Инженерные системы водоотведения

Навигация Водоснабжение и водоотведение с элементами гидравлики ► Мои курсы ► Водоснабжение и водоотведение ► Тема 2 Водоотведение ► Водоотведение Водоотведение Водоотведение ЛЕКЦИЯ 2 Инженерные системы водоотведения Канализа́ция (от слова канал) – санитарно-технические сооружения и сети трубопроводов, предназначенные для сбора и удаления твёрдых и жидких продуктов жизнедеятельности человека, хозяйственно-бытовых и дождевых сточных вод, образующихся на территории населённых пунктов с целью их очистки от загрязнений и дальнейшего использования или возвращения в водоём. Является необходимым элементом современного городского и сельского хозяйства и частью системы водоснабжения и водоотведения городского хозяйства. Нарушение его работы может ухудшить санитарно-эпидемиологическую ситуацию в местности. Канализация заканчивается на входе в очистные сооружения или в месте сброса в окружающую среду. Также канализацией называют любую систему каналов, например, кабельная канализация служит для прокладки под землёй силовых (электрических), а также слаботочных (телекоммуникационных – медных или оптических) кабелей. Классификация По целям и месторасположению систему канализации можно разделить на три больших раздела: внутренняя канализация – система сбора стоков внутри зданий и сооружений и доставки их в систему наружной канализации; наружная канализация – система сбора стоков от зданий и сооружений и доставки их к сооружениям очистки либо к месту сброса в водоприёмник; система очистки стоков. По собираемым стокам канализация подразделяется на: хозяйственно-фекальную (бытовую) канализацию (обозначение К1); дождевую канализацию (обозначение К2); производственную канализацию (обозначение К3). Хозяйственно-фекальная (бытовая) канализация бывает: централизованная; автономная; Внутренняя канализация Внутренняя канализация зданий обычно имеет следующие элементы: водоприёмные приборы: раковины, ванны, унитазы, писсуары, биде, трапы, душевые кабины, водосборные воронки, производственное оборудование; система трубопроводов: вентиляционные стояки, выводимые на кровлю или вакуумные клапаны, подводки и коллекторы (горизонтальные трубопроводы), стояки (вертикальные трубопроводы), ревизии и прочистки, выпуски в наружную канализацию, запорная арматура на выпусках, звуковая изоляция; дополнительные элементы: системы подкачки стоков (например, канализационные установки), локальные системы очистки. Наружная канализация Наружные канализационные сети, как правило, являются самотёчными, прокладываются с уклоном по ходу стоков. Наружная канализация организуется по следующим системам: общесплавная – коллекторы принимают и дождевые, и хозяйственно-бытовые стоки; раздельная – существуют отдельные коллекторы для принятия дождевых и хозяйственнобытовых стоков; полураздельная – сети раздельно собирают дождевые и хозяйственно-бытовые стоки, доставляя их в общесплавной коллектор. Наружная канализация подразделяется на: внутридворовые сети; уличные сети; коллекторы. Элементами наружных сетей являются: трубопроводы; колодцы (смотровые, поворотные, перепадные и т. д.). Снабжены люками c крышками и скобами для спуска в них обслуживающего персонала; насосные станции подкачки; локальные очистные сооружения; септики; выпуски в водоприёмники. Материалы К материалам, применяемым в системах канализации, предъявляются повышенные требования из-за агрессивности среды переносимых стоков. Трубопроводы как правило применяют из следующих материалов: чугун; ПЭ (полиэтилен); ПП (полипропилен); ПВХ (поливинилхлорид); НПВХ (поливинилхлорид непластифицированный); стеклопластиковый стекловолокном); (на основе полиэфирных или эпоксидных смол армированные железобетон (на наружных сетях диаметром от 150 мм) – используется в основном для коллекторов больших диаметров. Реже используются: стеклянные, деревянные, керамические, асбестоцементные трубы. Современные дренажные и канализационные трубопроводы изготавливают из пластика, стали, чугуна или свинца. Колодцы различного назначения сооружаются из сборного или монолитного железобетона, различных прочных пластмасс. Проблемы Инфраструктура канализационной системы часто снижает уровень грунтовых вод в районах (особенно в густонаселенных), где дождевая вода (с крыш домов) напрямую попадает в систему, а не впитывается почвой. В некоторых районах это привело к значительному снижению уровня грунтовых вод. Например, в Бельгии уровень грунтовых вод снизился на 100 м. Пресная вода, которая накапливается системой, затем направляется в море. Виды канализации и их систем Существует три основных вида канализационных систем: промышленная система канализации, которая предназначена для сбора и очистки сточных вод на производстве; ливневая канализация служит для отвода сточных вод, которые образовались вследствие атмосферных осадков; хозяйственно-бытовая система, которая бывает централизованной (для целого населенного пункта) и автономной (для одного или нескольких частных домов). Помимо этого, все вышеперечисленные виды систем канализации подразделяются на внутренние и наружные. Внутренняя система – комплекс устройств и трубопроводов сантехники бытового назначения, которые смонтированы внутри частного дома. Наружная канализация включает в себя трубы, насосные станции и очистные сооружения, то есть то, что расположено за стенами здания. Наружная система канализации, в свою очередь, подразделяется на: общесплавную систему, где хозяйственные, бытовые и дождевые воды отводятся вместе; раздельную систему, в которой дождевые потоки выводятся отдельно от хозяйственных стоков; полураздельную систему – в ней вывод сточных вод происходит раздельно, а затем все виды стоков соединяются в одном коллекторе очистки. Типы канализации, используемые в загородных домах или дачах, редко оборудуются централизованной системой сбора, хранения и удаления сточных вод и отходов. Поэтому используются автономные виды отвода стоков: выгребная яма является самым дешевым типом канализации, но крайне неудобна в эксплуатации и очистке; биологический туалет – удобный вариант для маленьких дач, в большом доме практически не используется; септик является наиболее приемлемым вариантом по цене и затратам на обслуживание; фильтры и канализационные установки предназначены для очистки сточных вод с помощью биологических средств. Также виды канализации отличаются по способу отведения сточных вод – самотечная система и с помощью насосов. Использование канализации дренажного типа оправдано на участках местности с глубоким залеганием грунтовых вод. Принцип ее работы состоит в том, что выгребная яма строится глубокой, а дно состоит из естественного фильтра. В его качестве используются уложенные поочередно слои гравия и песка. Сточная вода, проходя через этот фильтр, очищается, а затем уходит в почву. Не рекомендуется использовать в дренажной системе сточные воды с унитаза. Лучше всего данный тип канализации применять для ванной, душевых кабин и бань. Другой вариант дренажной канализации предназначен для сбора и отведения лишней воды с участка частного дома. В землю закапывают трубы с отверстиями, через которые поступает влага. Затем излишки воды сливаются в колодцы, выгребные ямы или септики. Таким простым способом регулируется уровень воды в почве. Также эта система применяется для сбора дождевой и талой воды. Трубы следует использовать пластиковые, так как металлические трубы в земле долго не прослужат, да и они намного дороже. Автономные системы канализации При строительстве автономных систем отведения сточных вод в загородных домах широко применяется самотечная канализация. Принцип ее работы заключается в естественном движении стоков под действием силы тяжести. Трубы необходимо укладывать с небольшим уклоном. Подобная система недорога в строительстве, эксплуатации и обслуживании. Ее использование удобно, не надо для отвода вод использовать дополнительную энергию. Уровень наклона труб прямо зависит от их размера и диаметра. Оптимальный наклон должен составлять примерно от 1,5 до 3 см/пог. м трубы. При меньшем наклоне движение сточных вод будет затруднено, могут возникать заторы и пробки. Перед строительством устройства отвода сточных вод необходимо провести гидравлический расчет канализационной сети. Определяются: диаметр сливных труб; уклон трубопровода; скорость и степень наполнения накопительной емкости. Одним из видов автономной канализации является напорная система. В ней применяются канализационные установки, которые используются в местах, где уровень накопительной системы выше, чем потребители воды частного дома. Системы канализации Систему и схему канализации выбирают как комплекс инженерных сооружений для надежного и длительного обслуживания жилых, производственных и сельскохозяйственных объектов с учетом принятой системы водоснабжения, рационального использования водных ресурсов, санитарно-гигиенических и технико-экономических требований. При выборе системы канализации населенных пунктов в первую очередь необходимо установить схему отведения и определить места выпуска дождевых вод. Выпуск дождевых вод при выборе любой системы канализации не допускается в поверхностные водотоки, протекающие3в пределах населенных мест при скоростях течения в них меньше 0,05 м/с и расходах до 1 м /с; в водоемы в местах, отведенных для пляжей, в непроточные водоемы, в пруды, озёра, в рыбные пруды (без специального согласования), в замкнутые лощины и низины, подверженные заболачиванию, в размываемые овраги, если не предусмотрено укрепление их русла и берегов. Выпуск дождевых вод в заболоченные поймы не рекомендуется. При выборе системы и схемы канализации руководствуются следующими рекомендациями: Полную раздельную систему канализации следует принимать для крупных и благоустроенных городов и промышленных предприятий: а) при возможности сброса всех дождевых вод в поверхностные водные протоки; б) при необходимости по условиям рельефа местности устройства более трех районных насосных станций; в) при расчетной интенсивности дождя продолжительностью 20 мин более 80 л/с на 1 га; г) при необходимости полной биологической очистки сточных вод. Неполную раздельную систему канализации целесообразно устраивать в городах и поселках городского и сельского типов, где применение такой системы совместимо с общим уровнем благоустройства, или допускать ее как первую очередь строительства раздельной системы канализации. Полураздельную систему канализации целесообразно принимать: а) для городов с числом жителей более 50 тыс.; б) при маловодных или непроточных внутригородских водоемах и водных протоках; в) для районов акваторий, используемых для купания и водного спорта; г) при повышенных требованиях к защите водоемов от загрязнения дождевыми и талыми водами. Общесплавную систему канализации применяют для городов с многоэтажной застройкой: а) при наличии на территории канализования или вблизи нее мощных водных протоков, допускающих прием дождевых и поливочных вод; б) при ограниченном количестве районных насосных станций с небольшой высотой подъема сточных вод; в) при расчетной интенсивности дождя продолжительностью 20 мин менее 80 л/с на 1 га. Комбинированная система объединяет элементы общесплавной и полной раздельной систем канализации. Ее целесообразно применять при реконструкции и расширении канализации в крупных городах (с населением более 100 тыс. человек), отдельные районы которых отличаются между собой характером застройки, степенью благоустройства, рельефом и другими местными условиями. Комбинированные системы применены в Ленинграде, Одессе, Риге и других городах. В зарубежных странах они составляют 33–34% всех систем. Большинство крупных городов мира канализовано по общесплавной или по комбинированной системе. Канализование промышленных предприятий следует осуществлять, как правило, по полной раздельной системе. В системе дождевой канализации предусматривают возможность отведения наиболее загрязненной части дождевых и талых вод на очистку. На территориях промышленных предприятий могут предусматриваться сети бытовой, производственной (загрязненных вод), дождевой и производственно-дождевой (незагрязненных производственных вод) канализаций, а также специальные производственные сети для отведения кислых, щелочных, шламовых и других сточных вод. При разработке схем канализации для любой принятой системы необходимо учитывать местные условия и возможность использования существующих сооружений канализации. При разработке любой схемы канализации должны учитываться: а) количество и концентрация сточных вод всех категорий как на первую очередь строительства, так и на расчетные сроки развития обслуживаемого канализацией района; б) возможность уменьшения количества и концентрации загрязненных производственных сточных вод за счет применения рациональных технологических процессов, частичного или полного водооборота и повторного использования очищенных производственных и бытовых сточных вод в системах производственного водоснабжения на том же или на соседних промышленных предприятиях; в) целесообразность извлечения и использования ценных примесей, содержащихся в производственных сточных водах; г) целесообразность совместной очистки бытовых и производственных загрязненных вод, а также совместного отведения и использования незагрязненных производственных сточных вод; д) возможность полного или частичного объединения сетей для бытовых, производственных и атмосферных сточных вод; е) ориентировочный прогноз качества воды в местах водопользования и водопотребления с учетом сброса очищенных и дождевых сточных вод от всех расположенных выше объектов. Сточные воды, не загрязняющиеся в процессе производства, как правило, должны использоваться в системах оборотного водоснабжения. В отдельных случаях при невозможности и нецелесообразности возврата воды в производство сточные воды могут быть направлены в водоем вместе с дождевыми водами, если это не противоречит «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Правилам санитарной охраны прибрежных районов морей», или использованы для орошения сельскохозяйственных земель. Выбор системы и схемы канализации во всех случаях должен производиться с учетом санитарно-гигиенических требований и технико-экономических расчетов для всего комплекса сооружений, включая наружные сети, насосные станции и очистные сооружения. Сточные воды Сто́чные во́ды – атмосферные воды и осадки, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зеленых насаждений и улиц, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека. Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам: по источнику происхождения: производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах производств), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации; бытовые (хозяйственно-бытовые) сточные воды (образующиеся в результате бытовой жизнедеятельности человека), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации; поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые – образующиеся при таянии снега, льда, града) отводятся, как правило, через систему ливневой канализации. Также могут называться «ливневые стоки». Производственные сточные воды, в отличие от атмосферных и бытовых, не имеют постоянного состава и могут быть разделены: по составу загрязнителей на: грязнённые по преимуществу минеральными примесями; грязнённые по преимуществу органическими примесями; грязнённые как минеральными, так и органическими примесями; по концентрации загрязняющих веществ: або-загрязненные (с содержанием примесей 1–500 мг/л); едне-загрязненные (с содержанием примесей 500–5000 мг/л); льно-загрязненные (с содержанием примесей 5000–30000 мг/л); пасные (с содержанием примесей более 30000 мг/л); по свойствам загрязнителей; по кислотности: неагрессивные (pH = 6,5–8); слабоагрессивные (слабощелочные – pH = 8–9 и слабокислые – pH = 6–6,5); сильноагрессивные (сильнощелочные – pH>9 и сильнокислые – pH<6); по токсическому действию и действию загрязнителей на водные объекты: содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние водоёма (например, на скорость процессов самоочищения); содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства (вкус, запах и др.); содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в водоёмах животных и растений. В составе сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей: консервативные, то есть такие, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (примеры таких загрязнителей – соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды) и неконсервативные, то есть такие, которые могут в том числе подвергаться процессам самоочищения водоёмов. В состав сточных вод входят как неорганические (частицы грунта, руды и пустой породы, шлака, неорганические соли, кислоты, щёлочи); так и органические (нефтепродукты, органические кислоты), в том числе биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи, в том числе болезнетворные). Очистка сточных вод Очистка сточных вод – это разрушение или удаление из них загрязняющих веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов. Существует большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие группы по основным используемым принципам: физические – основаны на гравиметрических и фильтрационных методах разделения. Позволяют отделить нерастворимые твердые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых; химические – основаны на реакциях компонентов сточных вод с реагентами. Чаще всего химические методы используют для нормализации pH сточных вод или осаждения нерастворимых солей и гидроксидов тяжелых металлов, образующихся в результате реакции. При использовании в качестве реагентов перекисных или содержащих активный хлор соединений (например, озон и гипохлорит) достигают обеззараживания и осветления сточных вод за счет окисления органических примесей. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка, если же образования осадка не происходит, то повышается солесодержание сточных вод; физико-химические – основаны на совмещении физических и химических методов в процессе очистки сточных вод. Можно выделить коагуляцию, сорбцию, экстракцию, электролиз, ионный обмен, обратный осмос. Это сравнительно низкопроизводительные методы, отличающиеся высокой стоимостью очистки сточных вод. Позволяют очистить сточные воды от растворимых и жидких нерастворимых соединений; биологические – в основе этих методов лежит использование микроорганизмов, разлагающих органические соединения в сточных водах. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов. Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные методы очистки. Применение того или иного метода зависит от концентрации и вредности примесей. Качественная очистка сточных вод не реализуема без последовательной обработки сточных вод несколькими методами. В зависимости от того, извлекаются ли компоненты загрязняющих веществ из сточных вод, все методы очистки можно разделить на регенеративные и деструктивные. Использование сточных вод Производственные сточные воды после соответствующей очистки могут быть повторно использованы в технологическом процессе, для чего на многих промышленных предприятиях создаются системы оборотного водоснабжения либо замкнутые (бессточные) системы водоснабжения и канализации, при которых исключается сброс каких-либо вод в водоёмы. Большое народно-хозяйственное значение имеет внедрение технологии комплексной безотходной переработки сырья (особенно на предприятиях химической, целлюлознобумажной и горно-обогатительной промышленности). Перспективны методы физикохимической очистки (коагулирование, отстаивание, фильтрация) в качестве самостоятельных способов очистки или в сочетании с биологической очисткой, а также методы так называемой дополнительной обработки (сорбция, ионообмен, гиперфильтрация, удаление азотистых веществ и фосфатов и др.), обеспечивающей весьма высокую степень очистки сточных вод перед спуском их в водоёмы или при использовании сточных вод в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Эффективны методы термического обезвреживания и переработки высококонцентрированных стоков во вторичное сырьё, а также способ закачки стоков в глубокие, надёжно изолированные подземные горизонты. Имеющиеся в сточных водах (преимущественно бытовых) в значительном количестве вещества, содержащие азот, калий, фосфор, кальций и др. элементы, являются ценными удобрениями для сельскохозяйственных культур, в связи с чем сточные воды используются для орошения сельскохозяйственных земель. Целесообразно обезвреживание сточных вод на станциях биологической очистки производить с подачей очищенных сточных вод на поля. Осадки сточных вод после соответствующей обработки (сбраживание, сушка) обычно используют в качестве удобрений. Определение расчётных расходов сточных вод Расчёт расхода сточных вод необходим для проведения расчёта гидравлики сетей и сооружений канализации. Расчётный расход – это максимальный расход стоков, пропускать который должны все установленные в сети сооружения в течение всего своего расчётного периода действия. В зависимости от специфики различных сооружений расчётный расход сточных вод для них определяется относительно суток, часа и секунды. Для удобства суточный и часовой расходы Q 3 определяются в м , а расход секундный q – в литрах. Чтобы определить расчётные расходы нужно знать величины средних Qcp. Базовыми показателями для расчета и проектирования сетей и сооружений канализации являются две величины расхода сточных вод: расчётный часовой, а чаще его производная – расчётный секундный. Часто используется также суточный расход Qмакс.сут. По этому параметру характеризуется объект канализации и её производственная мощность, например, КНС (канализационной насосной станции). Он также в обязательном порядке отражается в отчётных данных о работе системы. Расчётные формулы Для бытовых сточных вод: Жилые помещения: Для средних расходов: Qcp.сут = п · Nр / 1000, м³/сут; Qcp.час = п · Nр / (24 · 1000), м³/ч; qср.сек = п · Nр / (24 · 3600), л/с. где п – средние нормы водоотведения на 1 жителя, л; Nр – расчётное количество жителей. Для максимальных расходов: Qмакс.сут = Qcp.сут · kсут = п · Nр · kсут / 1000, м³/сут; Qмакс.час = п1 · Nр · kобщ / (24 · 1000), м³/ч; qмакс.сек = п1 · Nр · kобщ / (24 · 3600), л/с. где k – коэффициенты неравномерности: kсут – суточной, kобщ – общей. Предприятия: Для бытовых стоков: Qcp.сут = п2 · N2 / 1000, м³/сут; Qмакс.час = п2 · N3 · kчас / (Т · 1000), м³/ч; qмакс.сек = п2 · N3 · kчас / (Т · 3600), л/с. 2 – норма водоотведения на 1 работника в смену: 45 л в горячих цехах, 25 л – в остальных; N2 – количество работающих в сутки; N3 – количество работников в смену с максимальным их числом; kчас – коэффициент неравномерности водоотведения часовой: 3 – при норме водоотведения 25 л/чел, 2,5 – при 45 л/чел; Т – длительность смены в часах. Для душевых сточных вод: Qсут = п3 · N4 / 1000, м³/сут; qмакс.сек = п3 · N5 / (t · 60), л/с. – норма водоотведения на разовое принятие душа: 40 л/чел для производств с особым 3 санитарным режимом или приводящим к загрязнению тела; 60 л/чел – при повышенном содержании на производстве пыли и влаги с загрязняющими свойствами, а также при обработке зараженных материалов или ядовитых веществ; N4 – ежесуточное количество душевых процедур; N5 – наибольшее число посещений душевых в смену; t – продолжительность работы душевых сеток (принимается 45 мин). Для технологических сточных вод: В этом случае исходными данными для расчёта расхода являются норма водоотведения на один агрегат (механизм, машину) п4 и количество единиц оборудования М: Qтехнол.сут = п4 · М, м³/сут. Нормы водоотведения Среднее суточное количество сточной воды, отводимой от одного жителя, называемое нормой водоотведения или удельным водоотведением qж, л/сут на 1 чел., установлено на основании опыта работы действующих систем водоотведения. Данные нормы учитывают расходы воды от административных зданий и коммунальнобытовых предприятий, расположенных в городах. Нормы водоотведения бытовых сточных вод для районов жилой застройки Удельное водоотведение на промышленных предприятиях учитывает расходы бытовых (хозяйственно-фекальных) душевых и производственных стоков. Нормы водоотведения на бытовые нужды составляют 25 л/чел в смену для холодных цехов и 45 л/чел в смену для 3 горячих цехов (с тепловыделением более 80 кДж/ч на 1 м помещения), а на душевые нужды – 500 л/ч на одну душевую сетку. Продолжительность пользования душем составляет 45 мин после окончания смены. Удельное водоотведение производственных сточных вод зависит от вида выпускаемой продукции или исходного сырья и изменяется в широких пределах. Канализационную сеть рассчитывают на пропуск максимального секундного расхода сточных вод: где N – численность населения города; qж – норма водоотведения бытовых вод принимается равной норме водопотребления; Кобщ – общий коэффициент неравномерности водоотведения бытовых сточных вод определяется в зависимости от величины среднего секундного расхода: При расчете канализационных сетей удобно вычислять расходы, используя понятие модуля стока, л/(с·га) по формуле: где p – плотность населения на 1 га, тогда где F – площадь кварталов в жилой зоне канализуемой территории, га. Максимальный секундный расход для производственных сточных вод: 3 где qпр – норма водоотведения на единицу продукции, м ; Псм – количество продукции в смену с максимальной выработкой продолжительностью T, ч; Kч– коэффициент часовой неравномерности водоотведения производственных сточных вод, зависящий от технологических условий. Расчетный расход сточных вод на участке канализационной сети определяется по формуле: тр – транзитный расход воды, поступающий в расчетный участок сети из боковой сети; qпоп – попутный расход, поступающий в расчетный участок сети от зданий прилегающего квартала. Этот расход условно считают присоединенным в начале участка сети, к которому примыкает квартал; qс –сосредоточенный расход от промышленного предприятия. Бытовую канализацию рассчитывают на частичное наполнение труб – H/d. Расчетные наполнения в трубопроводах бытовой канализации рекомендуется принимать в зависимости от диаметра труб: Минимальные диаметры трубопроводов зависимости от системы канализации: сетей уличной канализации принимается в Расчетной скоростью называют скорость течения при расчетном расходе и наполнении. Минимальной скоростью (самоочищающей) называют наименьшую допустимую скорость течения, при которой обеспечивается самоочищение труб: Наибольшую расчетную скорость движения сточных вод следует принимать 8 м/с – для металлических труб и 4 м/с – для неметаллических. Канализационные трубы прокладывают с уклоном. Наименьшим уклоном трубы называется уклон, обеспечивающий при расчетном наполнении трубы скорость самоочищения. Наименьшие уклоны труб бытовой канализации принимают для труб диаметром 150 мм – 0,08, 200 мм – 0,005, 250 мм и более – определяют гидравлическим расчетом в зависимости от допускаемых минимальных скоростей. Ориентировочно минимальный уклон можно определить по выражению: где d – диаметр трубы в мм. imin – 1/ d, В ходе гидравлического расчета канализационной сети по полученным значениям расчетных расходов сточных вод определяют диаметры труб, уклоны, обеспечивающие требуемые значения расчетных скоростей и наполнений. Сооружения на канализационных сетях К канализационным сетевым сооружениям относятся колодцы различного назначения: дождеприемники, ливнеспуски на сетях общесплавной системы, разделительные камеры, регулирующие резервуары, дюкеры, переходы (под железнодорожными и шоссейными дорогами, водными протоками и оврагами, под мостами и пешеходными мостиками), выпуски, вентиляционные устройства. На схеме канализации кроме того устраивают насосные станции, и очистные сооружения. Колодцы. На канализационных сетях для наблюдения за их работой, а также для прочистки, промывки трубопроводов и ликвидации возможных засоров устанавливают колодцы. Они бывают линейными, поворотными, узловыми (рисунок). Колодцы устанавливают соответственно при повороте трассы, изменении диаметра и уклона труб, в месте присоединения притоков и при необходимости устройства перепадов. При соединении труб в колодце нужно следить, чтобы угол между притоком и основной магистралью был не больше 90º. Лотки смотровых колодцев: а – линейных, б – поворотных, в – узловых. 1 – стенки колодцев; 2 – лотки; 3 – трубы Линейные колодцы устраивают на прямых участках сети на расстояниях, назначаемых в зависимости от диаметра труб: Диаметр, мм Расстояние, м 200... 450 500... 600 700... 900 1000...1400 1500...2000 более 2000 250...300 По форме в плане колодцы бывают круглыми и прямоугольными. Круглые смотровые колодцы, устанавливаемые на трубопроводах диаметром до 600 мм, имеют внутренний диаметр рабочей части 1 м. Обычно их устраивают из железобетонных стандартных элементов заводского изготовления или изготовленных на полигоне. Выпускаются стандартные железобетонные кольца с внутренним диаметром 700, 1000, 1500 и 2000 мм и высотой 290, 590, 890 мм. Внутри канализационных колодцев жидкость течет по открытым лоткам полукруглого сечения. Колодцы имеют горловину диаметром 700 мм и рабочую часть диаметром 1000 . . . 2000 мм высотой 1,8 м. Прямоугольные колодцы, устанавливаемые на трубопроводах диаметром 700 мм и более, имеют следующие внутренние размеры (в плане): длину на 0,4 м и ширину на 0,5 м большую внутреннего диаметра трубы или ширины коллектора. Колодцы этого типа можно устанавливать и на трубопроводах меньшего диаметра. В таком случае их длину и ширину принимают равной 1 м. Перепадные колодцы устраивают в местах присоединения к коллекторам притоков с меньшей глубиной заложения. Эти колодцы устраивают также и в тех случаях, когда коллекторы прокладывают по пересеченной местности с уклоном, превышающим максимально допустимый для труб данного диаметра. В первом случае перепады обычно выполняют в виде стояка из чугунных труб. Во втором случае, при диаметре трубопровода до 500 мм (включительно), перепады могут быть с наружным стояком из металлических труб или с внутренним вертикальным прямоугольным каналом. Перепады на трубопроводах диаметром 600 мм и более устраивают в виде водосливов практического профиля с водобоями, шахтных перепадов, быстротоков. В тоннельных коллекторах глубокого заложения, построенных методом щитовой проходки, где глубина заложения сети обычно более 8 м и диаметры трубопроводов могут достигать 4,5 м, вместо колодцев делают шахты. В них могут устанавливаться перепады, по которым транспортируются сточные воды от сетей мелкого заложения в глубоко заложенный коллектор. Колодец из элементов сборных железобетонных Перепад профиля с водосливом практического Размеры отводимых под очистные сооружения площадей зависят от принятого способа очистки и количества сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Между жилыми кварталами населенного места или пищевыми предприятиями и площадкой очистных сооружений следует предусматривать санитарно-защитную зону, ширина которой зависит от состава очистных сооружений, преобладающего направления ветра и других факторов и принимается в соответствии со СНиП 2.04.03-85 не менее 150...500 м в зависимости от производительности сооружений. Коллекторы большого диаметра можно использовать в городах для сплава снега; в этом случае на сети устанавливают специальные шахты, через которые снег сбрасывается в канализационную сеть. Дюкеры. Для транспортирования сточных вод через реки, овраги и при пересечении канализационной сети с подземными сооружениями служат специальные устройства – дюкеры. Дюкеры через реки устраивают не менее чем в две нитки. Он состоит из входной камеры, линий Дюрера (трубопроводов) и выходной камеры. Дюкеры работают полным сечением. Сточные воды в них движутся под давлением столба воды, обусловленным разностью уровней во входной и выходной камерах дюкера (Н=Z1 - Z2). Значение Н должно соответствовать потерям напора в дюкере, который определяется по формуле: . H=I l+Sz , где I – потери напора в трубопроводах дюкера на 1 м погонной длины; l – длина дюкера, м; z (дзэта) – сумма коэффициентов местных сопротивлений (на вход, выход и в закруглениях дюкера); v – скорость (средняя) движения сточных вод в трубопроводах дюкера (принимается не менее 1 м/с), м/с; 2 g – ускорение силы тяжести, м/с . Дюкеры обычно прокладывают из стальных труб, реже из чугунных раструбных. Камеры дюкера целесообразно устраивать из сборного железобетона. Под железнодорожными и шоссейными дорогами, в зависимости от диаметра канализационного коллектора, сооружают переходы из стальных, чугунных или железобетонных труб. Их конструктивное оформление не отличается от оформления переходов водопроводных линий. Схема дюкера: 1 – камера входная; 2 – то же, выходная; 3 – стальной трубопровод Выпуски. Для спуска сточных вод в водоемы устраиваются выпуски. Они имеют разнообразные конструкции, могут быть сосредоточенными и рассеивающими. Последние устраивают с целью более эффективного смешения сточных вод с водой водоема. Дождевые воды и воды от ливнеотводов общесплавной канализации выпускают через сосредоточенные выпуски берегового типа. Во всех же других случаях оголовок выпуска выносят на некоторое расстояние от берега. Вентиляция. Как правило, вентиляция бытовой канализационной сети осуществляется вытяжными устройствами внутридомовой канализации. Специальные вытяжные устройства предусматривают во входных камерах дюкеров, на перепадах. В отдельных случаях можно устраивать искусственную вытяжную вентиляцию. Канализационные насосные станции служат для перекачивания сточных вод на очистные сооружения из заглубленных коллекторов, а также для подъема воды из коллекторов глубокого заложения в коллекторы с меньшим заложением. В первом случае станции называются главными, а во втором – станциями подкачки (перекачки). Место расположения насосных станций определяется при проектировании сети. По форме в плане станции бывают круглыми и прямоугольными. Круглые насосные станции устраивают в случае их глубоко заложения, высокого уровня грунтовых вод и сложных по строительным свойствам грунтов. Строят их обычно опускным способом. Прямоугольными, как правило, сооружают станции большой производительности, имеющие сравнительно малое заглубление. При насосных станциях предусматриваются приемные резервуары (емкости). Эти емкости необходимы для выравнивания режима работы насосов, так как сточные воды поступают на станцию неравномерно. Резервуары устраивают совмещенными со зданием станции или отдельно стоящими. Перекачку сточных вод насосами предусматривают лишь в крайних случаях, т.е. когда не удается осуществить их отвод самотеком. Для перекачки, в основном, используют центробежные насосы. В зависимости от особенностей перекачиваемой жидкости к насосам предъявляются следующие требования: а) они не должны засоряться отбросами, содержащимися в сточной жидкости; б) конструкция насосов должна обеспечивать возможность прочистки рабочего колеса, корпуса и патрубков. С учетом этих требований насосы имеют ряд конструктивных особенностей: а) насосы изготовляют только одноколесными и без направляющих аппаратов; б) рабочие колеса имеют всего 2–4 лопасти; в) на корпусе насосов и на входном патрубке устраивают люки–ревизии. Для перекачки сточных вод выпускаются насосы следующих марок: Ф, ФВ, НФ, НФВ. Можно применять насосы, рассчитанные на перекачку жидкостей с большим содержанием взвешенных частиц: землесосы, торфонасосы и др. Место расположения насосных станций определяется при решении схемы канализации на основе технико-экономических расчетов. Как правило, насосные станции для перекачки сточных вод устраивают в самой пониженной части канализуемой территории с учетом санитарных, планировочных и гидрогеологических условий местности, наличия источников электроснабжения и возможности устройства аварийного выпуска. Канализационная насосная станция шахматного типа: 1 – самотечный коллектор; 2 – решетка; 3 – приемный резервуар; 4 – электродвигатель; 5 – напорный трубопровод; 6 – насос Наиболее широкое распространение получили насосные станции шахтного типа с наземным павильоном (рисунок). Насосная станция состоит из машинного отделения, в котором располагаются насосы, и приемного резервуара. Подземная часть насосных станций выполняется из бетона или железобетона, и надземная – из кирпича. Приемный резервуар оборудуют решетками и дробилками, которые служат для измельчения отбросов, задерживаемых решетками. Раздробленные отбросы обычно сбрасываются в поток сточный воды перед решеткой. Решетки, выполняемые из стальных стержней сечением 10х60 мм, устанавливают под углом 60–70 к горизонту. Ширина зазоров между стержнями назначается в зависимости от марки насоса. Перекачку дождевых вод производят сравнительно редко. Для перекачки применяют пропеллерные насосы. В последние годы разработаны проекты насосных станций со шнековыми насосами, применение которых весьма эффективно для перекачки их небольшую высоту сточных вод, содержащих крупные включения. Для перекачки небольшого количества сточных вод можно использовать пневматические эжекторы. Обеззараживание. Даже при полной биологической очистке ликвидировать бактериальные загрязнения сточных вод не удается. В аэротенках можно задерживать до 95% бактерий. Окончательно уничтожить все бактерии можно лишь путем обеззараживания (дезинфекции) воды, поэтому при искусственной очистке сточных вод предусматриваются установки для их дезинфекции (обычно хлором). Доза хлора для отстоенных сточных вод предусматриваются установки для их дезинфекции (обычно хлором). Доза хлора для отстоенных сточных вод 3 3 составляет 30 г на 1 м , а после полной биологической очистки – 10 г на 1 м . Продолжительность контактов хлора со сточными водами составляет 30 мин и осуществляется во вторичных отстойниках после биологических фильтров, без рециркуляции, или в специальных контактных резервуарах. С целью дезинфекции также могут использоваться озонирование, радиационные и другие методы обеззараживания. Физико-химические методы (флотация, сорбция, эвапорация, экстрация, использование мембран, реагентов и др.) применяются в основном для очистки производственных сточных вод, но при высоких требованиях к качеству очищенных стоков, могут использоваться и для доочистки городских сточных вод. В хозяйство очистной станции входят различные подсобные сооружения и помещения – котельная, насосные, мастерские, гараж, здание для обслуживающего персонала, газгольдер, лаборатория и др. Водоотведение ◄ Водоснабжение Перейти на... Водозаборные сооружения ► На базе СДО Русский Moodle 3KL