Первыми самыми примитивными фильтрующими в грунт сооружениями были просто неглубокие грунтовые «ямы без дна». А зачастую и без стен или с примитивным их креплением для предотвращения преждевременного обрушения. Использовали их не после, а вместо септика.
Сточные воды, поступающие в этот примитивный колодец или яму без какой-либо предварительной очистки, всасываются в почву, загрязняя ее, а затем и грунтовые воды. В таких сооружениях нагрузка по поступающим со стоками загрязнениям не регулируется, поскольку они не проходят предварительной обработки в септике. Не нормируется и расстояние между дном ямы и верхним уровнем залегания грунтовых вод. В результате в яму-поглотитель попадает такое большое количество загрязнений, что ни о каких процессах их биологической очистки не может быть и речи.
Другая разновидность архаических поглотителей исходного стока — яма, шахта или скважина, дно которых доходит до водоносного горизонта. Сточные воды, которые также поступают в нее без какой-либо предварительной очистки, проникают непосредственно в поток грунтовых вод, загрязняя его. Понятно, что нагрузка по загрязнениям на таких сооружениях точно так же не может регулироваться.
фильтрующий колодец в отличие от описанных выше разновидностей поглотителей является первым проверенным временем сооружением автономных канализационных систем, предназначенных для механической и биологической очистки незначительного количества (1–3 м3/сут) бытовых сточных вод. Устраивают их только после септика.
Фильтрующие колодцы (англоязычные названия: drywell — «сухой колодец», soakaway — «поглотительный колодец») изготавливают из самых различных материалов: от использованных автомобильных покрышек, бутового камня, кирпича, бетона или отрезков труб большого диаметра до различных пластмасс — полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), стеклопластика или непластифицированного поливинилхлорида (ПВХ).
Обязательным условием в конструкции такого колодца по российским нормам является расположение его грунтового основания не ближе одного метра от наивысшего уровня грунтовых вод. Нормативы некоторых европейских стран содержат несколько большие величины этого минимального расстояния для сильно пористых грунтов, что обусловлено значительной их проницаемостью. Американские же нормативы в основном делегируют право установления минимального расстояния до наивысшего уровня грунтовых вод местным санитарным органам.
В российских, ныне отмененных, строительных нормах и правилах (СНиП 2.04.03–85 «Канализация. Наружные сети и сооружения») содержится указание, что фильтрующие колодцы надлежит устраивать только в песчаных и супесчаных грунтах при количестве сточных вод не более 1 м3/сут. При этом нагрузка на 1 квадратный метр фильтрующей поверхности должна приниматься 80 л/сут в песчаных грунтах и 40 л/сут в супесчаных. Указанные нагрузки явно и сильно занижены по сравнению с величиной скорости фильтрации в означенных грунтах, что дает большой запас на возможное снижение производительности сооружения вследствие его ненадлежащей эксплуатации.
С другой стороны, эта норма содержит формальный запрет устраивать фильтрующие колодцы в грунтах с меньшей проницаемостью, с чем категорически нельзя согласиться, поскольку миллионы таких колодцев по всему миру десятками лет успешно работают даже в тяжелых суглинках.
Как правило, в плане колодец представляет собой прямоугольник с длинами сторон не более 2 м., либо окружность диаметром до 2 м. Глубина колодца — 2,5–3,0 метра. Любой фильтрующий колодец состоит из щебеночного или гравийного основания не менее 200 мм в высоту, донного фильтра, стен и перекрытия. В перекрытии предусматривается устройство люка.
Донный фильтр выполняется в виде засыпки из гравия или щебня крупностью 15–30 мм внутри колодца и у наружной поверхности стен на ширину 300 мм. На высоту фильтра стены колодца выполняются с равномерно распределенными отверстиями диаметром 40–60 мм общей площадью не менее 10 % поверхности стен. Отверстия в кирпичных стенах предусматриваются за счет промежутков в кладке. Высоту донного фильтра рекомендуется принимать от 0,2–0,3 метра (для песчаных грунтов) до 1 метра (для глинистых грунтов).
Очень часто засыпку щебня внутри фильтрующих колодцев не делают, при этом увеличивают толщину щебеночного основания и наружной обсыпки колодца щебнем.
Очевидно, что у конструкции фильтрующего колодца, описанного в российских строительных нормах, расчетная площадь фильтрации невелика. Но это не единственная возможная конструкция фильтрующего колодца. Если так называемый донный фильтр из щебня поместить не внутрь стакана колодца, а под него, а сам донный фильтр не ограничивать в плане проекцией стен колодца, то площадь фильтрации такого сооружения заметно возрастет. Она уже должна считаться не по габаритам колодца, а по габаритам донного фильтра. Сам же колодец можно заметно уменьшить в высоту, в такой конструкции он уже не столько фильтрующий, сколько распределительный, то есть его функция ограничивается всего лишь передачей стока в гораздо больший по размеру донный фильтр:
Лоток подводящего сточные воды трубопровода размещается не ниже 100 мм от верха донного фильтра. Открытый конец трубопровода рекомендуется располагать в центре колодца, размещая в месте падения струи на поверхности щебня плоский рассекатель. Это может быть кусок бетона, обломок шифера, камень — практически любой материал, стойкий к воздействию сточных вод и не всплывающий в них:
Расчетная фильтрующая поверхность такого колодца вычисляется как сумма площади горизонтальной проекции донного фильтра внутри колодца и площади внутренней поверхности стен колодца на высоту фильтра.
Для увеличения производительности фильтрующих колодцев и (или) создания дополнительной буферной емкости сооружения допускается увеличивать высоту щебеночного основания, ширину щебеночной обсыпки, а также устраивать дополнительные трубчатые радиальные оросители длиной не более 10 м, присоединенные к колодцу на 200–300 мм ниже подводящего сточные воды трубопровода. В этом случае верх донного фильтра должен быть на 100 мм ниже лотка трубчатых оросителей.
Расчетная фильтрующая поверхность колодца с увеличенной обсыпкой рассчитывается по внешнему периметру обсыпки с коэффициентом 0,95.
Расчетная фильтрующая поверхность дополнительных трубчатых оросителей определяется по площади горизонтальной проекции их щебеночного основания.
Ширину щебеночного основания отдельных оросителей принимают в зависимости от типа грунта:
— в песках — 0,75–1,0 м;
— в супесях — 1,25 м;
— в суглинках — 1,5 м.
На перекрытии фильтрующего колодца следует устанавливать приточный вентиляционный стояк диаметром не менее 100 мм, выводя его на 700 мм выше планировочной отметки земли. В случае устройства дополнительных радиальных трубчатых оросителей, присоединенных к колодцу, вентиляционные стояки следует располагать на концах этих оросителей.
В США достаточно распространены миниатюрные фильтрующие колодцы объемом 50–100 литров. Ряд фирм производит и предлагает потребителям готовые пластиковые мини-колодцы, используемые для поглощения в грунт как дождевых, так и хозяйственно-бытовых стоков после септика. Такие колодцы устанавливаются на концах трубчатых оросителей полей фильтрации или самостоятельно в паре с мини-септиками — для очистки и утилизации так называемых «серых вод», то есть бытовых стоков от умывальников, душа, стиральной или посудомоечной машины.