ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Жуков Б.Д. (zhub@mail.ru)

Конструктивно песчано-гравийные фильтры решаются в виде котлована или траншеи, заполненной фильтрующим материалом, внутри которого размещают на расстоянии 1 - 1,5 м друг от друга трубы оросительной и дренажной сетей. Обычно используют асбестоцементные или пластиковые трубы диаметром не меньше 100 мм.

Типичный песчано-гравийный фильтр описан в работе [37]. Схема фильтра приведена на рис. 2.11. Фильтр представляет собой углубление, на дно которого насыпан слой гравия или щебня и проложены трубы для отвода профильтрованной воды. На гравии находится слой крупно- и среднезернистого песка. На песок насыпан верхний слой гравия, в котором размещены трубы с пропилами для подачи на фильтр очищаемой воды. Фильтр закрыт слоем грунта с посадками растений.

 

Рис. 2.11. Песчано-гравийный фильтр [37]:

1- вентиляционный стояк; 2 - распределительная труба; 3 - песок; 4 - труба с пропилами для сбора фильтрата; 5 - гравий; 6 - грунт с посадками растений. См. также [20, 37, 38].

Эффективность очистки в песчано-гравийном фильтре возрастает с увеличением толщины слоя загрузки, поэтому высота слоя песка в фильтре обычно выдерживается не менее 0,5 м. Вместе с тем, производительность фильтра тем выше, чем больше площадь горизонтальной поверхности фильтра. Площадь котлована или траншеи определяют в зависимости от объема сточных вод. По данным [20], при постоянном отводе дренированных вод через 1 м3 горизонтальной поверхности фильтра проходит 60 - 100 л сточной воды в сутки.

Разновидностями песчано-гравийных фильтров являются фильтрующий колодец и фильтрующая кассета. Эти сооружения предназначены не только для очистки или доочистки сточных вод, но и для инфильтрации очищенной воды в грунт.

Фильтрующий колодец наиболее широко применяется в практике канализования индивидуальных домов при количестве сточных вод не более 1 м3. Это наиболее простое и дешевое очистное сооружение, представляющее собой колодец глубиной от 1 до 3 - 4 м, заполненный фильтрующим материалом. В качестве фильтрующего материала обычно используют гранитный и кирпичный щебень, гальку, шлак, кокс, торф, крупно- и мелкозернистый песок [20].

Заполняют фильтрующий материал слоями, располагая снизу и у стен колодца наиболее мелкие фракции. Высота фильтрующей засыпки обычно равна 1 - 2 м. Конструкция типичного фильтрующего колодца представлена на рис. 2.12.

СНиП [12] рекомендуют устраивать основание колодца выше уровня грунтовых вод не менее, чем на 1 м. С учетом того, что подводящий воду трубопровод следует закладывать на глубине около 80 см, минимальная глубина нахождения грунтовых вод в месте строительства фильтрующего колодца должна быть около 2 м.

Рис. 2.12. Фильтрующий колодец [37]:
1- основание (плита); 2 - фильтрующий материал; 3 - перфорированная труба стояка; 4 - вентиляционный стояк; 5 - флюгерка; 6 - насыпной грунт; 7 - распределительный лоток, 8 - чугунный люк, 9 - гидроизоляция; 10 - подающая труба; 11 - кирпичная кладка в разбежку. См. также [20].

Производительность фильтрующих колодцев зависит от характеристик поглощающего грунта и площади соприкосновения с ним сточных вод. По некоторым оценкам [20], при объеме сточных вод около 600 л в сутки фильтрующая поверхность песчаных грунтов, принимающая стоки из фильтрующего колодца, должна быть 6 - 10 м2, а на супесчаных 12 - 20 м2. Это в основном согласуется с рекомендациями СНиП [12], в соответствии с которыми нагрузка на 1 м2 фильтрующей поверхности на песках должна быть 80 л/сут и на 1 м3 супесчаных грунтов около 40 л/сут. При значительных объемах сбрасываемых вод рекомендуют устраивать несколько фильтрующих колодцев, располагая их на расстоянии двух - трех внешних диаметров. При засорении фильтрующего колодца меняют засыпку или устраивают новый фильтрующий колодец.

Фильтрующие колодцы строят на хорошо фильтрующих грунтах. Для слабофильтрующих грунтов рекомендуют использовать фильтрующую кассету. Не допускается устройство фильтрующих колодцев в трещиноватых грунтах.

Фильтрующая кассета разработана в ЦНИИЭП инженерного оборудования [4] специально для очистки и отведения в грунт сточных вод особняков и групп особняков. Кассету рекомендуют использовать в случаях, когда недопустим поверхностный сброс очищенных стоков и неприменимы традиционные сооружения подземной фильтрации, например, на слабофильтрующих грунтах. Общий вид кассеты приведен на рис. 2.13.

Фильтрующая кассета представляет собой подземную воздушную полость 1, закрытую сверху ребристой железобетонной плитой перекрытия 2. Свободную циркуляцию воздуха, необходимого для протекания биологических процессов внутри полости кассеты, обеспечивает вытяжная труба 3. На дне полости находится слой песка, на который равномерно насыпан гравий или иной крупнодисперсный материал. Очищаемая вода подается по трубопроводу 4. В грунте под кассетой происходит глубокая доочистка стоков.  

Рис. 2.13. Фильтрующая кассета [4]

Размеры и конструкцию кассет подбирают в зависимости от инженерно-геологических, гидро-геологических и других местных условий.

Фильтрующие траншеи являются разновидностью песчано-гравийных фильтров. Поэтому их, как и песчано-гравийные фильтры, СНиП [12] рекомендуют при количестве сточных вод не более 15 м3/сут проектировать в водонепроницаемых или слабофильтрующих грунтах при наивысшем уровне грунтовых вод на 1 м ниже лотка отводящей дрены.

Вид фильтрующей траншеи в разрезе представлен на рисунке 2.14.

Рис 2.14. Вид фильтрующей траншеи      в разрезе [37]:
1 - гидроизоляция; 2 - насыпной грунт; 3, 5 - крупнозернистый фильтрующий материал; 4 - крупный и среднезернистый песок; 6 - труба дренажной сети; 7 - труба оросительной сети.

В некоторых разновидностях фильтрующих траншей объем песчано- гравийной загрузки делают меньше, размещая подающие сточную воду трубы непосредственно в гравии на песке, как это показано на рис. 2.15.

Рис. 2.15. Вариант фильтрующей траншеи [18]: а) поперечный разрез; б) продольный разрез.

Ширина фильтрующей траншеи у дна обычно берется не меньше 0,5 м, а глубина 1,2 - 1,5 м. Стенки при необходимости укрепляют досками. Дренажные трубы укладывают с небольшим уклоном 1 : 500 до 1 : 400. Через каждые 30 м рекомендуют делать смотровой колодец. Если ведут несколько фильтрующих траншей параллельно друг другу, то выдерживают расстояние между ними около 2 м и более.

Наиболее часто для транспорта и распределения воды используют керамические трубы с внутренним диаметром около 10 см. Чтобы избежать засорение труб песком, их в местах соединения покрывают на 2/3 диаметра полосками толи. Считается [18], что вода может свободно выходить из труб через места стыковки. Наличие прорезей на трубах оправдано только в том случае, если сточная вода быстро попадает в нижние слои почвы. В противном случае нельзя исключить попадание в трубы грязи и ее загнивание там.

На рис. 2.16 показаны типичные варианты фильтрующих траншей: прерывного (а) и непрерывного (б) действия.

Согласно рекомендациям СНиП [12], очищенную воду из траншей следует собирать в накопители (для последующего использования при орошении) или сбрасывать в водные объекты с соблюдением "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами". Кроме того, СНиП рекомендуют рассчитывать длину фильтрующих траншей исходя из нагрузки на оросительные трубы, но не более 30 м при ширине траншеи по низу не менее 0,5 м.

По оценкам, приведенным в работе [18], для отвода в почву сточных вод от одного человека требуется трубопровод длиной 10 м для гравийных или песчаных грунтов, 15 м для супесей и 20 м для суглинков. Трубы должны быть уложены с уклоном от 1 : 500 до 1 : 400 так, чтобы конец трубопровода длиной около 20 м был расположен на 4 - 5 см глубже его начала. Сверху распределительную трубу следует присыпать зернистым материалом, например, крупнозернистым песком, слоем около 5 см.

Рис. 2.16. Фильтрующие траншеи, вид сверху:
траншеи прерывного (а) и непрерывного (б) действия [1, 20, 37].

В процессах очистки в траншеях преобладает фильтрация через песок. Кроме того, в присутствии сточной жидкости на поверхности частиц фильтрующего материала образуются сообщества микроорганизмов, перерабатывающие органическое вещество сточных вод.

Благодаря теплу, выделяемому микроорганизмами и приносимому сточной водой, песчано-гравийные фильтры редко замерзают зимой.

 


ООО «Сибирские водные технологии »
www.water-tec.ru