Коэффициент фильтрации грунта (понятие и средние значения)
Коэффициент фильтрации — это параметр, характеризующий проницаемость грунтов в отношении фильтрации воды при полном насыщении, численно равный скорости фильтрации при единичном градиенте напора. (согласно п.2.7 ГОСТ 23278-2014).
Скорость фильтрации — это расход воды через единицу площади поперечного сечения фильтрационного потока. (согласно п.3.2 ГОСТ 25584-2016).
Коэффициент фильтрации определяется:
- в лаборатории в соответствии с ГОСТ 25584-2016 «Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации»
- полевыми методами путем откачки в соответствии с ГОСТ 23278-2014 «Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости»
Единицы измерения коэффициент фильтрации: м/сут; см/с.
Классификация грунтов по водопроницаемости в зависимости от коэффициента фильтрации в соответствии с таблицей Б.7 ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация»
Таблица Б.7 ГОСТ 25100-2011
Коэффициент фильтрации Кф, м/сут
Приведем справочные таблицы со средними значениями коэффициентов фильтрации различных грунтов:
Коэффициент фильтрации различных грунтов и характеристика их водопроницаемости (по Н.Н. Маслову)
| Грунты | Кф, м/сут | Характеристика грунтов по водопроницаемости |
|---|---|---|
| Глины, монолитные скальные грунты | −5 | Практически непроницаемые |
| Суглинки, тяжелые супеси, нетрещиноватые песчаники | до 5 ·10 −3 | Весьма слабопроницаемые |
| Супеси, слаботрещиноватые глинистые сланцы, песчаники, известняки | до 0,5 | Слабопроницаемые |
| Пески тонко- и мелкозернистые, трещиноватые скальные грунты | до 5 | Проницаемые |
| Пески среднезернистые, скальные грунты повышенной трещиноватости | до 50 | Хорошо проницаемые |
| Галечники, гравелистые пески, сильно трещиноватые скальные грунты | > 50 | Сильнопроницаемые |
Ориентировочные коэффициент фильтрации грунтов (Основания, фундаменты и подземные сооружения под. ред. Е. А. Сорочана и Ю. Г. Трофименкова, 1985 г.)
| Грунты | Кф, м/сут | |
|---|---|---|
| Галечниковый (чистый) | >200 | |
| Гравийный (чистый) | 100-200 | |
| Крупнообломочный с песчаным заполнителем | 100-150 | |
| Песок: | ||
| гравелистый | 50-100 | |
| крупный | 25-75 | |
| средней крупности | 10-25 | |
| мелкий | 2-10 | |
| пылеватый | 0,1-2 | |
| Супесь | 0,1-0,7 | |
| Суглинок | 0,005-0,4 | |
| Глина | −7 | −5 |
| Суглинки, тяжелые супеси | от 10 −6 до 10 −7 | от 8,64·10 −4 до 8,64·10 −5 |
| Супеси, трещиноватые глины | от 10 −4 до 10 −6 | от 8,64·10 −2 до 8,64·10 −4 |
| Пылеватые и мелкозернистые пески | от 10 −3 до 10 −4 | от 0,864 до 8,64·10 −2 |
| Среднезернистые пески | от 10 −1 до 10 −3 | от 86,4 до 0,864 |
| Крупнозернистые пески, галечники | от 10 -2 до 10 −1 | от 8,64 до 86,4 |
Ориентировочные коэффициент фильтрации грунтов (Механика грунтов, основания и фундаменты под ред. С. Б. Ухова, 1994 г. стр.92 )
| Грунты | Кф, см/с | Кф, м/сут |
|---|---|---|
| Пески | от а·10 −1 до а·10 −4 | от а·10 до а·10 −1 |
| Супеси | от а·10 −3 до а·10 −6 | от а· до а·10 −3 |
| Суглинки | от а·10 −5 до а·10 −8 | от а·10 −2 до а·10 −5 |
| Глины | от а·10 −7 до а·10 −10 | от а·10 −4 до а·10 −7 |
a — любое число от 1 до 9,9 (поскольку диапазон измерения коэффициента фильтрации очень велик, а точность экспериментального определения относительно невелика, обычно его находят с точностью до порядка, т.е. значением а пренебрегают)
Ориентировочные коэффициент фильтрации грунтов (Механика грунтов Н. А. Цытович, 1983 г. стр.41 )
Источник
Почвенная фильтрация как метод утилизации очищенной воды
Отведение воды, прошедшей обработку на локальном очистном сооружении биологической очистки, в грунт при помощи фильтрационных сооружений является наиболее экологичным, естественным, подсказанным природой и здравым смыслом способом утилизации использованной воды. При благоприятных климатических и гидрогеологических условиях почвенная фильтрация должна быть приоритетным способом водоотведения, это отражено в большинстве зарубежных норм. Отечественные же обновлённые нормативы (санитарные правила вместо СНиПов 80-х годов) о способах утилизации очищенной воды стыдливо умалчивают.
Вообще словосочетание «очистка сточных вод» — исключительно человеческое изобретение. В природе нет такого понятия, но есть другие: трансформация, круговорот веществ, расщепление и синтез. Наша задача – вернуть позаимствованные вещества в биосферу, изъяв и переработав то, что может нанести ей вред. Именно для этого используются локальные очистные сооружения биологической очистки, служащие средством трансформации трудноразлагаемых веществ в биодоступные.
Необходимо знать, что биологическая очистка даже в самом совершенном сооружении (аэротенке) имеет свои пределы, хорошо известные специалистам. Никакие технологические навороты (кроме обратного осмоса или мембранных технологий, что для обычного частника космически дорого) не дадут на выходе из аэротенка родниковую воду. Большая часть загрязнений от обычного частного дома разлагается в автономных очистных до простейших составляющих, в очищенной воде почти не содержится органики, присутствуют небольшие концентрации взвешенных веществ, нитратов, нитритов, фосфатов, микроэлементов (все остальное «оседает» вместе с отработавшей свое микробной массой (избыточным илом) в отстойнике). Азот и фосфор являются ценными биогенными элементами, задействованными в большом количестве естественных природных процессов, лучше всего они усваиваются растениями и почвенными микроорганизмами.
Круговорот азота в природе
Для того, чтобы все вещества, содержащиеся в очищенной воде, вернулись в природный цикл оптимальным образом, максимально задержавшись и используясь почвенной экосистемой, подбираются сооружения почвенной фильтрации. При этом необходимо правильно выбрать тип сооружения (по преобладающему уровню грунтовых вод) и величину гидравлической нагрузки на почву.
На фильтрующую способность почвы влияет ее пористость, наличие трещин и каналов. Высокая фильтрующая способность у песчаных, супесчаных, гравелистых почв, вода проходит такие грунты, почти не задерживаясь, создавая опасность загрязнения грунтовых вод. Мелкопористые и тяжелые глинистые, суглинистые почвы задерживают воду, при этом она почти не аэрируется, что замедляет процесс самоочищения. «Золотой серединой» признана пористость почвы в пределах 60-65%. Но это не значит, что песчаные или глинистые почвы непригодны для утилизации очищенной воды, нужно лишь учитывать эти факторы и использовать определенные приёмы и конструкции при обустройстве фильтрационных сооружений. Об этом можно будет прочитать в следующей статье.
Необходимо понимать, что основным «оборудованием» утилизации и доочистки сточных вод является не водоотводящая конструкция (фильтрационный колодец, кассета, насыпь, фильтрационное поле — сеть перфорированных труб и т.п.), а сама почва, на глубине от 1 до 4-6 м. Человеку необходимо соорудить лишь интерфейс для оптимального распределения воды в толще земли. Основной принцип доочистки и утилизации воды в почве все тот же, биологический. Если суммировать поверхность всех частиц, содержащихся в 1 кубометре природной почвы, то получится площадь более 10 Га. При благоприятных условиях вся эта площадь заселяется микроорганизмами, образующими биоплёнку. Процесс биологической доочистки сточных вод в грунте делится на два периода: созревание фильтрующего слоя и биохимическое окисление загрязнений. В первом периоде (длится до 1 года) происходит наращивание биоплёнки за счёт задержания между частицами грунта остаточных взвесей, коллоидных веществ, органики, вода механически фильтруется, окончательно освобождаясь от примесей. После накопления достаточного объёма микробной биомассы начинается второй период доочистки. Размножаются микроорганизмы, которые перерабатывают накопленные вещества, преобразовывая их в гумус – плодородный слой почвы. В отличие от биологической очистки в аэротенках (автономных, локальных очистных сооружений), в толще почвы происходит и обеззараживание воды. При распределении воды в толще природного грунта глубже 50…60 см от поверхности нарушается цикл развития гельминтов, их яйца служат пищей для почвенного биоценоза (микроорганизмов, водорослей, грибов, клещей). Патогенные микроорганизмы, являющиеся нормальными обитателями подвергнутых очистке в аэротенке сточных вод, также не способны жить в толще почвы. При утилизации очищенной воды методом почвенной фильтрации исключается загрязнение водоемов и водотоков, поверхностных слоев почвы, соблюдаются требования санитарно-гигиенического законодательства. В почве увеличивается количество углекислоты (что положительно сказывается на фотосинтезе растений), насыщенность биодоступными микроэлементами, биологическая активность, воздухопроницаемость, влажность и в целом плодородие.
Основная работа по доочистке воды совершается в нижних непромерзающих слоях грунта, поэтому смена сезонов работе почвенной доочистки не помеха. Воздуха в почве на глубине до 6 м достаточно для протекания процессов окисления, лежащих в основе биодеградации. Поступление в толщу грунта кислорода происходит по многочисленным порам, с помощью так называемого «дыхания почвы», когда из-за разности концентраций (диффузии) газообразные продукты окисления поступают на поверхность – туда, где их концентрация ниже, а кислород, концентрация которого в почве ниже, наоборот перемещается вглубь.
Итак, основной задачей человека при устройстве фильтрационного сооружения является оценка фильтрующей способности грунтов, уровня грунтовых вод и выбор соответствующей конструкции, наиболее выгодным образом распределяющей воду в толще природного биореактора – почвы. Об этом можно будет прочитать в следующих статьях.
В тех случаях, когда устройство почвенного поглотителя невозможно (слишком маленькая площадь участка рядом с очистной установкой, очень высокий уровень грунтовых вод (менее 1 метра), абсолютная водонепроницаемость почвы (например, скалистые грунты) и пр.) уже можно воспользоваться плодами инженерной мысли – установить оборудование доочистки, имитирующее процессы, происходящие в почве. Это блок доочистки на биоплёнке и обязательно – блок обеззараживания (проточная УФ-лампа). Естественно, это дороже почвенного поглощения. После данного оборудования можно сбрасывать очищенную воду на рельеф (в канаву, например) или в водные объекты. Недобросовестные производители иногда предлагают сбрасывать очищенную воду в канаву или водоём без применения доочистки, сразу после чудо-очистных, якобы дающих на выходе питьевую воду. Но чудес не бывает, к тому же, российские нормы в части водоочистки очень суровы, поэтому и доочистка, и обеззараживание (при сбросе в канаву, водоём) нужны после любой установки биологической очистки, даже самой высокотехнологичной, увешанной трубочками и лампочками. Если вместо этого есть возможность использовать внушительный объем почвы под вашим газоном, грядками, дорожками, необходимо пользоваться этим подарком природы, поддерживая круговорот веществ и с гордостью именуя свой дом и участок экологически чистыми.
Источник