Использование дождевой воды в водоснабжении частного дома

Все более широкое использование атмосферных осадков может стать эффективным решением проблемы водоснабжения загородного дома.

Есть реальная возможность существенно сократить расходы как отдельных пользователей, так и общества в целом, практически сразу, как только реальные потребности в питьевой воде будут отделены от нужд в воде более низкого качества или непитьевой.

Известно, что в зависимости от источника вода зачастую содержит нежелательные вещества.

Природные воды бывают следующие:

• атмосферные (дождевая вода);
• поверхностные проточные (большие и малые реки);
• поверхностные бассейновые (озера и моря);
• родниковые (ключи, бьющие из недр);
• пластовые (залегающие на небольшой глубине).

В частности, дождевая вода содержит меньше веществ по сравнению с водами из всех других источников в силу того, что она не соприкасается с почвой, горными породами, не растворяет соли и минералы и подвержена воздействию различных загрязняющих веществ, зачастую присутствующих в породе или почве.

При условии осуществления минимальной корригирующей обработки такую воду вполне можно использовать для удовлетворения большей части потребностей водоснабжения своего дома.

Солидный опыт немцев в области сбора и использования атмосферных осадков дает в распоряжение специалистов множество новинок, касающихся принципов организации систем, способных успешно решать специфические проблемы водоснабжения, а также методик по экономии средств, требующихся на обслуживание таких систем.

Инженерная система

Независимо от размеров, система сбора и использования дождевой воды, как правило, имеет следующую схему:

• участок сбора воды;
• система перевода воды с участка сбора в накопитель;
• узел обработки (очистки) воды;
• накопительный резервуар;
• сеть распределения очищенной воды.

Рис. 1. Пример организации системы, в которой для нужд, не требующих питьевую воду, подается дождевая вода:

• Фильтр
• подача фильтрованной воды на малой скорости
• Погружной электронасос
• Автоклав
• Пульт управления
• Датчик давления
• Ультразвуковые сенсоры
• Соленоидный клапан переключения на питьевую воду
• Микрометрический фильтр
• Водослив
• Подключение питьевой воды
• Подача питьевой воды

Участок сбора воды

Участок сбора воды - это поверхность, куда льется дождь, который будет собран, она может представлять собой обычную мощеную поверхность, однако, наилучшей в качественном отношении и содержащей меньше загрязняющих веществ считается вода, стекающая с крыши здания.

В этой связи следует подчеркнуть, что материал кровли в немалой мере воздействует на степень загрязненности собираемой воды и ее дальнейшую очистку. Следовательно, предпочтение отдается крышам, выполненным из инертных материалов с низким уровнем выделения частиц и вредных веществ (глиняная черепица, шифер, цемент, по возможности не содержащий искусственных красителей). Категорически недопустимо собирать воду со старой кровли, для изготовления которой применялись материалы, содержащие асбест или свинец, с определенной осторожностью следует относиться также к медной кровле.

Система транспортировки воды

Система транспортировки воды - это водосливный комплекс, посредством которого собранная с крыши вода транспортируется на очистной узел и затем в накопительный резервуар.

Здесь внимание следует уделить материалам, из которых выполнены сливы. Совершенно непригодными считаются водосливы старого типа, выполненные из свинца либо содержащие свинец в той или иной пропорции. Современные материалы для водосливов (ПВХ, оцинкованная сталь и пр.) не создают никаких проблем, за исключением, пожалуй, только меди.

Очистные сооружения

Легко представить, что вода будет загрязняться всем, что будет накапливаться на крыше. Следовательно, перед тем как слить воду в накопительный резервуар, ее необходимо должным образом очистить. Хотя методика, утвердившаяся в Европе, этого прямо не предусматривает, рекомендуется первую дождевую воду полностью сливать в канализацию, поскольку в силу особенностей начального смыва такая вода выходит очень грязной.

Это нетрудно организовать при помощи специального устройства, называемого "roof washer" (англ. - мойщик кровли), либо - еще проще - посредством вертикальных трубопроводов соответствующего сечения (в расчет берутся, как правило, 0,38м2 на каждые 300м2 поверхности водосбора), встроенных в водослив и оснащенных внизу сливным клапаном и клапаном удаления твердых отложений.

Очевидно, что степень последующей очистки определяется, главным образом, назначением воды. Если ее применение ограничивается просто дополнением ресурсов непитьевой воды, первая и самая простая очистка осуществляется путем установки в водосливах крупноячеистых фильтрующих сеток, задерживающих твердые наиболее крупные частицы (листва и пр.).

Более мелкие сетки устанавливаются внизу водосливов, чтобы на очистной узел не попадали материалы, обычно накапливающиеся внутри сливных труб.

Для решения немаловажной проблемы обслуживания и очистки этих перевалочных узлов современный рынок стройматериалов предлагает различные системы предварительной фильтрации, которые устанавливаются на поверхности земли у основания коллектора дождевой воды и удаляют из воды крупные плавающие частицы и производят неплохую микрометрическую фильтрацию (до 200 мм). Собранная таким образом вода, как правило, остается достаточно мутной в силу множества имеющихся взвешенных частиц небольших размеров, таких как глина, ил, органические вещества. Поэтому необходима дальнейшая тонкая механическая очистка (до 5 микрон) и осветление на оборудовании многослойного типа.

Периодически рекомендуется производить дезинфекцию осветлительного фильтра, чтобы нейтрализовать бактериальные отложения, неизбежно накапливающиеся на фильтровальной подушке.

Накопительный резервуар

Накопительный резервуар системы водоснабжения представляет собой один из наиболее дорогостоящих компонентов системы, и поэтому следует внимательно отнестись к его выбору. Что касается расположения резервуара, его можно устанавливать как под открытым небом, так и в грунте.

В первом случае экономятся расходы на земляные работы и существенно облегчается обслуживание резервуара. Зато врытый в грунт резервуар естественным образом охлаждается, что в значительной мере замедляет разрастание водорослей и бактерий, которому, наоборот, способствует нагревание воды под открытым солнцем.

Для этих целей хорошо подходят резервуары из бетона, оцинкованной стали, полиэтилена, стекловолокна и пр., т.е. из материалов,не меняющих свойства с течением времени и совместимых с качеством аккумулируемой воды.

В силу низкой стоимости и простоты установки на современном рынке утвердились полиэтиленовые резервуары-моноблоки, специально разработанные для данного типа применения, с предустановленными узлами крепления и в комплекте с аксессуарами, что значительно упрощает монтажные работы.

Горловина цистерны и ее крышка должны плотно закрывать резервуар и не допускать размножения комаров, проникновения внутрь насекомых, грызунов и иных мелких животных.

Объем цистерны определяется несколькими факторами, например, частотой дождей в регионе, размерами участка сбора воды, потребностями водоснабжения.

Критерий, вполне удовлетворяющий общим требованиям, выражается следующим отношением: V=0,5+0,05·Pa,
где
V - общий объем цистерны (м3);
Pa - годовой объем осадков в виде дождя (м3).

В свою очередь:
Pa=S·Hp·Cd,
где
S - площадь горизонтальной проекции участка сбора воды (м2);
Hp - годовой уровень осадков в виде дождя (м) - (информацию можно получить в местном гидрометеобюро);
Cd - коэффициент стекания, равный:
- 0,80 для кровли из глины, шифера;
- 0,60 для покрытий из булыжника и гравия;
- 0,40 для подвесных садов.

Распределение накопившейся воды

Если цистерна находится на достаточной высоте над обслуживаемым сооружением, подача воды может осуществляться естественным путем. Однако, в большинстве случаев это не так, и приходится прибегать к помощи соответствующих насосных агрегатов.

С учетом природы циркулирующей жидкости (очищенная дождевая вода из накопительного резервуара - это практически дистиллированная вода, а такая вода особенно агрессивна по отношению к металлическим материалам), насосный агрегат должен быть выполнен из нержавеющей стали или иного стойкого к агрессивному воздействию материала.

Водопроводные трубы, ведущие от цистерны, также должны выбираться с учетом данного фактора, и если описываемая система устанавливается для дома, оборудованного металлическими трубами, рекомендуется во избежание коррозии добавлять в воду фосфо-силикаты, образующие защитную пленку, которая не дает соприкасаться воде и металлу.

Для правильной эксплуатации системы предлагаются соответствующие пульты управления и контроля, выполненные в виде единого узла и обеспечивающие корректное распределение воды из накопительного резервуара и ее интеграцию с водой из водопровода.

Заключение

Если принять во внимание, что более 50% средней ежедневной потребности воды - а это 132 л на человека - составляет непитьевая часть, которую можно заменить дождевой водой, обработанной описанным выше способом, можно представить, что технические системы сбора атмосферных осадков, реализованные в индивидуальном порядке или даже для неширокого коллективного пользования, обеспечивают существенную экономию средств, при этом первоначальные вложения с учетом имеющихся на рынке предложений представляются весьма умеренными.

На самом деле сокращение среднего уровня ежедневного потребления воды до 60 л на человека, как подчеркивается в докладе "Гидротехнологии 2010", представленном на ISH 1999 года во Франкфурте, позволит в значительной мере уменьшить водозабор поверхностных и подземных вод и, следовательно, предотвратить оседание почвы.

Внедрение данной технологии, безусловно, было бы особенно полезно в нашей стране, где объемы поверхностных и подземных незагрязненных вод постоянно сокращаются и все отчетливее экологический дисбаланс, обусловленный таким управлением природными ресурсами, у которого мало общего с принципами защиты окружающей среды.

Перепечатано с сокращениями из журнала RCI, № 8, 1999.
Перевод с итальянского С. Н. Булекова