В целях повторного использования сточных вод в масштабах одного здания или микрорайона их удобнее разделить на менее и более загрязненные. Для этого предложена интуитивно понятная классификация стоков по условным цветам: «серый», «черный», «желтый», «коричневый». Каждый из этих бытовых стоков имеет особенности своего формирования, химического состава и вариантов утилизации.
Бытовые сточные воды обычно разделяют на следующие виды:
- «серый» сток – бытовой сток без фекалий и урины;
- «черный» сток – фекалии с водой от смыва унитаза и уриной, а также стоки с пищевыми отходами;
- «желтый» сток – урина с водой от смыва или без нее;
- «коричневый» сток – фекалии с водой от смыва унитаза без урины.
Эти потоки существенно отличаются по своему объему и составу: так «желтый» сток богат биогенными элементами – азотом, фосфором и калием, а в «серый» сток суммарно может попадать существенная часть всех органических веществ (ХПК).
Разделение между «серым» и «черным» стоками является предметом дискуссии – в одних случаях все сточные воды, за исключением смыва унитазов, относят к «серому» стоку, в других случаях в «черный» сток направляют воду из кухни: от мойки и посудомоечной машины. Исследования, проведенные ООО «ВТ Эксперт» для ФАУ «ФЦС», показали, что сточные воды после стиральной машины нежелательно направлять в «серый» сток. Очевидно, если перед нами не стоит задача использовать повторно как можно большее количество воды, а просто сократить потребление свежей воды, тем самым уменьшив затраты на нее, то наиболее экономически выгодным решением будет отобрать менее загрязненные сточные воды, осуществить их минимальную очистку и направить на нужды, не предъявляющие высоких требований к качеству воды.
Подход, основанный на разумном разделении и сборе сточных вод, максимальном извлечении из них полезных веществ и энергии, организации оборота сточных вод, называется ресурсо-ориентированной санитарией или устойчивой санитарией.
Обычно предлагаются следующие пути организации (полу)замкнутых систем водопользования:
1. Мы разделяем сточные воды на два потока: «черный» и «серый» стоки. «Черный» сток после обработки и компостирования используется в сельскохозяйственных целях, как удобрение, также возможно получение биогаза, а «серый» сток, прошедший некую очистку, используется в дальнейшем для смывания туалетов, орошения и т.д.
2. Мы отделяем только мочу («желтый» сток) от сточных вод и используем ее в сельскохозяйственных целях. Основной поток обрабатывается обычным способом, при этом из него также можно выделять органические удобрения и/или биогаз. Для реализации последней схемы нужны санитарные приборы для отделения мочи.
Во всех схемах ресурсо-ориентированная санитария предполагает также сбор и использование дождевых вод как важного ресурса условно чистой воды.
Один из самых известных и масштабных проектов воплощения описанного подхода, который реализовывался с середины 1990-х годов, – это эко-район Хаммарбю Хестад в Стокгольме. В районе проживает около 35 тысяч жителей. Помимо различных урбанистических, экологических, энергетических и социальных инноваций в нем были внедрены принципы ресурсо-ориентированной санитарии – сбор дождевых вод, разделение стоков, производство биогаза из сточных вод.
В качестве второго примера можно привести здание библиотеки и общественного центра Grove на западе Австралия, сооруженное в 2011 году по принципам «зеленого» строительства. Помимо прочих особенностей здесь реализовано разделение стока на «серый», «коричневый» и «желтый», сбор дождевой воды. Пример интересен тем, что в течение первых двух лет эксплуатации большинство систем периодически переставали работать или работали со сбоями из-за разного рода технических проблем, и в библиотеке были вынуждены использовать водопроводную воду вместо оборотной или дождевой и сбрасывать стоки напрямую в канализацию, что в конечном итоге свело на нет экономические преимущества проекта. Главный вывод, который был сделан на основе изучения опыта эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения центра Grove таков: при проектировании и технико-экономическом обосновании подобных сложных систем необходимо учитывать высокую трудоемкость и стоимость эксплуатации и потенциального ремонта.
Важный момент, который часто упускают из виду, рассматривая масштабное внедрение оборотных систем на действующих объектах и в сложившейся застройке, – это существенное снижение расхода сточных вод, что может негативно отразиться на гидравлический режим течения в канализационных трубах. Снижение расхода, и, следовательно, скорости потока и наполнения может вызвать увеличение засоряемости наружных водоотводящих сетей. Кроме того, меры по экономии воды вкупе с ее оборотом вызывают повышение концентраций загрязнений в сточной воде, что потребует внесения определенных изменений в технологический режим работы канализационных очистных сооружений.