Использование дождевых вод для бытовых нужд

Размещено на http://allbest.ru

1. Выбор между расточительностью и экономией

К разряду технологий, направленных на охрану и сбережение природных ресурсов, относятся и решения по использованию дождевых вод для хозяйственно-бытовых нужд жилых зданий. О зарубежном опыте в данной сфере рассказывается в этой статье.

Подсчеты немецких специалистов показывают, что ежедневно около 140 литров "отработанной" воды (на каждого человека) сбрасывается в систему канализации. Только лишь 3 литра воды ежедневно (на человека) непосредственно используется для приготовления пищи и утоления жажды. Остальные виды потребления очищенной питьевой воды, связанные с человеческой жизнедеятельностью, - стирка, влажная уборка, полив растений в саду и т. д. - при ближайшем рассмотрении могут показаться непростительным расточительством. В самом деле: зачем использовать питьевую воду высокого качества для перечисленных выше целей, если для них было бы достаточно воды более низкого качества? Современные западноевропейские тенденции в решении этой проблемы таковы: оптимальным вариантом для бытового водоснабжения может стать применение очищенной дождевой воды. Данное решение в большей степени подходит для объектов коттеджной застройки, но в принципе приемлемо и для городской застройки средней этажности.

В настоящее время западноевропейскими специалистами разработано большое количество технических решений в области накопления, очистки и бытового использования дождевых вод. Один из возможных вариантов в данной сфере - разработка немецкой фирмы Zapf.

2. Система накопления и очистки дождевых вод

В данной системе для нужд бытового водоснабжения используется только дождевая вода, которая попадает с кровли в водосточные желоба (следует отметить, что существуют конструктивно-технические решения, при которых собирается дождевая вода, попавшая в грунт через специальные водопроницаемые плиты мощения). На входе и на выходе водосточного желоба вода проходит первоначальную очистку при помощи простейших фильтров. После этого отфильтрованная вода поступает в бетонный резервуар. Грязь, оставшаяся после фильтрации, сбрасывается в канализационный канал. Так как на этом этапе вода течет медленно, частицы грязи оседают на дне и стенках канала. Накопительный бетонный резервуар дополнен каналами для стока и вытекания воды, благодаря чему обеспечивается незначительное движение воды внутри емкости. И "входное" и "выходное" отверстие в бетонный резервуар оборудованы защитными сетками, которые предотвращают случаи попадания посторонних предметов в водные каналы.

Благодаря специальному "поплавку" в бетонном резервуаре поддерживается заданный уровень воды. Следует отметить, что при хранении в накопительном резервуаре дождевая вода уже приобретает достаточную степень очистки. Требуемое состояние воды достигается за счет специального технического решения - оставшиеся в воде частицы грязи постепенно опускаются на дно резервуара и отводятся в грунт при помощи небольшого трубопровода, вмонтированного в отверстие на дне резервуара. Трубопровод смонтирован таким образом, что частицы грязи выбрасываются в грунт как минимум на 20 см ниже дна резервуара, и поэтому даже в случае полного отвода воды они не могут попасть обратно в накопительную емкость. В особенно засушливые периоды, когда долго нет дождей, система накопления дождевых вод временно блокируется, а система хозяйственного водоснабжения здания автоматически подключается к источнику питьевого водоснабжения.

Следующий этап подготовки воды происходит уже не в накопительном резервуаре, а в специальной насосной установке. С ее помощью происходит отделение минимального объема питьевой воды от воды, предназначенной для использования в хозяйственно-бытовых целях.

3. Где можно разместить накопительный резервуар?

Один из немаловажных вопросов, который всегда возникает при рассмотрении предложений об использовании системы очистки дождевых вод, таков: "Где можно разместить накопительный резервуар?". Действительно, учитывая значительные размеры бетонной емкости, этот вопрос нельзя сбрасывать со счетов. Например, стандартный накопительный резервуар, используемый в системе фирмы Zapf, вмещает в себя около 40 000 литров воды. Такой объем воды позволяет обеспечить нужды хозяйственного водоснабжения семьи из четырех человек в течение 74 дней. Так где же разместить накопительный резервуар?

Существует несколько вариантов. Самый простой из них - разместить резервуар на приусадебном участке. Но так как земля на участке слишком ценна для того, чтобы использовать ее для таких целей, данный вариант в большинстве случаев неприемлем.

Второе, более распространенное решение - размещение резервуара под отдельно стоящим гаражем.

Несмотря на некоторые конструктивные и технические сложности, такое решение имеет много преимуществ, главное из которых заключается в экономии места.

Третий вариант - размещение резервуара под частью подвала жилого здания - применяется в тех немногих случаях, когда вопрос экономии площадей стоит особенно остро (например, при блокированной или стесненной коттеджной застройке со встроенными гаражами).

4. Результаты применения системы накопления и очистки дождевых вод

Использование рассмотренной системы накопления и очистки дождевых вод позволяет экономить более 50% питьевой воды, поступающей от централизованного источника водоснабжения. Кроме чисто экономической выгоды, такое решение приносит огромную пользу в области охраны и сбережения природных ресурсов. Принцип хозяйственно-бытового водоснабжения за счет очищенных дождевых вод был взят на вооружение коммунальными объединениями собственников жилья Германии и других западноевропейских стран. Привлекательный с точки зрения своих экономических и экологических преимуществ, к настоящему времени он приобрел много сторонников.

5. Альтернативное решение по очистке дождевых вод

Еще одним вариантом использования дождевых вод, о котором уже упоминалось выше, является применение специального водопроницаемого мощения. Данное решение одинаково приемлемо как для дорожного и тротуарного мощения, так и для мощения территории, прилегающей к коттеджу. Сама идея использования дождевых вод, прошедших сквозь дорожное мощение, основывается на наблюдениях и расчетах, согласно которым дождевые воды не достигают уровня грунтовых вод, а задерживаются в неглубоких слоях почвы. С учетом этой закономерности и выполнена еще одна разработка фирмы Zapf - водопроницаемая плитка для мощения Aguatop. Поверхность мостовой плитки при рассмотрении в микроскоп напоминает решето.

Огромное множество мельчайших пор выполняют две функции: пропуск и фильтрацию дождевых вод. Таким образом, использование водопроницаемого покрытия позволяет получить готовую очищенную воду, пригодную для бытовых нужд.

6. Использование дождевой воды в домашнем хозяйстве

фильтрация дождевой водосборник насос

В современном энергоэффективном строительстве применяется множество решений, направленных на экономию природных ресурсов. Одним из таких решений является использование дождевой воды не только для полива огорода, но и для бытовых нужд.

Отметим, что с чисто экономической точки зрения применение таких систем в России пока вряд ли оправдано - цены на воду для домашних хозяйств невысоки.

Если в Европе, с одной стороны, срок окупаемости систем использования дождевой воды составляет 10-15 лет (цены на воду за последние двадцать лет выросли там больше, чем на углеводородное топливо), а, с другой стороны, экологическая сознательность граждан высока, то в России, ситуация отличается достаточно сильно. Поэтому системы использования дождевой воды в быту рассчитаны у нас пока в большей степени на энтузиастов. В ряде достаточно редких, впрочем, случаев использование дождевой воды может заменять собой традиционные системы водоснабжения. Например, если водопровод отсутствует, а использование традиционных способов автономного водоснабжения (колодец, скважина) затруднено по тем или иным причинам. Недостаток и риск системы использования дождевой воды в данном случае очевиден - нестабильность и плохая прогнозируемость осадков, соответственно, объемов воды, которые могут использоваться.

Система использования дождевой воды достаточно проста. Вода собирается с кровли и поступает через фильтр предварительной очистки в специальную емкость, объем которой обычно составляет 2000 - 3000 литров. Эти накопительные резервуары изготовляются из композитных материалов или бетона. Полностью заполненный резервуар объемом в 3000 литров может обеспечить семью из четырех человек в течение 18 дней (при ежедневном расходе в160 литров).

Резервуар для накопления дождевой воды может быть смонтирован внутри периметра дома (разумеется, при новом строительстве) или снаружи. Желательно проектировать систему до начала строительства - в таком случае заранее заложенные в проект точки ввода коммуникаций, позволят осуществить монтаж более корректно и без ущерба для энергоэффективности здания. Тем не менее, система использования дождевой воды может быть успешно смонтирована и в том случае, если дом уже построен.

Из резервуара вода направляется в сеть водоснабжения дома с помощью погружного электронасоса - для использования дождевой воды в быту.

Здесь необходимо учитывать следующие важные условия.

Теоретически дождевая вода может быть направлена в водопроводную сеть дома через систему очистки. Разумеется, в том случае, если вы не подсоединены к центральному водопроводу (в противном случае, будет затруднен учет потребления водных ресурсов). Если водоснабжение в Вашем дому автономное, и если вы не пьете воду из под крана (использование дождевой воды для питья и приготовления пищи не рекомендуется) к этому нет никаких препятствий.

Традиционным европейским решением является монтаж отдельной (параллельной) сети трубопроводов, когда дождевая вода направляется для конкретных целей потребления: к унитазам, стиральным машинам, для мойки машин…

По расчетам, проведенным в Германии, стандартная система использование дождевой воды в быту экономит порядка 50% питьевой воды ежегодно.

7. Как использовать дождевую воду для бытовых нужд

Вследствие истощения мировых запасов пресной воды тарифы на водоснабжение неуклонно возрастают. Но существует экологически безопасное решение данной проблемы - использование в хозяйственных целях непригодной для питья дождевой воды.

Энергоэффективная практика Англии

На примере Англии мы можем убедиться, что это решение действительно эффективно. С каждым годом все больше жителей Объединенного Королевства поднимает планку своих жизненных ценностей: они хотят дышать чистым воздухом, питаться натуральной пищей, вести здоровый образ жизни. Соответственно, их отношение к окружающей среде становится более бережливым, а использование природных ресурсов - более рациональным.

В 2002 году в южной части Лондона на месте заброшенного пустыря возвели экологически чистый и энергоэффективный район в формате mixed use («смешанного использования»). Он объединил в себе 82 малоэтажных здания с приусадебными участками, совмещающих жилую, административно-деловую и коммерческую функции.

На южных скатах крыш всех домов установили тепловые и электрические солнечные батареи. Добротностью отличились и сами конструкции: стены полуметровой толщины, окна с тройными стеклопакетами. Дополнительную энергию для отопления и горячего водоснабжения района обеспечила локальная теплостанция, работающая на древесных отходах.

В районе также предусмотрели автономные системы переработки стоков и мусора.

Но это был далеко не единственный энергоэффективный опыт Англии.

С 1990 года в стране действует один из наиболее авторитетных в мире методов оценки экологической эффективности зданий BREEAM (BRE Environmental Assessment Method).

Он стал первой системой международной «зеленой» сертификации в мире, в его основу легли нормативы использования земельных участков, энергии, воды и строительных материалов.

Сегодня стандарт BREEAM популярен не только в Великобритании: даже за пределами страны согласно ему уже сертифицировано более 114 тысяч зданий и еще около 740 тысяч находятся в процессе сертификации.

И это неудивительно, ведь дома, получившие оценку по британской системе, считаются максимально качественными, комфортными и безопасными для окружающей среды.

Второй наиболее важный параметр после энергопотребления согласно британскому методу оценки - эффективность системы водоснабжения дома. Экономные англичане в сутки потребляют вдвое меньше воды, чем украинцы, но при этом продолжают искать дополнительные пути сокращения расхода.

А поскольку почти половина водопотребления частного дома приходится на долю смывных бачков, стиральных машин и систем полива растений на приусадебных участках, весьма нерационально использовать для всех этих нужд воду питьевого качества, на очистку которой затрачены большие средства.

Такое расточительство не только бьет по карману, но может даже привести к экологической катастрофе. Между тем, мягкая дождевая вода как нельзя лучше подходит для хозяйственных целей. Нужно только научиться правильно ее аккумулировать.

С весны 2008 года вся жилая застройка Англии обязана соответствовать Кодексу экологически рациональных домов, принятому годом раньше организацией BRE совместно с местными муниципалитетами Великобритании и Ассоциацией информирования и исследования строительной индустрии.

Любой дом, выставляемый сегодня на продажу в Англии или Уэльсе, должен иметь в своем информационном пакете Energy Efficiency Certificate (сертификат об энергоэффективности).

Получить его можно только после осмотра дома независимым инспектором и определения рейтинга эффективности дома с точки зрения потребления энергии и выбросов СО₂. Энергоэффективный дом выгоден и покупателю - по понятным пользовательским причинам, и продавцу - ежегодно арендные ставки на подобные постройки растут в среднем на 1,5 % быстрее, чем на обычные. Уже сейчас стоимость домов, отвечающих требованиям энергоэффективности, на 10-30 % выше среднерыночной.

8. Классификация водосборников

Самый примитивный способ сбора воды - это наземные бочки и баки, присоединенные к водосточной трубе.

Для изготовления этих емкостей обычно используют материалы, не меняющие свои свойства с течением времени: бетон, керамику, оцинкованную сталь, полиэтилен, стекловолокно.

Стандартная вместимость баков составляет 750, 1100, 1500 и 2000 л.

Вода попадает в бочку через заслонку, которую вручную открывают, а при наполнении снова закрывают.

Воды, собранной в подобную емкость, обычно хватает для полива грядок и небольших клумб.

Большая часть англичан пользуется именно этим, проверенным временем способом сбора воды.

Но тот, кто имеет большой сад или хочет использовать дождевую воду также и для домашних нужд, одной бочкой, конечно, не обойдется. Емкость подземного водонакопителя в этом случае должна быть от 2000 л и больше, а также иметь насос. Смысл современных систем заключается в том, что дождевая вода с крыш попадает в специальные хранилища, предварительно пройдя очистку.

Чтобы в бак не попадали грязь и мелкий сор, на входе в резервуар устанавливают фильтр или металлическое ситечко с диаметром отверстий не более 0,2 мм. Для избавления от мула используют также тонкую механическую очистку фильтром, диаметр отверстий которого не превышает 5 микрон. Его периодически нужно дезинфицировать, чтобы нейтрализовать бактериальные отложения.

Обязательное условие при использовании подземных емкостей - низкий уровень грунтовых вод. Кроме того, слой земли над водосборником не должен превышать 50 см. Материалы для производства подземных емкостей те же, что и в случае с надземными.

Но чаще всего используют резервуары, изготовленные из светонепроницаемого полипропилена, что предотвращает возможность прорастания на стенках водохранилища водорослей. Максимальный размер резервуара для дома на одну семью составляет 5000 л, наиболее оптимальный объем - 3000-3500 л.

Установку также оснащают насосом и самостоятельной системой трубопроводов для подключения к смывным бачкам и, а также для подвода воды к зеленым насаждениям, гаражу и хозяйственным постройкам. Конечно же, все эти «потребители» для подстраховки подключены и к водопроводной сети.

Но бывают случаи, когда одного лишь сбора дождевой воды недостаточно, тогда некоторые домовладельцы прибегают к применению систем по очистке и повторному использованию так называемых «серых» стоков, то есть воды, использованной для принятия душа или ванной, стирки и мойки посуды, примешивая ее к дождевой.

Так, в пригороде Бирмингема существует дом, в котором реализовано достаточно необычное решение по очистке «серых» стоков и их повторному применению. В доме смонтированы две раздельные системы канализации: одна предназначена для туалетов («черных» стоков), вторая - для «серых» стоков, хозяйственных.

Вода из последней подвергается многократной очистке в подвале дома в специальном барабане диаметром 1,1 м и шириной 0,8 м, изготовленном из пористого полиэтилена. Через мелкие отверстия этого устройства, наполовину погруженного в загрязненную воду и вращающегося с частотой 1 об./мин, проходит до 100 л воды в час.

В результате аэробного процесса за 2-3 часа происходит биологическая очистка стоков от органических соединений. После этого вода очищается с помощью кварцевых ламп ультрафиолетовым излучением и подается насосом через отдельную систему трубопроводов на водоснабжение смывных бачков туалетов.

Качество дождевой воды зависит от нескольких факторов:

1. Конструкции крыши. Чем больше наклон крыши, тем быстрее по ней стекает вода, не застаиваясь в лужах.

2. Кровельного покрытия. Для сбора дождевой воды не подходят крыши, покрытые смолой, гравием или асбестом - в воде, вступившей в контакт с этими материалами, остаются вредные химикаты. С осторожностью следует относиться и к медной кровле. В качестве водосборной поверхности лучше всего использовать конструкции, покрытые неокрашенным оцинкованным металлом, глиняной и бетонной черепицей.

3. Водосточной системы. Важно, чтобы желоба и водостоки не содержали свинец и не были окрашены красителями на его основе. Для сбора воды подойдут трубы из ПВХ, алюминия, оцинкованной стали.

И ни в коем случае не забывайте, что воду, собранную подобным методом, ни при каких обстоятельствах нельзя использовать для питья и приготовления пищи.

9. Практичные рекомендации

· Если вы собираетесь применять дождевую воду только для полива сада, достаточно снабдить водосборник садовым насосом и шлангом-разбрызгивателем. А вот для использования собранной воды в хозяйственных целях потребуется более сложное устройство. Лучше всего в таком случае установить небольшую водопроводную станцию, которая по отдельным трубам будет снабжать водой разные помещения в доме. Заранее позаботьтесь о том, чтобы места водопотребления (туалеты, прачечная, гараж и т. д.) имели собственную подводку.

· Поскольку дождевая вода имеет определенный уровень кислотности, медные трубы в системе лучше не использовать, только пластиковые. Также имеет смысл каким-то образом пометить трубопроводы для дождевой воды, чтобы их нельзя было перепутать с трубами для питьевой.

· При монтаже водосборной системы обязательно проследите за тем, чтобы поступление дождевой воды в емкость, будь она наземная или подземная, происходило в нижней части резервуара, а не сверху. В этом случае мул, неизбежно образующийся со временем, не будет подниматься со дна под действием поступающего потока воды. Как минимум раз в сезон дезинфицируйте внутренние фильтры и проверяйте состояние тех, сквозь которые проходит вода перед попаданием в резервуар. Хотя в большинстве современных систем они самоочищающиеся, все же бывают форс-мажорные обстоятельства, при которых требуется вмешательство человека.

Системы сбора дождевой воды и повторное использование воды. Они включают в себя сбор дождевой воды с крыш зданий, предварительную очистку её от крупных взвешенных частиц в центрифугальных циклонах. Затем дождевая вода очищается в фильтрах адгезионного типа, выполненных из тонких пластинок в виде сита с размером отверстий 0,18 мм. После этого очищенная вода сливается в подземные хранилища на приусадебных участках или в подвалах зданий. В качестве таких хранилищ достаточно часто используют резервуары, изготовленные из зелёного светонепроницаемого полипропилена, что предотвращает возможность прорастания на стенках этих резервуаров водорослей. В более крупных установках применяют также и бетонные резервуары или резервуары из чугунного литья с антикоррозионным покрытием.

По данным специалистов, в климатических условиях центральной Европы вместимость резервуара должна составлять около 800 л на одного жильца дома или 30 л на 1 м2 площади кровли. Вся эта установка оснащается насосом и самостоятельной системой трубопроводов для питания смывных бачков туалетов, стиральных мшин и труб для полива зелёных насаждений в засушливое время года. Все эти потребители воды имеют, конечно, и питание от водопроводной сети. Характерно, что в Нидерландах разработана система марки Akatherm Sison для вакуумного сбора осадков с плоских крыш крупных производственных зданий с последующим использованием этой воды для технологических целей. По данным специалистов-разработчиков этой системы, её применение позволяет вдвое уменьшить диаметр водоотводных труб. Учитывая переменную зимнюю погоду в этом регионе, водосборные воронки на плоских кровлях оснащаются автоматически включаемыми нагревательными элементами для оттаивания наледи.

Кроме того, в некоторых европейских странах делаются опытные ситемы по очистке и повторному использованию так называемых серых стоков, то есть воды от душей, ванн, стиральных машин в смеси с дождевой водой. Так, например, на одной стоянке маршрутных автобусов в Германии оборудована такая система, в которой дождевая вода с крыши гаража собирается в резервуар, куда попадает также вода, стекающая из душевых кабин, где моются шоферы машин. Эта смешанная вода очищается в фильтрующих матах, которые периодически очищают от налипающей осенней листвы. После этого с помощью водозаборной трубы, установленной на высоте 40 см от дна резервуара, вода насосом подаётся для мойки автобусов.

Не менее интересное решение по очистке «серых стоков» и по их повторному использованию выполнено в одном из жилых зданий в Берлине. В этом здании смонтированы две раздельные системы канализации - одна для туалетов («чёрные стоки»), а другая - для душей, ванн, раковин кухонь и стиральных машин, то есть для «серых стоков». Вода от «серых стоков» подвергается многократной очистке в специальной установке, размещённой в подвале здания. Эта установка вкючает в себя вращающийся барабан, изготовленный из пористого полиэтилена с количеством пор, создающим поверхность 150 м2 на 1 м всего объёма барабана диаметром 1,1 м и шириной 0,8 м. Через поры этого барабана, наполовину погружённого в загрязнённую воду «серых стоков» и вращающегося с частотой 1 об/мин, проходит до 100 л/ч. В результате аэробного процесса за 2-3 часа происходит биологическая очистка стоков от органических соединений. После этого вода очищается с помощью кварцевых ламп ультрафиолетовым облучением и подаётся насосом через отдельную систему трубопроводов на водоснабжение смывных бачков туалетов.

В связи с уменьшением мировых запасов пресной воды во многих странах всё чаще стали прибегать к использованию дождевой воды для целей хозяйственного водоснабжения жилых зданий. Известно, что в развитых странах ежедневное потребление воды на душу населения достигает как минимум до 100 литров. При этом почти половина этого значительного объёма приходится для смывных бачков туалетов, для стирки белья и для полива растений на приусадебных участках.

Это значит, что вода питьевого качества, на очистку которой затрачены большие средства, расходуется нерационально. Такое расточительство может в будущем привести к экологической катастрофе. Между тем, для туалетов и, особенно, для стиральных машин можно особенно успешно применять мягкую дождевую воду.

При таком использовании дождевой воды расход питьевой воды можно было бы сократить почти вдвое с вытекающим отсюда снижением расхода энергии и химических веществ на очистку этой воды. Для воплощения этой идеи в последние десятилетия в ряде стран Европы стали применять соответствующие системы.

Размещено на Allbest.ru