Канализация

Городская канализация имеет целью обеспечить прием, удаление и очистку хозяйственно-фекальных сточных вод от жилых домов, общественных зданий, коммунальных и промышленных предприятий, промышленных сточных вод и в некоторых случаях – дождевых и поверхностных вод (от мойки улиц).

В состав канализационных сооружений входят:

– внутреннее санитарно-техническое оборудование;

– дворовая и уличная сети коллекторов;

– загородные каналы;

– насосные станции;

– очистные сооружения;

– выпуски очищенных вод.

Одним из основных показателей рационального решения вопроса канализования города является максимальное использование при прокладке коллекторов проектного рельефа местности для отвода сточных вод самотеком. Насосные станции на территории города обычно устраивают при ровном рельефе территории города, чтобы не прибегать к значительному заглублению труб, а также при невозможности отвода сточных вод на очистные сооружения самотеком.

Для разработки рациональной системы канализации при планировке населенного места следует учитывать:

– возможность выпуска очищенных сточных вод без загрязнения источников водоснабжения;

– наличие достаточных по размеру и пригодных по почвенным условиям территорий для очистных сооружений;

– размещение селитебных участков по возможности в одном бассейне стока;

– компактность планировки населенного места, не вызывающая необходимости преувеличенного развития сети канализации.

При планировке городов следует уделять особенно серьезное внимание вопросам трассировки канализационных сетей, а также выбору территорий для размещения насосных станций и очистных сооружений. Необходимо учитывать, что некоторые планировочные и природные условия могут усложнять и удорожать строительство и эксплуатацию канализации. К числу таких условий относятся:

– вытянутое в плане очертание территории города;

– ровный или сильно пересеченный рельеф местности, вызывающий необходимость большого заглубления канализационных сетей и устройства многих насосных станций;

– наличие обильных грунтовых вод и плывунов, усложняющих и удорожающих строительство;

– отсутствие на территории населенного места или вблизи него достаточно мощного водоема для приема сточных вод с очистных сооружений канализации;

– отсутствие в окрестностях города территорий, удобных по рельефу и грунтовым условиям и расположенных вблизи естественного водоема, для размещения очистных сооружений;

– наличие ниже и вблизи мест выпуска очищенных сточных вод водоприемных сооружений городского водопровода и мест общественного использования водоема.

В практике строительства применяются следующие системы канализации: а) общесплавная; б) полная раздельная; в) полураздельная.

Общесплавная система канализации обеспечивает прием и отвод всех видов загрязненных вод. Эта система не получила широкого распространения, так как она связана со строительством каналов очень больших сечений и протяженности, очистных сооружений большой производительности, а также в случае необходимости – мощных насосных станций. Все это требует крупных капиталовложений и больших материальных затрат.

Полная раздельная система канализации обеспечивает раздельный отвод: а) хозяйственно-фекальных вод от жилых и общественных зданий, промышленных сточных вод от предприятий – по хозяйственно-фекальной сети с устройством очистных сооружений; б) поверхностных и условно чистых вод промышленных предприятий – по ливневой сети со сбросом вод непосредственно в естественные водоемы города без очистки.

Преимуществом полной раздельной системы является возможность обеспечить с относительно меньшими затратами средств отвод из города и очистку наиболее загрязненных в санитарном отношении хозяйственно-фекальных и промышленных сточных вод.

К недостаткам этой системы относится необходимость строительства двух параллельных канализационных сетей и некоторое ухудшение санитарного состояния водоема в пределах города.

Однако протяженность ливневой сети значительно сокращается, и условия строительства облегчаются трассировкой коллекторов по возможно кратчайшим направлениям до водоемов.

Полураздельная система канализации также состоит из двух раздельных сетей – хозяйственно-фекальной и ливневой, имеющих общие соединительные камеры, из которых наиболее загрязненные воды ливневой сети (например, от мойки улиц и первые порции дождевой воды) направляются на очистные сооружения хозяйственно-фекальной канализации, а основные массы менее загрязненной воды (например, при ливнях) сбрасываются непосредственно в водоем.

Санитарные преимущества такой системы очевидны: естественные водоемы в пределах города не подвергаются загрязнению поверхностными водами.

Схема устройства внутренней канализации показана на рис. 8. Санитарные приборы зданий присоединяются к трубам, проходящим через все этажи здания и выведенным на крышу. Эти трубы, называемые фановыми, являются продолжением труб, выводящих загрязненные воды из здания в дворовую канализационную сеть, и служат для вентиляции последней: чистый воздух поступает через люки в колодцы сети, загрязненный – удаляется через фановые трубы.

Рис. 8. Схема устройства внутренней канализации

На каждом выпуске из здания устраивают смотровые колодцы, а на выходе дворовой сети за пределы территории канализуемого объекта – контрольный колодец.

Схема канализования города показана на рис. 9. Каждый район города, ограниченный естественными водоразделами, называемый канализационным бассейном, имеет самостоятельный коллектор (№ 1, 2 и 3).

Коллекторы № 1 и 2 подводят сточные воды самотеком к главному канализационному коллектору, протрассированному по набережной реки; по коллектору № 3 сточные воды подводят к районной насосной станции, которая перекачивает их по напорному трубопроводу в тот же главный коллектор.

Рис. 9. Схема канализования города

Ниже по течению реки главный коллектор подходит к главной насосной станции, которая по напорному трубопроводу перекачивает сточные воды на возвышенную точку района, откуда они по загородному каналу самотеком поступают на размещенные вблизи естественного водоема очистные сооружения; с очистных сооружений очищенные сточные воды сбрасываются в водоем.

При благоприятном рельефе местности сточные воды всего города могут быть выведены на очистные сооружения самотеком.

При сильно пересеченном рельефе территории города часто оказывается технически трудным и экономически невыгодным отводить сточные воды со всей городской территории к очистным сооружениям, размещенным в одном месте. Тогда канализация осуществляется по схеме с децентрализованным размещением станций очистки, к которым подводятся сточные воды отдельных районов или группы районов города. При такой схеме значительно сокращаются размеры и протяженность главных коллекторов – каналов, иногда удается полностью избежать устройства насосных станций и, во всяком случае, сокращаются расходы по перекачке сточных вод. В этом случае при планировке города необходимо предусматривать отвод нескольких участков под очистные сооружения.

Коллекторы трассируют по пониженным местам канализационного бассейна в направлении размещения главного канализационного коллектора или районной насосной станции.

Главный канализационный коллектор целесообразно трассировать вдоль набережной естественного водоема города, чем обычно обеспечивается сбор сточных вод самотеком и возможность устройства аварийных выпусков.

Районную насосную станцию следует размещать в наиболее пониженной точке данного канализационного бассейна, а глав­ную насосную станцию – в наиболее пониженной части территории города, вблизи естественного водоема, что облегчает устройство аварийного выпуска. Очистные сооружения размещают за пределами города, на участках, обеспечивающих вывод на них сточных вод по возможности самотеком.

При решении вопроса о канализовании населенного места необходимо знать количество населения и душевые нормы водопотребления.

Чем больше количество населения в городе и чем более развита в нем промышленность, тем больше необходимость (по санитарным и экономическим соображениям) в строительстве канализации как в первоочередном мероприятии.

Особенностью канализационных сетей является их самотечный режим, требующий укладки труб с уклонами, обеспечивающими быстрый отвод поступающих в сеть сточных вод и создающими необходимые скорости для продвижения по трубам всех твердых и крупных примесей, поступающих в канализацию вместе со сточной жидкостью. Эта скорость должна быть не менее 0,7 м/сек и не более 5 м/сек.

Обычно трубы укладывают в соответствии с рельефом местности. Однако уклоны должны быть не менее:

. для труб диаметром 125 мм..... 0,01

» 150»...................... 0,007

»»» 200»....................... 0,005

» коллекторов и каналов...................... 0,0005

Необходимость создания самотечного режима потока сточных вод, начиная от выпуска из канализуемого здания и, по крайней мере, до насосной станции, предъявляет некоторые требования к планировке города с точки зрения устройства сетей хозяйственно-фекальной канализации.

Канализационная сеть имеет наиболее глубокое залегание под поверхностью улицы (от 2 до 8 м, а иногда и более) по сравнению с другими подземными инженерно-санитарными сетями.

Стоимость и сложность строительства канализационных сетей зависят от объемов земляных работ: чем глубже заложение канализационной сети, тем сложнее строительство, тем выше строительная стоимость канализации. При планировке города следует, поэтому стремиться к удовлетворению следующих двух условий.

1. Глубина заложения канализационных сетей в верховьях не должна быть большой; она определяется глубиной промерзания грунта и для труб диаметром более 600 ммможет быть определена из уравнения:

h = h₁ – d/2,

где h – глубина заложения трубы, м; h₁ –глубина промерзания грунта, м; d – диаметр труб, м.

Для труб диаметром менее 600 мм глубину заложения рекомендуется принимать на 0,3 м выше слоя грунта с температурой 0°.

2. Трассировать канализационные сети надо так, чтобы уклоны труб и естественное падение рельефа местности по возможности совпадали.

При трассировке канализационных коллекторов и каналов часто представляется возможным избежать пересечения водораздела путем изменения трассы, что должно быть предусмотрено при распределении трасс подземных сетей по отдельным улицам.

При необходимости пересечения коллектором реки или канала устраивают пониженные заглубленные участки коллектора, так называемые дюкеры, действующие полным сечением под небольшим напором (перепадом); для дюкера применяют чугунные или стальные трубы.

Канализационные сети прокладывают под проезжей частью улицы; очень редко их трассируют по обеим сторонам улицы (дублированная система прокладки).

Для осмотра и очистки коллекторов при изменении диаметров, уклона и направления канализационных линий, а также на пря­мых участках через 40-150 м(в зависимости от диаметров труб) устраивают смотровые колодцы.

Нередко канализационная линия пересекает водопроводную магистраль. В этом случае канализационная труба обязательно должна проходить ниже водопроводной.

Для канализационной сети применяют трубы различных форм (круглые, овоидальные и фасонные). В качестве материала для канализационных труб широкое распространение получили керамика, кирпич и чугун; применяют также бетон, железобетон и асбестоцемент.

Минимальные диаметры труб: для дворовой сети – 125 мм, для внутриквартальной – 150 мм, для уличной – 200 мм.

Насосные станции устраивают в местах, откуда сточные воды нельзя подать самотеком в главный канализационный коллектор или на очистные сооружения. Для приема стоков на станциях устраивают регулирующие резервуары, в которых ставят решетки для задержания твердых крупных примесей. Из резервуаров сточные воды перекачивают насосами по напорному водоводу в главный коллектор или на очистные сооружения. На случай аварий с действующими агрегатами устанавливают резервные насосы, а на случай перерыва в подаче тока обеспечивают двустороннее питание током и аварийный выпуск сточных вод из резервуара или подводящего коллектора в ближайший водоем.

Насосные станции располагают в наиболее пониженных районах города, преимущественно в районах размещения промышленных предприятий. Однако при необходимости насосные станции могут быть размещены и в районах жилой застройки.

Очистка сточных вод является сложным технологическим процессом, требующим применения разнообразных сооружений, оборудования и аппаратуры. Расчет сооружений и их проектирование выполняются специализированными проектными организациями.

Однако при планировке города необходимо иметь общее представление о тех требованиях, которые должны быть предъявлены проектным организациям, разрабатывающим проекты очистных сооружений.

Основными соображениями при выборе способов очистки в процессе планировки городов являются:

– получение необходимого санитарного эффекта при максималь­ной экономичности строительства и эксплуатации сооружений очистки;

– возможность сельскохозяйственного или промышленного ис­пользования очищенных сточных вод и продуктов их очистки.

При планировке населенного места необходимо намечать территории для расположения очистных сооружений с учетом почвенных и климатических условий.

Сточные воды содержат большое количество органических и минеральных примесей, а также болезнетворных бактерий. Поэтому перед выпуском сточных вод в водоемы они подвергаются очистке. В зависимости от размеров водоема и его использования органы Министерства здравоохранения РФ предъявляют к очистке сточных вод определенные требования.

Требования для спуска промышленных вод регулируются действующими «Санитарными правилами спуска промышленных сточных вод в водоемы общественного пользования».

Количество загрязняющих воду веществ на одного жителя для определения их концентрации в бытовых сточных водах принимают по табл. 23. Концентрацию загрязняющих веществ определяют исходя из удельного водоотведения на одного жителя.

Таблица 23

Показатель	Количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут
Взвешенные вещества
БПКполн неосветленной жидкости
БПКполн осветленной жидкости
Азот аммонийных солей N
Фосфаты Р2О5	3,3
В том числе от моющих веществ	1,6
Хлориды Сl
Поверхностно-активные вещества (ПАВ)	2,5

Примечания: 1. Количество загрязняющих веществ от населения, проживающего в неканализованных районах, надлежит учитывать в размере 33% от указанных в табл. 25.

2. При сбросе бытовых сточных вод промышленных предприятий в канализацию населенного пункта количество загрязняющих веществ от эксплуатационного персонала дополнительно не учитывается.

Очистные сооружения следует располагать вне населенных мест, ближе к водоему, в который намечено спускать сточные воды после их очистки. Место выпуска устанавливается с учетом возможности использования водоема для городских нужд. При спуске сточных вод в море учитываются возможности использования береговой полосы в качестве пляжа и возможности ветрового нагона в сторону берега.

Потребная степень очистки сточных вод назначается с таким расчетом, чтобы остающееся в воде водоема количество кислорода после частичного его использования на окисление внесенных загрязнений не было ниже определенной установленной нормы. Это количество остающегося кислорода должно быть не менее 4 мг/л.

Степень очистки сточных вод, определяющая методы очистки, состав сооружений станции и потребные территории устанавли­ваются в зависимости от характера использования водоема.

Санитарные разрывы между сооружениями станции очистки сточных вод и жилыми районами города устанавливаются в зависимости от характера этих сооружений.

Рис. 10. Принципиальные схемы очистки сточных вод:

а) – схема механической очистки: 1 – щетка; 2 – песколовка; 3 – отстойник; 4 – хлораторная; 5 – контактный резервуар; 6 – выпуск в водоём; 7 – метантенк; 8 – иловые площадки; 9 – песковые слои; 10 – дробилка; 11 – трубопровод осветленной воды;

б) – схема биологической очистки: 1 – решетка; 2 – песколовка; 3 – двухъярусный отстойник; 4 – распределительная камера; 5 – карты полей орошения (фильтрации); 6 – биологический пруд; 7 – выпуск в водоём; 8 – метантенк; 9 – иловые площадки; 10 – песковые слои; 11 – дробилка.

Механическая очистка сточных вод, т.е. механическое освобождение сточной жидкости от твердых взвешенных в ней минеральных и органических примесей, является первой, почти всегда обязательной стадией их обработки. При этом методе очистки в состав сооружений станции входят: решетки, песколовки, жироловки, отстойники, метантенки и иловые площадки для подсушки ила или установки по механическому его обезвоживанию.

Метантенки – железобетонные резервуары с коническим днищем – применяют для ускорения перегнивания свежего ила, поступающего из отстойников. При подогревании осадка в метантенках происходит интенсивный распад органических веществ за счет работы анаэробных бактерий. Ил подогревают при помощи расположенных в иловой камере змеевиков, по которым циркулируют горячая вода и пар. Температуру ила поддерживают на уровне 30-33°С при мезофильном брожении и 50-52°С – при термофильном. Интенсивность сбраживания увеличивается также за счет перемешивания ила в иловой камере. Образующиеся в метантенке газы (углекислый газ и метан) собирают в газовом колпаке и затем отводят в газгольдеры. Полученный в метантенках метан можно использовать как топливо.

Если мощность водоема и категория, к которой он отнесен санитарными органами, позволяют ограничиться лишь механическим осветлением сточных вод, то станция очистки состоит только из поименованных сооружений.

Расстояние от жилых кварталов до очистных сооружений при обработке сырого осадка на иловых площадках должно быть не менее 300 м.

Биологическая очистка сточных вод применяется в том случае, когда мощность и категория водоема не позволяют ограничиться лишь механической очисткой или когда будет признано целесообразным использовать сточные воды для полива в агрикультурных целях.

К сооружениям биологической очистки относятся: поля орошения, поля фильтрации, биологические фильтры, аэротенки и аэрофильтры.

Поля орошения и поля фильтрации относятся к сооружениям естественной экстенсивной биологической очистки сточных вод, когда минерализация загрязнений проходит в естественных условиях в почве орошаемых участков.

Для строительства полей необходимо выделять участки с наиболее хорошо фильтрующими почвами, лучше всего – участки с песчаной почвой.

Потребная площадь для строительства полей определяется фильтрующей способностью грунтов земельных участков, отводимых под строительство полей орошения и полей фильтрации, а для полей орошения, кроме того, и потребностью сельскохозяйственных культур во влаге.

Относительно незначительные допускаемые нагрузки на поля орошения и поля фильтрации приводят к необходимости отвода для них значительных площадей.

Наименьшее расстояние между полями орошения и фильтра­ции и городской жилой застройкой следует назначать:

для полей орошения................................. 300 м

для полей фильтрации.............................. 1000 м

Вокруг полей фильтрации требуется насаждение зеленой защитной зоны шириной 50 м.

При устройстве полей орошения и фильтрации требуется очень тщательная вертикальная планировка территории. Необходимо выбирать участки со спокойным рельефом, чтобы избежать большого объема и высокой стоимости земляных работ.

Очень часто удовлетворить, всем этим требованиям не представляется возможным и приходится переходить к искусствен­ным методам биологической очистки сточных вод на биологических фильтрах.

Биологические фильтры (биофильтры) – искусственные сооружения, в которых сточная жидкость фильтруется через щебенку, гальку и другой материал различной крупности (обычно 25-50 мм). Конструктивно они выполняются в виде штабелей из указанных материалов (высотой до 2 м ) с двойным днищем: нижним – сплошным, верхним – в виде колосниковой решетки. Боковые поверхности этих штабелей ограничиваются стенками, имеющими отверстия. Доступ воздуха обеспечивается через пространство между верхним и нижним днищами в нижней части фильтра. Сточная жидкость распределяется по поверхности фильтра и, фильтруясь сквозь толщу загрузочного материала, подвергается очистке.

Биологические фильтры позволяют значительно повысить скорость процесса очистки и снизить потребность в необходимых земельных участках для очистных сооружений.

Территория, необходимая для биофильтров с низкими нагрузками, примерно в 30 раз меньше, чем для наиболее эффективных полей фильтрации на песчаных почвах.

Для станций очистки с биологическими фильтрами предварительная механическая обработка сточных вод является обязательной, а потому в схеме станции будут обязательными и все сооружения для механической очистки.

Станции очистки этого типа должны отстоять от жилых кварталов на расстоянии не менее 300 м.

Сооружениями для интенсивной биологической очистки сточ­ных вод являются станции аэрации. На этих станциях также требуется механическая обработка сточных вод, которая производится в обычных сооружениях; биологическая очистка производится в открытых железобетонных резервуарах (аэротенках) продувкой воздуха в присутствии «активного» ила, представляющего собой скопление огромного количества бактерий. Окисление органических загрязнений происходит в результате жизнедеятельности бактерий.

Интенсивность биологической очистки в аэротенках очень высокая. Так, если в природных водоемах на распад органических веществ требуется 7-20 дней, то в аэротенках всего лишь 6-12 ч.

Для биологической очистки сточных вод применяются также станции аэрофильтрации. Состав сооружений на этих станциях представляет собой сочетание аэротенков с искусственно вентилируемыми биологическими фильтрами. Предварительная обработка сточных вод на этих станциях производится в аэротенках; более высокая степень очистки достигается путем фильтрации предварительно очищенных сточных вод через загрузочный материал искусственно вентилируемых биологических фильтров.

Размещение станций аэрофильтрации допускается на расстоянии 300 мот жилых кварталов.

При составлении проектов планировки городов очень часто возникают затруднения с разрешением вопросов канализования группы или отдельно стоящих объектов. Эти затруднения возникают в результате необходимости размещения объекта в некотором отдалении от канализуемых территорий города.

Такая задача может быть решена путем устройства местных очистных установок.

Здания и их группы оборудуются внутренним водопроводом и канализацией, дворовой сетью, сооружением для осветления сточной жидкости и переработки осадка; обычно в этом случае находят применение септики. Сброженный осадок из септика периодически вывозится на поля для сельскохозяйственного использования.

Септик (гнилостные резервуары)– сооружение для отстаивания сточных вод, выделения и перегнивания выпавшего осадка, осветления и длительного хранения. Используются крайне редко из-за медленного протекания процессов (6-12 мес.) и низкого качества очистки.

В том случае, когда в последующем предусматривается присоединение таких объектов к городской канализации, при выборе участка под временные местные очистные установки и назначении вертикальных отметок должны быть учтены возможности включения объектов в городскую канализационную сеть.

К современным методам очистки производственных сточных вод можно отнести обработку их в напорных гидроциклонах (действие основано на центробежной силе) и на флотационных установках (действие основано на прилипании нерастворенных молекул к пузырькам воздуха).

ЛИТЕРАТУРА

1. Артеменко В.В. Планировка сельских населенных мест. М.: Колос, 1997.

2. Бейербах В.А. Инженерные сети, инженерная подготовка и оборудование территорий, зданий и стройплощадок: Учеб. пособие для студ. средних специальных учебных заведений и колледжей. - Ростов н/Д: Феникс, 2004. – 640 с.

3. Николаевская И.А. Благоустройство территорий: Учеб. Пособие для студ. Сред. Проф. Образования. – М.: Издательский центр «Академия»; Мастерство, 2002. – 272 с.

4. СНиП 2.07.01–89*. Градостроительство: Планировка и застройка городских и сельских поселений. – М., 1994.

5. СНиП 2.06.03 – 85. Мелиоративные системы и сооружения. – М., 1986.

6. Страментов А.Е. Инженерные вопросы планировки городов. – М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1955. – 363 с.

[1] чем выше коэффициент земельного использования, тем больше эффективность использования мелиорируемых земель.

[2] Эвапотранспирация ­– совокупное испарение влаги растением и почвой

[3] КАПТАЖ (франц. captage), инженерно-техническое сооружение, обеспечивающее доступ к подземным водам, пластам нефти и газа с поверхности земли и служащее для их эксплуатации.

[4] БОНИТЕТ ЛЕСА (от лат. bonitas — доброкачественность), показатель продуктивности леса. Зависит от условий произрастания. Определяется по средней высоте деревьев главной породы с учетом среднего возраста. Лесные насаждения по бонитету делят на классы, к I относят наиболее продуктивные

[5] Примечания: 1. В сложных топографических и природных условиях допускается снижать расчетную скорость движения до величины последующей категории дороги с соответствующей корректировкой параметров горизонтальных кривых и продольного уклона.

2. При высокой неравномерности автомобильных потоков в часы "пик" по направлениям допускается устройство обособленной центральной проезжей части для реверсивного движения легковых автомобилей и автобусов.

3. На магистральных дорогах с преимущественным движением грузовых автомобилей следует увеличивать ширину полосы движения до 4 м, а при доле большегрузных автомобилей в транспортном потоке более 20% до 4,5 м.

[6] Специальные трубопроводы обозначаются прерывистыми линиями, в разрывах которых проставляются буквенные или цифровые символы (взамен указанного на чертеже №) в соот­ветствии с помещаемым на чертеже пояснением.

[7] Примечания: 1. Укрупненные показатели электропотребления приводятся для больших городов. Их следует принимать с коэффициентами для групп городов:

крупнейших................... 1,2

крупных......................... 1,1

средних.......................... 0,9

малых............................. 0,8

Приведенные укрупненные показатели предусматривают электропотребление жилыми и общественными зданиями, предприятиями коммунально-бытового обслуживания, наружным освещением, городским электротранспортом (без метрополитена), системами водоснабжения, водоотведения и теплоснабжения.

2. Условия применения стационарных электроплит в жилой застройке, а также районы применения населением бытовых кондиционеров принимать в соответствии со СНиП 2.08.01-89.

Дата добавления: 2015-06-28