Серые воды: источники, применение и риски повторного использования.

Введение

Тип сточных вод, образующихся в домашних хозяйствах, исключая сточные воды от туалетов.

Серая вода (или серая вода, sullage, также называемая gray water в Соединенных Штатах) – это бытовые сточные воды, образующиеся в жилых домах или офисных зданиях из источников, не содержащих фекальных загрязнений, то есть все потоки, кроме сточных вод из туалетов. Источниками серой воды являются раковины, душевые кабины, ванны, стиральные и посудомоечные машины. Поскольку серая вода содержит меньше патогенов, чем черные сточные воды, она, как правило, безопаснее в обращении, легче поддается очистке и повторному использованию на месте для смыва туалетов, орошения ландшафтов или сельскохозяйственных культур, а также для других непитьевых нужд. Серая вода все же может содержать некоторое количество патогенов, например, из-за стирки загрязненной одежды или мытья в душе или ванне. Повторное использование серой воды в городских системах водоснабжения дает значительные преимущества как для системы водоснабжения, снижая потребность в свежей чистой воде, так и для системы канализации, уменьшая объем транспортируемых и очищаемых сточных вод. Очищенная серая вода может использоваться для различных целей, таких как смыв туалетов или орошение.

Качество

Серая вода обычно содержит незначительное количество человеческих отходов и, следовательно, не является полностью свободной от патогенов. Синтетические средства личной гигиены (например, зубная паста, средства для умывания и гели для душа), которые обычно смываются в серую воду, могут содержать микрогранулы – разновидность микропластика. Серая вода, образующаяся при стирке одежды из синтетических тканей (например, нейлона), также, вероятно, содержит микроволокна. Небольшое количество фекалий, попадающее в поток серой воды из душа, раковины или стиральной машины, не представляет реальной опасности в обычных условиях, при условии правильного использования серой воды (например, фильтрации через дренажный колодец или правильного применения в сельскохозяйственном орошении).

Повторное использование

Мировые запасы водных ресурсов сокращаются. Согласно отчету Организации Объединенных Наций, к 2025 году нехватка воды коснется 2,7 миллиарда человек, то есть каждый третий житель Земли столкнется с этой проблемой. Повторное использование серой воды стало эффективным способом решения этой проблемы, а повторное использование сточных вод также называют вторично использованной или рекультивированной водой.

Безопасность

Использование серой воды для орошения представляется безопасной практикой. Эпидемиологическое исследование 2015 года не выявило увеличения заболеваемости среди пользователей серой воды, использующих ее для орошения в засушливых регионах. Также изучалась безопасность повторного использования серой воды в качестве питьевой. В серой воде были обнаружены некоторые органические микрозагрязнители, включая бензол, в значительных концентрациях, однако большинство загрязнителей присутствовали в очень низких концентрациях. Фекальное загрязнение, патогены, связанные с кожей и слизистыми оболочками, и патогены пищевого происхождения – это три основных источника патогенов в серой воде. Повторное использование серой воды для смыва в туалетах и орошения сада может приводить к образованию аэрозолей, которые способны передавать болезнь легионеров и представлять потенциальную опасность для здоровья. Тем не менее, результаты исследований показывают, что риск для здоровья, связанный с повторным использованием серой воды для орошения сада или смыва в туалетах, не был существенно выше, чем риск, связанный с использованием чистой воды для тех же целей.

Ирригация

Большую часть сточных серых вод следует считать содержащими компоненты, характерные для чёрных вод, включая патогены. При возможности сточные серые воды следует направлять под поверхность почвы (например, с помощью капельного полива поверх почвы, под мульчу или в траншеи, заполненные мульчей), избегая распыления, поскольку существует опасность вдыхания воды в виде аэрозоля. В любой системе использования серых вод важно избегать токсичных веществ, таких как отбеливатели, соли для ванн, искусственные красители, моющие средства на основе хлора, сильные кислоты/щёлочи, растворители и продукты, содержащие бор, который в высоких концентрациях токсичен для растений. Большинство моющих средств содержат соли натрия, которые могут вызвать чрезмерную щёлочность почвы, подавлять прорастание семян и разрушать структуру почвы, вызывая дисперсию глины. Почву, орошаемую серыми водами, можно улучшить добавлением гипса (сульфата кальция) для снижения pH. Моющие средства, содержащие аммиак, безопасны в использовании, поскольку растения могут использовать его для получения азота. Исследование 2010 года по орошению серыми водами не выявило серьёзных негативных последствий для здоровья растений и показало, что накопление натрия в значительной степени зависит от степени вертикальной миграции серых вод через почву. Некоторые серые воды можно направлять непосредственно из раковины в сад или контейнерные посадки, где они подвергаются дальнейшей обработке почвенной микрофлорой и корнями растений. Для защиты растительности при повторном использовании серых вод для орошения рекомендуется использовать нетоксичное мыло и средства личной гигиены с низким содержанием натрия.

Рекультивация тепла

В настоящее время доступны устройства, которые извлекают тепло из бытовой и промышленной серой воды посредством процесса, называемого рекуперацией тепла сточных вод, рекуперацией тепла серой воды или повторным использованием тепла горячей воды. Вместо того, чтобы поступать непосредственно в водонагреватель, входящая холодная вода сначала проходит через теплообменник, где предварительно нагревается теплом от серой воды, отводимой после таких операций, как мытье посуды или принятие душа. Типичные бытовые устройства, принимающие серую воду из душа, могут восстановить до 60% тепла, которое в противном случае было бы потеряно.

Соединенные Штаты

Государственное регулирование использования домашних серых вод для орошения ландшафта (отвод для повторного использования) остается развивающейся областью и продолжает набирать все большую поддержку, поскольку реальные риски и преимущества рассматриваются и представляются в более четкой перспективе. "Серая вода" (в строгом юридическом определении) в некоторых юрисдикциях считается "канализацией" (всеми сточными водами, включая серые воды и отходы жизнедеятельности), но в штатах США, принявших Международный сантехнический кодекс, она может использоваться для подземного орошения и смыва унитазов, а в штатах, принявших Унифицированный сантехнический кодекс, – в подземных сооружениях, аналогичных неглубоким полям для сброса сточных вод. Вайоминг разрешает поверхностное и подземное орошение, а также другое неспецифическое использование серых вод в соответствии с политикой Департамента охраны окружающей среды, принятой в марте 2010 года. Калифорния, Юта, Нью-Мексико и некоторые другие штаты разрешают капельное подземное орошение с использованием серых вод. Если серые воды по-прежнему считаются сточными водами, то к ним применяются те же нормативные процедуры, которые введены для обеспечения надлежащего проектирования и установки септических резервуаров и систем очистки сточных вод, рассчитанных на длительный срок службы и контроль за распространением болезней и загрязнений. В таких юрисдикциях регулирования это часто означало, что отвод домашних серых вод для орошения ландшафта был либо запрещен, либо затруднен дорогостоящими и сложными требованиями к утверждению канализационных систем. Более широкое законное использование серых вод для орошения ландшафта впоследствии было ограничено, что привело к тому, что повторное использование серых вод по-прежнему широко практикуется домовладельцами вне и в обход законных путей. Однако, поскольку сохранение воды становится необходимостью во все большем количестве юрисдикций, давление со стороны бизнеса, политиков и общественности заставило регулирующие органы серьезно пересмотреть реальные риски в сравнении с реальными преимуществами. Все большее число регулирующих органов признает и принимает тот факт, что микробиологические риски повторного использования серых вод на уровне одного жилого дома, где жители хорошо знакомы с этими водами, на самом деле незначительны при надлежащем управлении и отсутствии обременительных процедур утверждения. Это отражено в недавно опубликованных правилах отвода серых вод Департамента водных ресурсов и энергетики правительства Нового Южного Уэльса и недавнем принятии законодательства о серых водах в штате Монтана. В ходе законодательной сессии 2009 года штат Монтана принял закон, расширяющий использование серых вод в многоквартирных и коммерческих зданиях. Департамент охраны окружающей среды уже разработал правила и рекомендации по проектированию систем повторного использования серых вод для всех этих целей. Существующий персонал будет рассматривать системы, предлагаемые для новых застроек, одновременно с рассмотрением всех остальных компонентов системы канализации. Жесткие требования к выдаче разрешений в Остине, штат Техас, привели к выдаче всего одного разрешения на использование серых вод в жилых домах с 2010 года. Была создана рабочая группа для упрощения процесса выдачи разрешений, и в 2013 году город принял новый кодекс, который смягчил требования, в результате чего было выдано еще четыре разрешения. В Калифорнии в последние годы прилагаются усилия для решения вопросов, связанных с серыми водами, в контексте целей штата по сокращению выбросов парниковых газов (см. AB 32). Поскольку большое количество энергии (электричества) используется для перекачки, очистки и транспортировки питьевой воды по всему штату, сохранение воды было определено как один из способов, с помощью которых Калифорния стремится сократить выбросы парниковых газов. В июле 2009 года Комиссия по строительным стандартам Калифорнии (CBSC) одобрила добавление главы 16A "Системы повторного использования непригодной для питья воды" в Калифорнийский сантехнический кодекс 2007 года. Впоследствии в августе 2009 года в Государственный секретариат Калифорнии были представлены срочные правила, разрешающие системы повторного использования серых вод, которые вступили в силу немедленно после подачи. Законопроект Ассамблеи 371 (Goldberg 2006) и законопроект Сената 283 (DeSaulnier 2009) предписывали Департаменту водных ресурсов Калифорнии (DWR) в консультации с Государственным департаментом здравоохранения разработать и представить в CBSC правила для версии штата Приложения J (переименованного в главу 16, часть 2) Унифицированного сантехнического кодекса, чтобы обеспечить стандарты проектирования для безопасного оснащения зданий системами как для питьевой, так и для переработанной воды. В ноябре 2009 года CBSC единогласно одобрила Калифорнийский двойной сантехнический кодекс, который устанавливает общештатные стандарты для сантехнических систем питьевой и переработанной воды в коммерческих, розничных и офисных зданиях, театрах, аудиториях, кондоминиумах, школах, гостиницах, квартирах, казармах, общежитиях, тюрьмах, исправительных учреждениях и реформаториях. Кроме того, Департамент жилищного строительства и развития Калифорнии имеет стандарты для серых вод, а DWR также предложил стандарты проектирования для двойных сантехнических систем. В Аризоне серые воды определяются как вода с БПК5 менее 380 мг/л, взвешенными твердыми веществами <430 и содержанием жиров, масел и смазки (ЖМС) менее 75 мг/л. Водный департамент Аризоны рекомендовал избегать прямого контакта с серыми водами. Большая часть использования серых вод осуществляется посредством подземного капельного орошения, поскольку поверхностное орошение не разрешено. В Аризоне существует три типа использования: до квоты в 400 галл/день на семью (почти 1500 л/день) разрешение на использование серых вод не требуется, от 400 до 3000 галл/день (1500 и 11 355 л/день соответственно) требуется разрешение, а свыше 3000 галл/день (>11 355 л/день) это считается традиционным стоком. Другие ограничения включают ограничения на контакт, ограничения на использование на травянистых пищевых растениях, исключение опасных материалов и эффективное отделение от поверхностного стока. Унифицированный сантехнический кодекс, принятый в некоторых юрисдикциях США, запрещает использование серых вод в помещениях.

Government regulation governing domestic greywater use for landscape irrigation (diversion for reuse) is still a developing area and continues to gain wider support as the actual risks and benefits are considered and put into clearer perspective. "Greywater" (by pure legal definition) is considered in some jurisdictions to be "sewage" (all wastewater including greywater and toilet waste), but in the U. S. states that adopt the International Plumbing Code, it can be used for subsurface irrigation and for toilet flushing, and in states that adopt the Uniform Plumbing Code, it can be used in underground disposal fields that are akin to shallow sewage disposal fields. Wyoming allows surface and subsurface irrigation and other non specific use of greywater under a Department of Environmental Quality policy enacted in March 2010. California, Utah, New Mexico and some other states allow true subsurface drip irrigation with greywater. Where greywater is still considered sewage, it is bound by the same regulatory procedures enacted to ensure properly engineered septic tank and effluent disposal systems are installed for long system life and to control spread of disease and pollution. In such regulatory jurisdictions, this has commonly meant domestic greywater diversion for landscape irrigation was either not permitted or was discouraged by expensive and complex sewage system approval requirements. Wider legitimate community greywater diversion for landscape irrigation has subsequently been handicapped and resulted in greywater reuse continuing to still be widely undertaken by householders outside of and in preference to the legal avenues. However, with water conservation becoming a necessity in a growing number of jurisdictions, business, political and community pressure has made regulators seriously reconsider the actual risks against actual benefits. It is now recognized and accepted by an increasing number of regulators that the microbiological risks of greywater reuse at the single dwelling level where inhabitants already had intimate knowledge of that greywater are in reality an insignificant risk, when properly managed without the need for onerous approval processes. This is reflected in the New South Wales Government Department of Water and Energy's newly released greywater diversion rules, and the recent passage of greywater legislation in Montana. In the 2009 Legislative Session, the state of Montana passed a bill expanding greywater use into multi family and commercial buildings. The Department of Environmental Quality has already drafted rules and design guidelines for greywater re use systems in all these applications. Existing staff would review systems proposed for new subdivisions in conjunction with review of all other wastewater system components. Strict permit requirements in Austin, Texas, led to issuance of only one residential graywater permit since 2010. A working group formed to streamline the permitting process, and in 2013, the city created new code that has eased the requirements, resulting in four more permits. In California, a push has been made in recent years to address greywater in connection with the State's greenhouse gas reduction goals (see AB 32). As a large amount of energy (electricity) is used for pumping, treating and transporting potable water within the state, water conservation has been identified as one of several ways California is seeking to reduce greenhouse gas emissions. In July 2009, the California Building Standards Commission (CBSC) approved the addition of Chapter 16A "Non potable Water Reuse Systems" to the 2007 California Plumbing Code. Emergency regulations allowing greywater reuse systems were subsequently filed with the California Secretary of State August 2009 and became effective immediately upon filing. Assembly Bill 371 (Goldberg 2006) and Senate Bill 283 (DeSaulnier 2009) directed the California Department of Water Resources (DWR), in consultation with the State Department of Health Services, to adopt and submit to the CBSC regulations for a State version of Appendix J (renamed Chapter 16 Part 2) of the Uniform Plumbing Code to provide design standards to safely plumb buildings with both potable and recycled water systems. November 2009 the CBSC unanimously voted to approve the California Dual Plumbing Code that establishes statewide standards for potable and recycled water plumbing systems in commercial, retail and office buildings, theaters, auditoriums, condominiums, schools, hotels, apartments, barracks, dormitories, jails, prisons and reformatories. In addition, the California Department of Housing and Community Development has greywater standards and DWR has also proposed dual plumbing design standards. In Arizona, greywater is defined as water with a BOD5 less than 380 mg/L, TSS<430 and the Fats, Oil, and Grease (FOG) content should be less than 75 mg/L. The Arizona water has issued advice that people should avoid direct contact with greywater. Most greywater use is by underground drip irrigation since surface irrigation is not permitted. There are three types of use in Arizona: up to a quota of 400 gpd per family (close to 1500 L per day) no permission is required for greywater use, between 400 and 3000 gpd (1500 and 11,355 L per day, respectively) permission is required and above 3000 gpd (>11,355 L per day) it is considered as conventional wastewater venture. Other limitations include restrictions on contact, restrictions on use on herbaceous food plants, exclusion of hazardous materials and effective separation from surface water run off. The Uniform Plumbing Code, adopted in some U. S. jurisdictions, prohibits gray water use indoors.

Великобритания

В Великобритании рециркуляция серой воды встречается относительно редко, в основном из-за низкой финансовой стоимости и незначительного воздействия на окружающую среду централизованного водоснабжения. Системы рециркуляции серой воды должны соответствовать стандарту BS8525 и правилам водоснабжения (Water Supply (Water Fittings) Regulations), чтобы избежать рисков для здоровья. Серая вода из домов, подключенных к единой канализационной сети, может быть повторно использована на территории для полива декоративных растений, садов и газонов, а также для смыва в туалетах. Варианты повторного использования включают горизонтальные фильтрующие плантации (HFRB), вертикальные фильтрующие плантации (VFRB), системы рециркуляции воды для зеленых крыш (GROW), мембранные биореакторы (MBR) и мембранные химические реакторы (MCR).

Канада

Хотя Канада богата водными ресурсами, в центральной части страны зимой наступает сильный мороз, а некоторые лета бывают засушливыми. В отдельных районах в сухой сезон действуют ограничения на полив, часть воды необходимо доставлять из внешних источников, либо затраты на месте высоки. В настоящее время стандарты повторного использования серой воды не так строги, как в других странах. Health Canada опубликовала рекомендации по использованию серой воды для смыва в туалетах, а строительные нормы Британской Колумбии предусматривают подземное орошение серой водой. В Альберте действует правило: "Очищенные сточные воды из любого источника не могут использоваться в бытовых целях, если они не одобрены и не соответствуют требованиям к качеству воды и мониторингу, установленным местными органами власти". В Саскачеване серая вода также рассматривается как сточная.

Австралия

Серая вода из одного загрязненного источника может быть повторно использована на месте для полива декоративных садов и газонов, смыва туалетов и стирки, в зависимости от типа серой воды и степени ее очистки. Некоторые люди разумно используют отфильтрованную воду, но другие поступают еще хуже (не подвергая ее никакой обработке), например, купаются в ванне или просто выливают воду после стирки на газон, где дети и домашние животные могут подвергнуться прямому воздействию. Департамент здравоохранения и социальных служб (DHCS) уделяет основное внимание защите здоровья населения и принимает меры для контроля и минимизации рисков для здоровья населения, связанных с повторным использованием серой воды.

Кипр

Правительство Кипра внедрило четыре программы субсидирования для экономии воды: бурение скважин, бурение скважин с установкой санузлов, установка систем циркуляции горячей воды и установка систем рециркуляции серой воды.

Иордания

Акцент на использовании сточных серых вод в Иордании обусловлен двумя основными целями: сохранением водных ресурсов и социально-экономическими аспектами. Амманская исламская сеть развития и управления водными ресурсами (INWRDAM) в Иордании продвигала исследования по повторному использованию сточных серых вод. В настоящее время исследования в области повторного использования сточных серых вод в Иордании финансируются главным образом Международным центром исследований развития (IDRC) в Оттаве, Канада, для установки и эксплуатации систем повторного использования сточных серых вод, основанных на создании небольших искусственных водно-болотных систем в частных домах. Стоимость такой системы составляет около 500 долларов США на домохозяйство.