кем общался, только одному человеку было знакомо понятие «поле фильтрации».

Далее спрашиваю: сделаете мне сооружение по моему проекту? Описываю задачу словами и даю ссылку на облачный диск с чертежами и картинками. И что вы думаете? Большая часть подрядчиков отказалась от моего заказа! Почему? Деньги что ли не нужны? А причина такова: «у нас простых заказов хватает». В итоге все-таки нашел человека, который не просто шабашник, а делает с душой. Его бригада и сделала мне сооружение подземной фильтрации по моему проекту, но это уже другая история.

Мораль сей басни такова: если вы обратитесь к какой-либо бригаде или строительной организации, то вам с вероятностью 95% ничего не будут проектировать по ГОСТу, а просто сделают некую типовую конструкцию. Соответственно и сроки беспроблемной эксплуатации сооружения — это чистая лотерея. Причем пару лет любое сооружение будет работать, а дальше как повезет. Даст ли подрядчик гарантию на несколько лет — это большой вопрос.

Имея те знания, которые описаны в этой статье, вы сможете хотя бы распознать адекватного подрядчика, если встретите такого. А если не встретите, то проектируйте систему самостоятельно, как описано выше. А потом берите строителей каких найдёте и добивайтесь реализации проекта ипатьевским методом.

Конечно, придется приложить усилия, чтобы это всё построить так, как спроектировано. Заставить строителей строить так, как нужно вам, а не как удобно им — это грандиозная задача. Но эта тема уже выходит за рамки данной статьи.

Подводим итоги

В этой части мы рассмотрели процесс проектирования автономной системы канализации с септиком и подземной фильтрацией сточных вод. Кратко повторим главные тезисы:

• Основная проблема сооружений подземной фильтрации, построенных без правильного расчёта — это кольматаж грунта и последующая невозможность фильтровать сток в грунт.

• Методика, приведенная в [1] и подробно прокомментированная в [3], позволяет полностью спроектировать систему в большинстве условий.

• Системы с септиками и подземной фильтрацией сточных вод ограниченно применимы в случаях, когда грунт плохо фильтрует воду, когда высок уровень грунтовых вод и когда нет подходящего места для сооружения фильтрации.

В следующей части мы наконец рассмотрим аэрационные установки, поймем, почему я начал именно с септиков и избегал аэрационных установок. И вообще разберем, как соотносятся между собой те и другие системы.

Список литературы

1. ГОСТ Р 70818-2023. Инженерные сети наружные. Системы канализации автономные с септиками и подземной фильтрацией сточных вод. Правила монтажа и контроль выполнения работ.

2. СП 30.13330.2020. Внутренний водопровод и канализация зданий.

3. Ратников А. А. Автономные системы канализации с септиками и сооружениями подземной фильтрации сточных вод. Теоретические основы и практические рекомендации по выбору, расчету и эксплуатации / А. А. Ратников. — М., 2016. — 244 с.