123136 (Зовнішні каналізаційні системи)

1. Системи та схеми каналізації

1.1 Види стічних вод

Вода, що була використана для різних потреб в побуті або на виробництві і отримала при цьому додаткові домішки (забруднення), які змінили її хімічний склад або фізичні якості, називається стічною водою. До стічних вод відносять також атмосферні води, які відводяться з території населених пунктів та промислових підприємств.

Забруднення стічних вод можуть бути мінеральними і органічними. До мінеральних забруднень відносять пісок, глину, шлак, розчини мінеральних солей, кислот та лугів. Органічні забруднення бувають рослинного і тваринного походження. Забруднення рослинного походження містять залишки рослин, плодів, злаків, овочів, паперу. З хімічної точки зору в цих забрудненнях в основному міститься вуглець у вигляді клітковини. Органічні забруднення тваринного походження містять фізіологічні відходи людей та тварин, жирові речовини, органічні кислоти та інше. Основним хімічним елементом цих забруднень є азот у вигляді білкових речовин. Стічні води, крім вуглецю та азоту, містять фосфор, калій, сірку, натрій та інші хімічні сполуки.

Виділяють також так звані бактеріальні та біологічні забруднення, які в стічних водах представлені різними бактеріями, дріжджовими та пліснявими грибками, дрібними водоростями.

За фізичним станом забруднення, що містяться в стічних водах, можуть бути у вигляді розчину, колоїдів, суспензії та нерозчинених домішок. В залежності від розмірів частинок, їх питомої ваги та швидкості руху стічних вод, нерозчинені речовини можуть спливати на поверхню, знаходитись в завислому стані у воді та осідати на дно. Ступінь забруднення стічних вод оцінюється концентрацією, тобто масою домішок в одиниці об'єму в мг/л або г/м³.

За походженням та характером забруднень всі стічні води поділяють на побутові (господарсько-фекальні), виробничі та атмосферні. До побутових відносяться води від кухонь, туалетних кімнат, душових, лазень, пралень, їдалень, лікарень, а також господарські води, які утворюються від миття приміщень. Вони надходять як від житлових і громадських будинків, так і від побутових приміщень промислових підприємств. За природою забруднень стічні води можуть бути фекальними, які надходять з туалетів і забруднені в основному фізіологічними відходами життєдіяльності людини, та господарськими, які забруднені різного роду побутовими відходами.

Склад побутових стічних вод відносно постійний і характеризується в основному органічними забрудненнями (біля 60%) в нерозчиненому, колоїдному та розчиненому стані, а також різними бактеріями і мікроорганізмами, в тому числі і патогенними.

Виробничі стічні води утворюються в технологічних процесах виробництва. Склад і концентрація забруднень виробничих стічних вод дуже різноманітні і залежать від виду та технології виробництва, вихідної сировини і різних компонентів, які присутні в технологічному процесі. Виробничі стічні води можуть мати, органічні, мінеральні, радіоактивні домішки, а також отруйні та шкідливі речовини. Виділяють забруднені та умовно чисті виробничі стічні води. Прикладом умовно чистих стічних вод може бути вода, яка використовувалась для охолодження в теплообмінних апаратах.

Атмосферні стічні води утворюються від випадання дощу або розтавання снігу і містять в основному мінеральні і в меншій кількості органічні забруднення. Атмосферні стічні води, які утворюються на території промислових підприємств, містять відходи і покидьки відповідних виробництв. Відведення і знешкодження атмосферних стічних вод також входить в задачу каналізації. При цьому слід відзначити велику нерівномірність надходження цих вод. В суху погоду вони відсутні, а під час зливи їх кількість буває значною.

Склад стічних вод вивчають з метою найбільш раціонального визначення таких умов та обставин:

а) вибір способу очищення стічних вод;

б) можливість утилізації цінних речовин, що містяться в стічних водах та осаді (жири, добрива та інше);

в) можливість використання очищених стічних вод як джерела технічного водопостачання;

г) визначення матеріалів труб та каналів, якими буде відводитись стічна рідина і передбачення заходів запобігання впливу на них стічних вод.

1.2 Основні елементи каналізації населеного пункту. Системи та схеми каналізації

Забезпечення належного санітарного стану населених пунктів та промислових підприємств можливе тільки при організованому зборі та своєчасному видаленні за межі їх території стічних вод з наступним очищенням і знезаражуванням.

Каналізація населеного пункту – це комплекс інженерних споруд та обладнання, які призначені для прийому та транспортування стічних вод до очисних споруд. План об'єкту, що каналізується, з нанесеними на ньому елементами системи каналізації називається схемою каналізації. Схема каналізації населеного пункту складається з таких основних елементів: внутрішнього каналізаційного обладнання будівель та споруд, дворової та вуличної каналізаційної мережі, колекторів, каналізаційних насосних станцій і напірних трубопроводів, очисних споруд та випусків очищених стічних вод у водоймище.

Внутрішнє каналізаційне обладнання призначене для прийому стічних вод і відведення їх за межі будинку. В житлових та громадських будинках приймачами стічних вод є санітарні прилади. На промислових підприємствах для прийому стічних вод можуть використовуватись спеціальні приймачі у вигляді воронок, трапів, лотків, які встановлюють безпосередньо біля апаратів та технологічного обладнання.

Вуличні каналізаційні мережі – це система підземних трубопроводів, які приймають стічні води від дворових (квартальних) мереж і призначені для транспортування стічних вод в межах населеного пункту. Каналізаційні мережі будують переважно самопливними, прокладаючи їх відповідно до рельєфу місцевості. При цьому територія поділяється на басейни каналізування. Басейном каналізування називають частину території, що каналізується і яка обмежена водорозділами.

Каналізаційні мережі, призначені для відведення атмосферних вод, називають дощовими мережами або водостоками; мережі, призначені для відведення побутових вод, – побутовими; мережі для відведення виробничих стічних вод – виробничими. Влаштовують також мережі для спільного відведення різних видів стічних вод (побутово-виробничі, виробничо-дощові тощо).

Вуличні каналізаційні мережі в межах кожного басейну об'єднуються одним або декількома колекторами. Колектором називають каналізаційний трубопровід, який збирає стічні води з двох або декількох вуличних мереж.

При значних заглибленнях самопливних каналізаційних трубопроводів влаштовують насосні станції підйому та перекачування стічних вод. Каналізаційні насосні станції розділяють на місцеві, районні та головні. Місцеві насосні станції служать для перекачування стічних вод від одного або декількох будинків, районні – для перекачування стічних вод районів та басейнів. Головні насосні станції перекачують всі стічні води на очисні споруди.

Очисними називають споруди, які призначені для очищення та знезаражування стічних вод і переробки їх осаду. Склад очисних споруд може бути різним і залежить від методу очищення та виду стічних вод. Очисні споруди розташовують нижче за течією річки відносно населеного пункту або підприємства, що каналізується. Після очищення та знезаражування стічні води через спеціальні пристрої, які називають випусками, скидають у водоймище.

Залежно від того, як відводяться окремі види стічних вод – разом чи окремо – системи каналізації розділяють на загальносплавні, роздільні (повна або неповна) та напівроздільні. Тип системи каналізації міста вибирають на основі порівняння техніко-економічних та санітарно-гігієнічних показників.

При загальносплавній системі каналізації (мал. 2.1а) всі види стічних вод відводяться до очисних споруд по єдиній мережі.

Роздільною називається система каналізації, при якій окремі види стічних вод з забрудненнями різного характеру відводяться самостійними каналізаційними мережами (мал. 2.16). Роздільні системи каналізації в свою чергу поділяються на повні та неповні. Повна роздільна система каналізації передбачає не менше двох мереж: одну – для прийому і відводу побутових і близьких до них за складом виробничих стічних вод на очисні споруди; другу – для прийому і скиду у водоймище атмосферних та умовно чистих виробничих стічних вод. Неповна роздільна система передбачає відвід побутових стічних вод закритою мережею на очисні споруди і неорганізований відвід у водоймище атмосферних вод. Таке рішення зменшує одночасні капітальні витрати і дозволяє у майбутньому з добудовою мереж переходити до повної роздільної системи каналізації, яка з санітарної точки зору є достатньо надійною.

Напівроздільною (мал. 1 в) називається така система каналізації, при якій в місцях перетину самостійних каналізаційних мереж для відводу різних видів стічних вод встановлюють водоскидні камери, які дозволяють перепускати найбільш забруднені дощові води при малих витратах в побутову мережу і відводити їх по загальному колектору на очисні споруди, а при зливах – скидати порівняно чисті дощові води безпосередньо у водоймище.

В нашій країні переважно застосовують неповну роздільну систему каналізації як першу чергу будівництва. Взагалі систему каналізації вибирають з урахуванням місцевих умов, техніко-економічних показників та санітарно-гігієнічних вимог. В санітарному відношенні найбільш доцільною є загальносплавна система каналізації, при якій всі стічні води підлягають очищенню. Однак ця система вимагає значних капітальних та експлуатаційних витрат, оскільки суттєво збільшуються розміри очисних споруд, комунікацій та потужність обладнання. Крім того, на повну потужність ці споруди працюють тільки під час великих злив при надходженні всієї маси атмосферних вод на очисні споруди. Для зменшення вартості загальносплавної мережі на колекторах вздовж водоймищ встановлюють зливоспуски, за допомогою яких під час значних злив основну масу атмосферних вод скидають в водоймище без очищення. Таке рішення знижує санітарну надійність загальносплавної системи каналізації і допускає потрапляння розбавлених, але неочищених побутових стічних вод у водоймище. Дещо вищу надійність з санітарної точки зору має напівроздільна система каналізації. В цьому випадку неочищені стічні води не потрапляють у водоймище, але вартість цієї системи не нижча загальносплавної, що обумовило обмежене поширення напівроздільної системи каналізації.

Мал. 1. Системи каналізації:

а) загальносплавна; б) повна роздільна; в) напівроздільна; г) водоскидна камера:

1 – колектори побутово-виробничої мережі; 2 – зливоспуски; 3 – дощова мережа;

4 – водоскидні камери; 5 – насосна станція; 6 – очисні споруди

У всіх випадках вибір системи каналізації населеного пункту повинен бути обґрунтованим техніко-економічними розрахунками з врахуванням санітарно-гігієнічних вимог та перспектив розвитку населеного пункту.

При виборі системи каналізації на промислових підприємствах враховують: кількість і склад виробничих стічних вод, можливість використання виробничих стічних вод в оборотному та послідовному водопостачанні, можливість утилізації цінних речовин та доцільність об'єднання з системою каналізації населеного пункту, вимог до скиду виробничих стічних вод у водоймища. Каналізацію промислових підприємств, як правило, передбачають за повною роздільною схемою. Виробничі стічні води можуть бути відведені в міську каналізацію, але при цьому вони не повинні:

порушувати роботу каналізаційних мереж та споруд;

містити речовини, які здатні засмічувати труби каналізаційної або відкладатися на стінах труб;

виявляти руйнівний вплив на матеріали труб та елементи споруд іміпізації;

містити горючі домішки та розчинні речовини, які здатні орювати вибухонебезпечні і токсичні гази в каналізаційних жах та спорудах;

містити шкідливі речовини в концентраціях, які порушують роботу очисних споруд або перешкоджають використанню вод в системах п-нічного водопостачання чи скиду в водні об'єкти (з урахуванням офіжтивності очищення).

Вимоги до стічних вод, що скидаються в міську каналізаційну їжу, нормуються і наведені в «Технічних умовах на якість та режим і кидання стічних вод промислових підприємств в комунальну систему і імалізації населених пунктів», які затверджені Мінжитлокомунгоспом країни (наказ № від 21.05.90 р).

Схеми каналізаційних мереж населених пунктів вирішуються на «нові генплану з врахуванням рельєфу місцевості, фунтових умов, розташування водоймищ, а також поетапного розвитку каналізації. Оскільки зустрічається значна різноманітність місцевих умов, то важко запропонувати типові схеми каналізації населених пунктів.

Мал. 2. Схеми каналізаційних мереж:

а) перпендикулярна; б) перехоплююча; в) паралельна; г) радіальна; д) зонна: 1 – колектори басейнів каналізування; 2 – межі басейнів каналізування; 3 – очисні споруди

2. Зовнішні каналізаційні мережі

2.1 Труби, колектори та колодязі на каналізаційній мережі

До матеріалу труб, колекторів та їх з'єднань висувають ряд вимог: сприймання навантаження від ваги фунту та транспорту без деформації, стійкість проти корозії та механічного стирання, гладка поверхня, водонепроникність, не допускання просочування чистих вод в ґрунт (ексфільтрація) і фунтових вод в мережу (інфільтрація). Цим вимогам відповідають керамічні, бетонні, небетонні, азбестоцементні, металеві та пластмасові труби.

Керамічні труби (мал. З а) використовуються для влаштування шкірних каналізаційних мереж; їх виготовляють круглого перерізу І розтрубами, внутрішнім діаметром 150–600 мм, довжиною 800–100 мм При з'єднанні керамічних труб гладкий кінець однієї труби. В якості ущільнюючого матеріалу рекомендується застосовувати гумові кільця, просмолене конопляне або канат, асфальтову мастику, азбестоцемент, цемент.

Мал. 3. Каналізаційні труби:

а) керамічна; б) бетонна безнапірна розтрубна; в) залізобетонна з гладкими кінцями

Чавунні та сталеві труби застосовують переважно для напірних каналізаційних ліній. Для зовнішньої безнапірної каналізаційної мережі сталеві труби застосовують лише там, де ставляться підвищені вимоги до герметичності, наприклад, при перетині із залізницями, автомагістралями, водяними перепонами. З'єднання металевих труб – зварні, розтрубні або фланцеві. При прокладанні самопливних каналізаційних мереж також використовують труби із синтетичних матеріалів (вініпласт, поліетилен та інші).

Колектори побутової, виробничої, загальносплавної та дощової каналізації великого розміру можуть в поперечному перерізі бути круглими, прямокутними або іншої форми. Труби та канали каналізаційної мережі повинні задовольняти гідравлічні, статичні, економічні та експлуатаційні вимоги.