Септик и автономная канализация. Часть 1. Основы

Канализация является крайне важной системой современного дома, однако при этом она незаслуженно обходится вниманием. Если нет централизованной канализации, то возникает необходимость строительства автономной канализации, что является сложной технической задачей. Многие знают, что автономная канализация часто строится на основе септика. Интернет буквально завален статьями, рекламой и видео про септики, но количество адекватных материалов по этой теме исчезающе мало. Попробуем восполнить этот пробел и развеять мрак заблуждений. В этой статье рассмотрим самые базовые вопросы, необходимые для понимания того, как устроена автономная канализация на основе септиков. Статья будет полезна всем, кто планирует строить автономную канализацию, равно как и тем, кто уже эксплуатирует таковую.

Вторая часть

Дисклеймер: я не имею коммерческой заинтересованности в продвижении каких-либо товаров или услуг, связанных с автономной канализацией. Всё, что я излагаю, базируется на нормативных документах и прочих открытых источниках; список их приведен в конце. Вместо чтения этой статьи вы можете прочитать [2],[4] — и ваше понимание вопроса будет более полным.

Как и принято делать в серьезных статьях, основные утверждения в здесь снабжены ссылками на источник, например: [1] п. 3.23. Здесь в квадратных скобках указан номер источника (в списке литературы), на котором основывается утверждение, а рядом с номером указан номер пункта в источнике.

Кому верить

Как сказал один из героев фильма «Семнадцать мгновений весны»,

Верить в наше время нельзя никому, даже себе. Мне — можно!

В Сети можно найти множество видеороликов, где авторы рассказывают, как они построили себе автономную канализацию. Обычно авторы всех роликов заявляют, что у них сооружение прекрасно работает. Возникает вопрос: если мы хотим построить себе автономную канализацию, то следует ли доверять рекомендациям из таких видео и строить аналогичную систему? Попробуем ответить.

Очевидно, что надёжность системы может быть подтверждена только многолетней практикой эксплуатации. Нельзя утверждать, что система проработает 20 лет, если нет большой статистики наблюдения за успешной работой точно таких же систем в течение тех же 20 лет. А чтобы учесть различные местные условия (например, тип грунта), нужно испытать работу систем на множестве различных местных условий. Получается, что надёжные рекомендации по строительству нельзя получить из факта постройки одной системы. Нужно сделать примерно следующее, чтобы собрать статистику:

• построить сотни установок разной конструкции и эксплуатировать их в различных условиях;

• наблюдать за работой этих установок не менее 20 лет, а лучше больше;

• обобщить все эти наблюдения, выдать рекомендации.

Понятно, что описанные этапы — это огромный труд многолетних исследований, и никакой автор ролика этого не делает. Более того, если у автора ролика его система перестанет нормально работать, то вы об этом скорее всего никогда не узнаете. И даже если та система хорошо работает, у нас нет информации о том, как перепроектировать систему под ваши местные условия:

• Характеристики грунта

• Уровень грунтовых вод

• Количество жильцов и суточный сток

• Климат в месте строительства

Здесь уместна аналогия с доказательной медициной. Если некто заявляет, что ему однажды помог отвар ромашки, то это отнюдь не значит, что всем поможет. Слишком слабая доказательная база, а также неизвестна дозировка и противопоказания. И наоборот, если эффективность лекарства подтверждается двойным слепым рандомизированным плацебо-контролируемым клиническим исследованием, то можно говорить об эффективности.

Так есть ли в области автономной канализации некий аналог «клинического исследования» различных систем? Да, есть. В частности, системы на основе септиков применяются уже почти полтора века ([4] стр. 51) во множестве стран. За это время такие системы были хорошо изучены, набрана огромная статистика и выработаны четкие рекомендации. В России это ГОСТ Р 70818-2023 [2]. Данный ГОСТ принят в 2023 году, он написан на основе более раннего документа СТО НОСТРОЙ 2.17.176-2015 [3]. Оба документа носят рекомендательный характер. Для определённости будем здесь пользоваться ГОСТом как документом более высокого уровня. Упомянутые российские нормативы написаны с учетом мирового опыта, поэтому их содержание не имеет принципиальных отличий от иностранных руководств (например, [5], [6], [7]).

К ГОСТу существует ещё книга-пособие [4]. Автор книги — Андрей Анатольевич Ратников, он же основной автор [2] и [3]. Итак, примем тот факт, что строительство надежной автономной системы канализации может базироваться только на нормативной документации. И продолжим изучение вопроса.

Терминология

Для получения более-менее достоверных знаний в любой области нам надо прежде всего именовать сущности, то есть ввести терминологию. Сейчас использование слова септик в сети превысило все разумные пределы: септиком называют любую ёмкость со сточными водами, используемую в автономной канализации. Но нам для понимания основ нужно истинное определение. Обратимся к первоисточникам:

Септик для очистки сточных вод: сооружение для механической очистки сточных вод отстаиванием с анаэробным сбраживанием их осадка ([1] термин 44)

Отсюда видим, что, во-первых, в септике происходит отстаивание. Это разделение стока на фракции под действием силы тяжести: тяжелые фракции оседают на дно, легкие всплывают на поверхность. А растворённые вещества таким образом вообще не отделяются.

Во-вторых, в септике происходит анаэробный процесс очистки сточных вод ([1] термин 30), то есть осадок в септике не просто хранится на дне, а подвергается биологическому разложению бактериями, которым для жизнедеятельности не нужен (или даже вреден) кислород; называются такие бактерии анаэробы.

В сети можно встретить упоминания о различных вариантах септиков: «с аэрацией», «с переливом», «биосептики», «без откачки» и даже «без дна», что бы это ни значило. Давайте сразу разберемся с этими странными понятиями.

Септик с аэрацией. Септиков с аэрацией не бывает. Почему? По определению. Еще раз читаем определение септика и понимаем, что если добавить аэрацию, например, пропуская пузырьки воздуха через жидкость, то анаэробного (бескислородного) сбраживания уже не будет. Но если все-таки добавить аэрацию, то что получится? А получится нечто, называемое размытым понятием «установка компактная для очистки бытовых сточных вод» в соответствии со странным ГОСТом [8]. Лучше ли будет работать с аэрацией? Однозначно не ответить, вернёмся к этому вопросу далее. А пока запомним: септиков с аэрацией не бывает. Как только добавили аэрацию, септик перестал быть септиком.

Септик с переливом. Термин в нормативах не вводится. Обычно под переливом подразумевают патрубок, через который очищенный сток вытекает из септика. Следовательно, перелив имеется в любом септике. Итого: термин «с переливом» избыточен.

Биосептик. Термин в нормативах не вводится. Если имеется в виду, что в биосептике работают бактерии, то любой септик является «биосептиком». Итого: термин «биосептик» избыточен.

Накопительный септик. Имеется в виду накопитель сточных вод ([1] п. 3.23) — просто ёмкость, в которую сток сливается, хранится некоторое время, а потом откачивается и вывозится. Формально септиком это сооружение не является. Итого: накопительных септиков не бывает.

Септик без откачки. Септиков без откачки не бывает, так как любой септик нуждается в периодическом удалении осадка, обычно раз в несколько лет ([2] п. В.10-В.14). Некоторые деятели еще такой финт проделывают. Сравнивая септик с накопителем сточных вод (см. предыдущий пункт), отмечают, что накопитель надо откачивать часто, а септик редко. Вот как бы и получается септик почти без откачки. Но это всего лишь манипуляция терминами. Итого: септиков без откачки не бывает.

Септик без дна. Очевидно, имеется в виду случай, когда нет искусственного водонепроницаемого дна, вместо него просто грунт. Но такая яма с нечистотами в стандартах вообще не рассматривается. Итого: септиков без дна не бывает.

Ну и конечно многострадальный термин «ЛОС» — локальные очистные сооружения. Этим термином принято называть вообще всё, что связано с автономной канализацией. И это совершенно неправильно! Смотрим статью самого А. Ратникова. Итого: термин ЛОС вообще не относится к автономным системам. Всё, забыли про ЛОС.

Я привел здесь все эти выдуманные странные термины для того, чтобы вы поняли: термин «септик» сейчас настолько размыт маркетологами, что неспециалистам трудно понять, что это вообще такое. Это на руку продавцам: проще продавать что угодно, когда хорошо заморочили людям голову. Но мы не дрогнем и будем помнить правильное определение сепитка ([1] термин 44). Без этого не получится разобраться в теме. А все перечисленные выше «разновидности септиков» выбросим из головы. За отсутствием таковых.

Устройство септика

Устройство септика очень простое: это проточный отстойник ([4] стр.18), в котором выпавший осадок подвергается процессам гниения и разложения. Тяжелые фракции оседают на дно, легкие всплывают и образуют плавающую на поверхности «корку». Чем менее подвижна жидкость в септике, тем лучше идет очистка: любое движение в жидкости вновь перемешивает разделенные фракции, что мешает процессу отстаивания.

Источник: [5] Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph., Schertenleib, R. and Zurbrügg, C.

На некоторой средней глубине остается «осветлённый» сток, который и вытекает из септика. Жидкость движется самотёком, то есть поступление новой порции на вход вытесняет равный объем на выход. Заметим, что в септике нет движущихся деталей, которые могли бы сломаться или нуждаются в сложном обслуживании. Также нет и всяких странных приспособлений (ершей, загрузок, эрлифтов и т. п.), которые некоторые энтузиасты пытаются туда впихнуть. Впрочем, в [5] S.11 рассматриваются и варианты с загрузкой, но это уже не совсем септики.

Форма и размеры патрубков, перегородок и прочих конструктивных элементов должны удовлетворять ряду важных требований ([2] раздел 5.4); не будем здесь их перечислять, лучше сосредоточимся на принципиальных моментах.

Часть против целого

Теперь возникает закономерный вопрос: а насколько хорошо такая примитивная конструкция, как септик, очищает сток? Вот продавцы всяких модных установок заявляют «очистку 98%», а у септика сколько процентов?

Прежде всего надо отметить, что очистка сточных вод — это большая и сложная тема, для первоначального знакомства смотрите главу 3 в [4]. И описывать степень очистки одним числом — это нонсенс, ибо в стоке присутствуют десятки основных загрязняющих веществ, и по каждому веществу своя степень очистки. Что касается септика, то по разным загрязняющим веществам «степени очистки» варьируется от 30% до 95% ([2] В.2). Поэтому никакого единого показателя «очистки в процентах» для септиков тоже нет. В популярных статьях обычно пишут, что септик очищает примерно на 60%; но по какому показателю эти проценты — никто не трудится уточнить. В общем это даже не важно, поскольку единственный важный для нас факт в том, что на выходе из септика имеем просто осветлённый сток, это мутная водичка с запахом и с бактериями. Его нельзя сливать ни на рельеф, ни тем более в водоёмы.

Так что же получается — септик очищает сток плохо, недостаточно для реального применения? Всё, расходимся? Нет, рано расходиться, мы не учли один важный нюанс. Обратите внимание на название ГОСТ Р 70818-2023:

Системы канализации автономные с септиками и подземной фильтрацией сточных вод

Нюанс заключается в том, что нельзя построить автономную канализацию из одного только септика: нужно добавить еще одну важную часть: сооружение подземной фильтрации. Вот тут мы начинаем понимать масштаб проблемы. Септик — это всего лишь часть системы, причём не самая сложная и дорогая в реализации. Сооружение подземной фильтрации к септику требуется обязательно, и площадь сооружения может легко доходить до десятков квадаратных метров!

И опять возникает свежая мысль: если с септиками всё так сложно, то давайте будем таки использовать аэрационные установки, которые якобы «чистят на 98%» — тогда ведь не нужна будет эта мегаструктура для подземной фильтрации? Увы, должен разочаровать. Жидкость, выходящая из аэрационной установки, сама собой не исчезнет, её точно также надо куда-то сливать. Куда сливать? Либо в такое же сооружение подземной фильтрации, либо на рельеф, что само по себе плохо и влечет дополнительные проблемы. Аэрационные установки мы рассмотрим позже, а пока вернемся к системам на основе септиков.

Связка «септик + подземная фильтрация» уже вполне эффективно решает задачу очистки и утилизации сточных вод. Такая система способна практически полностью удалять взвешенные частицы, биологически разлагаемую органику и фекальные бактерии ([7] 3.7.1), а также возбудителей паразитарных болезней. Конечно, при условии правильного проектирования, монтажа и эксплуатации. По некоторым веществам, например, соединения азота ([7] Table 3-19), степень очистки даже после подземной фильтрации не настолько высока, как хотелось бы. Надо ли что-то с этим делать? Здесь опять же надо полагаться на нормативы: просто делаем систему как предписано и считаем, что этого достаточно. Таким образом, следование нормативам избавляет нас от необходимости делать сложный выбор, для которого у нас недостаточно знаний.

Посмотрим, как выглядит система автономной канализации полностью.

Устройство всей системы

На рисунке схематично показано устройство всей автономной системы канализации с септиком и подземной фильтрацией сточных вод. Масштаб элементов не выдержан для большей наглядности.

Сток от сантехнических приборов попадает во внутридомовой участок канализации (1). Переход с вертикального участка трубы в горизонтальный делается не 87° отводом, а обязательно с 45° участком (2). Через тройник (3) сток попадает в септик. Нижний патрубок тройника погружён в жидкость для того, чтобы сток сливался максимально спокойно, без взмучивания жидкости. Верхняя часть тройника обязательно открыта для свободной вентиляции сквозь всю систему. Сток медленно проходит через объём септика (4). Если септик многокамерный, то сток перетекает через отверстие в перегородке, хотя возможны и другие конструкции.

Септик условно рассчитывается на трёхсуточное пребывание стока; но это не означает, что каждая молекула пребывает в септике ровно три дня. Жидкость в центре движется быстрее, а на периферии — медленнее. По мере продвижения тяжелые фракции осаждаются на дно, а лёгкие всплывают, образуя плавающую корку. Далее сток выходит из септика через выходной тройник (5). Назначение нижнего погруженного конца выпускного тройника немного другое: тройник забирает жидкость из глубины, не давая плавающей корке уплыть в сооружение фильтрации.

В сооружении фильтрации сток выливается (6) на щебень (7) и растекается по грунту. В данном случае показано сооружение фильтрации типа фильтрующий колодец, но это лишь один из вариантов. Колодец этот делается, например, из бетонных колец; нижняя часть опирается на засыпку из гранитного щебня (7). Такая конструкция позволяет стоку свободно впитываться в грунт (8).

Важнейшим параметром, влияющим на работоспособность и безопасность, является расстояние от наивысшего уровня грунтовых вод до подошвы щебёночного основания сооружения фильтрации: это расстояние должно быть не менее одного метра (9), а для некоторых грунтов еще больше, см. 5.5.1.6 [2]. Почему это важно?

Грунт вокруг и под сооружением подземной фильтрации является важнейшей неотъемлемой частью сооружения, поскольку процессы биохимического распада органических загрязнителей стока происходит именно в грунте ([4] c. 27). Не следует думать, что сток просто проходит сквозь грунт и при этом загрязнения задерживаются грунтом как механическим фильтром. Если бы было так, то грунт быстро забился бы взвешенными частицами и перестал пропускать сток, сооружение стало бы неработоспособным. Такое явление называется кольматаж, или кольматация, оно является основной причиной нарушения работы системы. Сооружение с кольматированным грунтом просто перестаёт впитывать сток, он стоит как в герметичной ёмкости, септик и сооружение переполняются стоками, канализация не работает.

Сооружение не кольматируется только если бактерии успевают перерабатывать поступающую органику. Необходимая толщина грунта, после прохождения которой сток практически полностью доочищен, давно измерена в ходе опытов на так называемых лизиметрических станциях. Толщина эта составляет 1-1.5 метра. Поэтому под сооружением надо обеспечить 1 метр грунта без грунтовых вод (9). Если расстояние до грунтовых вод меньше, то, во-первых, сток будет хуже уходить в грунт. Во-вторых, грунтовые воды будут уносить с собой недоочищенный сток, что может привести к заражению водоносных горизонтов.

Важно также обеспечить правильную вентиляцию всего сооружения, посмотрим как это делается. На сооружении подземной фильтрации делается приточный патрубок, выступающий из земли на 0.7 м (10). Через него воздух поступает внутрь системы. Воздух насыщает кислородом грунт, в котором и происходит окончательно разложение органических веществ стока (7, 8). Здесь работают аэробные бактерии, им кислород жизненно необходим. Далее воздух проходит через трубу в септик, выходит из верхнего конца одного тройника (5) и входит в верхний конец другого (3). В перегородке между камерами должно быть отверстие для свободного прохождения воздуха. Воздух поднимается по внутридомовому вентиляционному стояку и выходит в атмосферу (11).

Вентиляция в системе имеет естественное побуждение: перепад высот ∆H (12) и нагрев воздуха в септике и в доме обеспечивают перепад давления. Это также означает, что внутри системы давление понижено относительно атмосферного. Отсюда следует очень полезный бонус: через все неплотности воздух засасывается, а не выходит. Поэтому запахов от правильного септика практически нет; запах будет только над вентиляционным стояком, но это заметят лишь птицы. Места возможного подсоса воздуха показаны голубыми стрелками на рисунке: это люки и пересохшие гидрозатворы в доме. Это работает большую часть времени: иногда, при неблагоприятных условиях типа направления ветра, тяга все-таки на время переворачивается.

Свободная вентиляция системы является критически важной для правильного функционирования. Если не сделать вентиляционный стояк, поставив вместо него клапан, то свободного протока воздуха не будет, грунт не получит достаточно кислорода, необходимого для разложения органики. Результат — в худшем случае кольматация грунта через несколько лет, «ночная ваза» вместо унитаза, строительство нового сооружения.

Еще один важный числовой параметр — это уклон труб на горизонтальных участках. До септика он должен составлять 0.02 (2 см на метр длины), а после септика 0.001-0.003 ([2] 5.5.3.5).

Важно также соблюдать отступы от сооружений до жилых зданий и источников воды. Я здесь намеренно обхожу этот вопрос, изучайте его отдельно. Проблема с отступами до источников воды (скважины, колодцы) ещё в том, что они недостаточно чётко прописаны в нормативах. Кроме того, на маленьких участках вообще невозможно соблюсти большие отступы.

Что получается в итоге

Какими характеристиками обладает автономная система канализации с септиком и подземной фильтрацией сточных вод при условии, что она правильно построена и правильно эксплуатируется?

1. Система полностью утилизирует сток. Сток утилизируется подземным способом, на поверхность ничего не попадает.

2. Какова общая «степень очистки» стока? А это… не важно! Такое понятие вообще не вводится. Действительно, сток полностью исчезает в земле, вещества возвращаются в естественный круговорот. Даже пробы отобрать крайне трудно, ведь сток в «очищенном» виде присутствует только в грунте, на значительной глубине. При этом нагрузка на окружающую среду находится в допустимых пределах. Так какая разница, очищен сток на 98 или 99 процентов?

3. Какова долговечность? Для септика по некоторым данным около 50 лет, для сооружения подземной фильтрации от 20 лет ([2] 5.5.1.9 примечание 1). Реально срок может быть еще больше, если сооружение сделано с запасом по площади или сток был меньше расчетного. Чем обеспечиваются эти сроки — мы же не пророки, чтобы предугадать будущее? Это прогнозный срок, то есть с большой вероятностью сооружение проработает в течение данного срока. Это следует из статистики наблюдения за множеством таких же ранее построенных систем.

4. Энергопотребление: нулевое, кроме случаев неблагоприятного грунта и рельефа, когда надо качать сток вверх.

5. Обслуживание: откачка осадка из септика раз в 1-2 года.

Про долговечность и обслуживание септиков можно посмотреть этот канал. Там некоторые экземпляры не откачивались по 50+ лет! И ничего, функционируют, правда, в условиях США на хороших грунтах.

Далее

Теперь мы имеем представление о том, как работают автономные системы канализации с септиками и подземной фильтрацией сточных вод. Знаем, какая нормативная документация описывает такие системы. Не заблудимся в терминологическом тумане, напущенном продавцами готовых систем.

Если тема интересна читателям, то в следующей части разберемся, в каких случаях применение систем с септиками целесообразно. Рассмотрим процесс проектирования и узнаем, почему важно самостоятельно разбираться в этих вопросах. Также немного затронем тему аэрационных установок.

Список литературы

1. ГОСТ 25150-82. Канализация. Термины и определения.

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

3. СТО НОСТРОЙ 2.17.176-2015. Автономные системы канализации с септиками и сооружениями подземной фильтрации сточных вод.

4. 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.

5. Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph., Schertenleib, R. and Zurbrügg, C., 2014. Compendium of Sanitation Systems and Technologies. 2 nd Revised Edition. Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology (Eawag). Dübendorf, Switzerland.

6. Oxfam (2008). Septic Tank Guidelines. Technical Brief. Oxfam GB, Oxford, UK.

7. The Onsite Wastewater Treatment and Disposal Systems Manual. / U.S. Environmental Protection Agency. 2002.

8. ГОСТ Р 70707-2023. Установки компактные для очистки бытовых сточных вод. Общие технические условия.

Приведенные выше источники — это лишь те, на которые есть ссылки в тексте статьи. Вот что ещё можно посмотреть по этой теме:

• Литература, приведенная в статьях Септик и Сооружения подземной фильтрации в Википедии.

• Статьи А. Ратникова на Яндекс-дзене. Легко читаются, можно залипнуть.