Допустимое содержание биогенных элементов (азота, фосфора и калия) в сточной воде при проектировании систем орошения определяется в зависимости от величины внесения их с оросительной нормой и не должно превышать выноса этих элементов планируемым урожаем с учетом всех видов потерь. То есть биогенные элементы не считаются загрязнителями до тех пор, пока не нарушают природный баланс (вписываются в природные циклы) и не начинают накапливаться в почве сверх установленного предела. Этот принцип очень важен для правильного выбора критерия «достаточности очистки».
Величина внесения микроэлементов (то есть тех веществ, которые в стоке называются тяжелыми металлами) с оросительной нормой не должна превышать 0,7–0,8 ПДК для почвы. Бытовые сточные воды, прошедшие полную биологическую очистку на аэрационных сооружениях, по удобрительной ценности отнесены данным документом к группе с низкой удобрительной ценностью, то есть требуют при использовании для полива внесения минеральных и органических удобрений в количестве, вносимом при обычном орошении. Потребность сельскохозяйственных культур в удобрениях определяется нормативным (балансово-расчетным) методом на основе агрохимического обследования почв.
Бытовые сточные воды, прошедшие очистку в септиках, в соответствии с санитарными нормами, могут использоваться для внутрипочвенного орошения древесно-кустарниковых насаждений, технических и декоративных культур без ограничений.
Полив такими сточными водами улучшает водно-физические и физико-химические свойства почвы. Высокая водопроницаемость и фильтрационная способность легких песчаных почв в результате многолетнего орошения сточными водами снижаются, накапливается гумус (в результате закрепления органического вещества), капиллярная влагоемкость увеличивается. Образующиеся водопрочные агрегаты увеличивают гидрофильность и способность почвы лучше поглощать воду и питательные вещества.
Накопление гумуса, азота, фосфора и калия в почве при орошении сточными водами — один из главных показателей благоприятного влияния этих вод. Содержание указанных элементов увеличивается благодаря присутствию в сточных водах большого количества биогенных веществ, которые задерживаются в почве, а затем гумифицируются или минерализуются микроорганизмами.
Большое значение для повышения показателей плодородия почв имеют и микроорганизмы, содержащиеся в огромном количестве в сточной воде. Попадая в почву, они развиваются и стимулируют развитие других почвенных групп микроорганизмов. Эти микроорганизмы способствуют минерализации и гумификации органического вещества сточных вод и превращению нерастворимых соединений в легкодоступные для растений формы. Биологическая активность и воздухопроницаемость почвы в связи с этим увеличиваются благодаря оптимальной влажности, повышению интенсивности образования свободных аминокислот, разрушению целлюлозы и увеличению нитрификационной способности почвы.
Полив сточными водами также увеличивает количество углекислоты в почве, что имеет большое значение для фотосинтеза сельскохозяйственных растений.
В случае использования для хозяйственно-питьевых целей грунтовых вод из колодцев или мелких скважин места размещения участков внутрипочвенного орошения сточными водами следует выбирать на удалении не менее 50 метров ниже по потоку грунтовых вод от источников водоснабжения.
На территории населенных пунктов и земельных участках индивидуального жилищного строительства, личного подсобного хозяйства, дачного строительства, садоводства и огородничества орошение зеленых насаждений сточными водами методом поверхностного полива и дождевания запрещается.
В ряде зарубежных стран, придерживающихся допустимых показателей качества сточных вод для поверхностного орошения, разработанных Всемирной организацией здравоохранения, перед подачей хозяйственно-бытовых стоков на орошение сточные воды проходят предварительную подготовку на сооружениях механической и биохимической очистки с последующей дополнительной очисткой в биологических прудах или на песчаных фильтрах.
Качество очистки вод в биопрудах, в соответствии с нормами Европейского Союза, должно составлять по БПК5 25 мг/л, по ХПК 125 мг/л (другие параметры не нормируются).
Вместе с тем даже такая очистка коммунальных стоков не обеспечивает полной безопасности их применения в сельскохозяйственных целях при поверхностном поливе. Российский СанПиН 2.1.7.573–96 разрешает поверхностный полив сточными водами для выращивания технических, зерновых, кормовых культур и древесно-кустарниковых насаждений. Культивирование на открытых земледельческих полях орошения овощных, в том числе картофеля, ягодных, фруктовых, бахчевых, салатных культур, запрещается.
В некоторых странах бытовые стоки используют для поверхностного полива цитрусовых, виноградников, некоторых видов овощей. Сбор урожая при этом проводят не ранее чем через две недели после последнего полива.
Орошение ведется по водопотреблению культур с учетом влажности и влагоемкости почвы. Оросительные и поливные нормы рассчитываются в каждом конкретном случае с учетом местных почвенно-климатических условий, технологии использования сточных вод, техники полива и особенностей выращиваемых культур.
К примеру, взрослому яблоневому саду площадью в 1 сотку требуется за сезон 35–70 кубических метров воды. Удивительно, но только 1–2 процента от этого количества растения усваивают для собственных нужд, а все остальное испаряют в атмосферу. Деревья и кустарники, подобно живым насосам, без устали качают воду из почвы в воздух. Основная масса воды расходуется растением на оптимизацию условий, необходимых для прохождения процессов транспирации и дыхания, и только малая часть используется на непосредственное образование органического вещества.
Обычный газон в теплый период года с одного квадратного метра в среднем испаряет до 200 г воды в час. Но и зимой растения тоже потребляют воду. Исследованиями установлено — взрослое дерево яблони теряет зимой ежедневно от 250 до 300 граммов воды. Несложно подсчитать, сколько это составит в месяц и в течение всей зимы. Здоровые деревья с неповрежденными тканями в состоянии обеспечить себя влагой, если температура не ниже минус 18 градусов Цельсия.
Известно, что поверхностный полив сопровождается значительными потерями воды, связанными с ее поверхностным стоком, просачиванием в нижние слои почвы, испарением и рядом других факторов. Растения потребляют при этом примерно треть оросительной воды, а две трети теряются. СНиП не учитывает эти потери, ориентируясь только на норму потребления воды растениями.
Чтобы донести воду до корней растений с минимальными потерями, идеально подходит внутрипочвенное капельное орошение. Для него необходимо иметь постоянную распределительную сеть, позволяющую осуществлять непрерывный дозированный полив ограниченной части почвенной поверхности, без поверхностного стока и фильтрации воды в глубинные слои почвы. Капельное орошение позволяет поддерживать влажность корнеобитаемого слоя во время всего вегетационного периода на оптимальном уровне.
При использовании традиционных методов орошения временной разрыв между поливами обычно составляет от нескольких дней до двух недель и более. При этом влажность почвы при поливе избыточна, а перед следующим поливом недостаточна. Система же капельного полива практически автоматизирована уже на стадии поступления сточных вод в канализацию. Зная количество ежедневно образующихся стоков и норму полива различных растений, легко рассчитать площадь участка, который может быть орошен стоками.
Правильно спроектированная система капельного орошения позволяет добиться максимально равномерного распределения сточной воды, богатой соединениями азота и фосфора, по всему участку, обеспечивая стандарт в развитии растений и сроках их созревания, что облегчает сбор урожая и снижает его потери. При капельном орошении не происходит намокания вегетативной массы и плодов растений, что имеет существенное значение (особенно у овощных культур) для предотвращения заболеваний и получения урожая высокого качества.
Этот способ является практически идеальным вариантом полива. Дозированная подача воды непосредственно в прикорневую зону растения не мешает корневой системе дышать. В результате в этом месте почва поддерживается в оптимально влажном состоянии. Такие системы предназначены для орошения деревьев, кустарников, отдельных цветников и плодово-ягодных растений. Внутрипочвенный способ полива наиболее эффективен на суглинистых и глинистых почвах.
Норму расхода оросительной воды (сточных вод) при таком способе полива следует принимать на 20–30% больше физиологической нормы растений. Очень грубо усредненную норму для расчета систем внутрипочвенного полива можно определить в диапазоне 4–7 литров в сутки на квадратный метр площади насаждений.
Чтобы полностью использовать на внутрипочвенный полив сточные воды одного отдельно стоящего жилого дома с пятью постоянными жителями, необходимо оборудовать устройствами такого полива от 140 до 250 квадратных метров участка. Нагрузку на оросительную сеть можно и увеличивать, но тогда следует говорить о полезном использовании 4–7 литров стоков на квадратный метр насаждений и об утилизации в грунт всего остального количества стока. Поскольку утилизация в грунт гораздо проще и дешевле решается на традиционных сооружениях почвенной фильтрации (поглощения) стоков, увеличение нагрузки на сооружения внутрипочвенного полива представляется нецелесообразным.
Однако в случае сезонного (летнего) проживания в загородном доме и при достаточно высоком уровне грунтовых вод, не позволяющем построить традиционные сооружения почвенной фильтрации, такое решение может стать отличной альтернативой поверхностному сбросу сточных вод в придорожную канаву.
Продающиеся в магазинах системы капельного полива предъявляют достаточно жесткие требования к содержанию в воде взвешенных веществ и не могут быть использованы для полива сточными водами. Такие системы необходимо проектировать индивидуально, внося необходимые изменения, связанные с наличием в стоках взвешенных частиц. При этом основные конструктивные особенности системы остаются неизменными, их можно почерпнуть в технических описаниях готовых систем, рассчитанных на водопроводную воду.
Методики технологического проектирования оросительных систем с использованием сточных вод, а также ряд практических рекомендаций по устройству таких систем можно почерпнуть в пособии к ВНТП 01–98 «Оросительные системы с использованием сточных вод и животноводческих стоков».
К примеру, при поливе многолетних культур перфорацию трубчатых подземных увлажнителей рекомендуется защищать от зарастания корнями растений фильтром из стеклоткани, капроновой ткани, полиэтиленовой пленкой или их комбинациями.
Значение пьезометрического напора при внутрипочвенном орошении необходимо устанавливать на уровне 0,5 м водного столба от оси увлажнителя.
Полное насыщение влагой почвы происходит обычно на расстоянии 5,0–7,5 см от увлажнителя. От этой зоны сточная вода перемещается главным образом за счет капиллярного движения. Гидростатический напор в увлажнителе способствует увлажнению верхних слоев почвы над увлажнителем и создает более интенсивное капиллярное движение. Давление в увлажнителе следует подбирать таким образом, чтобы поступающая из него в грунт вода хорошо увлажняла корневую систему растений, но не выходила на поверхность почвы и не просачивалась в глубокие горизонты.
Особое внимание при укладке увлажнителей следует обращать на тип почвы. На суглинистых почвах расстояние между трубками принимают большим, чем на почвах супесчаных. На расстояние между увлажнителями также большое влияние оказывают нормы полива: чем они больше, тем дальше друг от друга должны располагаться увлажнители. Для того чтобы выбрать необходимое для конкретного участка расстояние между увлажнителями, через несколько дней после полива рекомендуется раскопать землю в 2–3 местах по длине трубок. При этом визуально можно определить, правильно ли выбраны норма полива, глубина закладки увлажнителей и насколько далеко распространяется влага в глубину и в стороны. Величину поливной нормы также определяют по темным пятнам увлажненной почвы после полива, образующимся на поверхности земли там, где проложены увлажнители.
И все же при всей уникальности подпочвенного капельного полива возникает серьезная проблема по врастанию корней в трубки. Со временем корни проникают внутрь, заполняя все пространство трубки, и закрывают движение воды. Вся система перестает функционировать и ремонту не подлежит. Некоторые зарубежные производители для предотвращения этого явления добавляют в поливную воду микродозу гербицида — трефлана. Это вещество в количестве нескольких молекул постоянно выходит из капельниц и как бы «отпугивает» корневые волоски от трубки с водой. Но, сколько бы ни говорили разработчики этого способа, что трефлан безвреден для природы, вопрос использования или неиспользования гербицидов на своем участке каждый решает самостоятельно.
Начало смотри здесь