водоснабжение. В связи с этим разработке проблем рационального, научно обоснованного, комплексного использования водных ресурсов и охране водных источников от загрязнений уделяется очень большое внимание
 Скачать 1.65 Mb.
|
|
Раздел 4. Канализация (водоотведение) населенных мест 4.1. Системы и схемы канализации Водопроводная вода, которая была использована в хозяйственных, производственных и других целях и получила при этом различные примеси (загрязнения), изменившие ее химический состав или физические свойства, называется сточной жидкостью. Состав сточных вод весьма разнообразен. К категории сточных относятся и атмосферные воды, образующиеся в результате выпадения дождей и таяния снегов. В зависимости от происхождения и качественной характеристики примесей сточные воды разделяют на бытовые, производственные и атмосферные. К бытовым относятся воды от кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц и т.д. Характеризуются, главным образом, содержанием органических загрязнений в разных фазово-дисперсных состояниях. Производственные сточные воды образуются в результате загрязнения водопроводной воды при использовании ее в технологическом процессе. Они разделяются на загрязненные и условно-чистые (содержат малое количество загрязнений, можно сбрасывать в водоем без обработки). Атмосферные (дождевые) сточные воды содержат преимущественно минеральные примеси. Отличительные особенности дождевого стока – его эпизодичность и резкая неравномерность: в сухую погоду он отсутствует, а в период ливней секундные расходы атмосферной воды могут в 50 – 150 раз превышать расходы бытовых вод с той же площади застройки города или населенного пункта. Под водоотведением (канализацией) понимается комплекс оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для организованного приема и удаления по трубопроводам за пределы населенных пунктов или промышленных предприятий загрязненных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед утилизацией или сбросом в водоем. Существуют два вида водоотведения: вывозное и сплавное. При организации вывозного водоотведения жидкие загрязнения собирают в специальные приемники (выгребы) и периодически вывозят автомобильным транспортом на поля ассенизации для обработки или в специальные места, согласованные с санитарными органами. Вывозное водоотведение устраивают лишь в небольших населенных пунктах, где применение иного вида затруднительно. При организации сплавного водоотведения сточные воды по подземным трубопроводам транспортируются на очистные сооружения, где они подвергаются интенсивной очистке, преимущественно в искусственно созданных условиях, после чего сбрасываются в ближайшие водоемы. Система сплавного водоотведения состоит из следующих основных элементов: внутренних устройств зданий, наружной внутриквартальной и уличной сети, насосных станций и напорных трубопроводов, очистных сооружений и устройств для выпуска очищенных сточных вод в водоем. Наружная уличная сеть представляет собой систему подземных трубопроводов, принимающих сточные воды от внутриквартальных сетей и транспортирующих их к насосным станциям, очистным сооружениям и в водоем. Водоотводящие сети строят преимущественно самотечными. Для этого необходимую территорию города или населенного пункта разделяют на бассейны водоотведения (территории, ограниченные водоразделами), где соответственно рельефу местности прокладывают самотечные трубопроводы уличной сети и коллекторы, т.е. участки сети, собирающие сточные воды с одного или нескольких бассейнов (рис. 4.1). В крупных городах с сильно развитой городской сетью коллекторы больших размеров нередко называют каналами.  Рис. 4.1. Схема водоотведения населенного пункта и промышленного предприятия Трассировка коллекторов обычно осуществляется по пониженным участкам местности, что обеспечивает прокладку присоединяемых к ним вышележащих участков уличной сети на минимальной глубине. Водоотводящая сеть всегда должна быть доступна для осмотра, промывки и прочистки от засорения, поэтому на ней устраивают смотровые колодцы. Основной этап проектирования водоотведения – составление его схемы, т.е. плана объекта с нанесенными на нем элементами водоотведения (сетями, насосными станциями, очистными сооружениями и др.) (рис. 4.1). При составлении схемы водоотведения необходимо учитывать ряд факторов: • конфигурацию и размеры объекта; • мощность и расположение близлежащих водоемов, которые могут служить местом сброса сточных вод после очистки; • рельеф местности; • грунтовые условия; • экономические и санитарные требования и др. Большое разнообразие указанных факторов не позволяет применить какие-либо типовые схемы или общие положения их составления. Схемы водоотведения городов и промышленных комплексов могут быть централизованными, децентрализованными и региональными. При централизованной схеме сточные воды всех бассейнов водоотведения направляют по одному или нескольким коллекторам на единственную для всего города очистную станцию, которая расположена по течению реки, ниже города. Децентрализованные схемы применяют в крупных городах в условиях как сильно пересеченного, так и очень плоского рельефа местности. В этом случае устраивают районную систему водоотведения с самостоятельными очистными сооружениями. Для нескольких близко расположенных населенных пунктов и промышленных предприятий в промышленных и густонаселенных районах страны применяют региональные схемы водоотведения. В подобных схемах предусматривается одна очистная станция большой производительности вместо нескольких маломощных очистных сооружений. В зависимости от того, как отводятся бытовые, производственные и атмосферные сточные воды – совместно или раздельно, системы водоотведения можно разделить на общесплавные, раздельные (полные или неполные) и полураздельные. Под общесплавной понимается такая система водоотведения, при которой сточные воды всех видов отводятся к очистным сооружениям или в водоем по единой сети. При раздельной системе водоотведения отдельные виды сточных вод отводятся по самостоятельным сетям. Полная раздельная система водоотведения имеет не менее двух сетей. В зависимости от вида транспортируемых сточных вод сеть подразделяется на бытовую и дождевую. Если составы производственных и бытовых сточных вод аналогичны, то производственные воды отводят по бытовой сети. Нередко характер загрязнения производственных сточных вод таков, что совместная очистка их с бытовыми сточными водами невозможна. В этом случае устраивают самостоятельную сеть для транспортирования производственных вод. Единая сеть для отвода атмосферных и условно-чистых производственных сточных вод называется производственно-дождевой. Неполная раздельная система водоотведения является промежуточной стадией строительства полной раздельной системы. При проектировании неполной раздельной системы дождевая сеть не устраивается. Отвод атмосферных вод в водоем осуществляется по открытым лоткам, кюветам и канавам. При полураздельной системе водоотведения в местах пересечения самостоятельных водоотводящих сетей имеются водосбросные камеры для отвода различных видов сточных вод, позволяющие осуществлять перепуск наиболее загрязненных дождевых вод при малых расходах в бытовую сеть и отводить их по единому коллектору на очистные сооружения, а при ливнях сбрасывать сравнительно чистые дождевые воды непосредственно в водоем. Выбор той или иной системы и схемы водоотведения должен производиться на основе тщательного изучения состава и свойств сточных вод, их количества, а также всех конкретных условий проектирования, включая как санитарные, так и технико-экономические соображения. Схемы водоотведения могут быть классифицированы следующим образом: • перпендикулярная схема (рис. 4.2, а) – коллекторы бассейнов трассированы перпендикулярно направлению движения воды в водоеме. Данная схема в основном применяется для сброса в водоем атмосферных сточных вод; • пересеченная схема (рис. 4.2, б) – коллекторы бассейнов трассированы перпендикулярно направлению движения воды в водоеме и перехвачены главным коллектором, трассированным параллельно реке. Обычно такую схему применяют при плавном падении рельефа местности к водоему и при необходимости очистки сточных вод; • параллельная схема (рис. 4.2, в) – коллекторы бассейнов трассированы параллельно направлению движения воды в водоеме или под небольшим углом к нему и перехвачены главным коллектором, транспортирующим сточные воды к очистным сооружениям перпендикулярно направлению движения воды в водоеме. Эту схему применяют при резком падении рельефа местности к водоему; • зонная схема (рис. 4.2, г) – территория водоотведения разбивается на две зоны: с верхней сточные воды отводятся к очистным сооружениям самотеком, а с нижней они перекачиваются насосной станцией. Каждая зона имеет схему, аналогичную пересеченной схеме. Зонную схему применяют при значительном или неравномерном падении рельефа местности к водоему и при отсутствии возможности осуществить водоотведение со всей территории (например, нижней зоны) самотеком; • радиальная схема (рис. 4.2, д) – очистка сточных вод осуществляется на двух или более очистных станциях; при этом сточные воды отводятся с территории децентрализованно.  Данную схему применяют при сложном рельефе местности и в больших городах.  При проектировании по той или иной рассмотренной схеме требуется соблюдать следующие общие условия: линии водоотводящей сети следует прокладывать прямолинейно; в местах изменения уклона линии или диаметра труб, поворотов сети, а также в местах соединения нескольких линий необходимо устраивать колодцы; повороты линии и присоединения к ним следует выполнять под углом, равным или меньшим 90°. При проектировании водоотведения особое внимание уделяют трассированию уличных сетей. Различают три схемы трассирования уличных сетей: • объемлющая трассировка (рис. 4.3, а) – уличные сети опоясывают каждый квартал со всех четырех сторон. Эту схему применяют при плоском рельефе местности и больших кварталах; • трассировка по пониженной стороне квартала (рис. 4.3, б) – уличные сети проложены лишь с пониженных сторон обслуживаемых кварталов. Эту схему используют при значительном падении местности; черезквартальная трассировка (рис. 4.3, в) – уличные сети проложены внутри кварталов. Данная схема позволяет значительно сократить протяженность сети, но затрудняет ее эксплуатацию. При выборе схемы сети и схемы водоотведения в целом необходимо учитывать очередность строительства. Обычно при разработке схем выявляют ряд возможных вариантов, удовлетворяющих санитарным требованиям. Окончательный вариант выбирают на основании технико-экономического сравнения, выполняемого при составлении технического проекта, а также с учетом экологического фактора. 4.2. Устройство и оборудование водоотводящих сетей. Основы расчета Применяемые для устройства водоотводящих сетей материалы должны обладать достаточной прочностью, водонепроницаемостью, устойчивостью к коррозии и истиранию, иметь гладкую поверхность и небольшую стоимость. Таким требованиям в наибольшей степени удовлетворяют керамические, бетонные, железобетонные и асбестоцементные трубы, а также кирпич и железобетон, из которых выполняют коллекторы. Для устройства водоотводящих сетей в последние годы применяют также поливинилхлоридные, полипропиленовые трубы. Напорные трубопроводы изготавливают из чугуна, стали и асбестоцемента. Коллекторы могут быть выполнены из кирпича, керамических блоков и сборного железобетона. Для осмотра и прочистки водоотводящей сети на ней сооружают смотровые колодцы. В зависимости от места расположения и назначения колодцы подразделяются на: • линейные, устраиваемые на прямолинейных участках сети через каждые 40 – 150 м по ее длине (чем больше диаметр труб, тем больше расстояние между колодцами); • поворотные, устанавливаемые в местах изменения уклона канализационной линии и ее направления в плане; • узловые, размещаемые в местах соединения линий; • контрольные, устраиваемые в местах присоединения внутриквартальных и заводских сетей к уличным в пределах застройки кварталов.  Колодцы на водоотводящей сети можно выполнять из кирпича и сборного железобетона (рис. 4.4). В плане они могут иметь круглую или прямоугольную форму. Для соединения трубопроводов, уложенных на различной глубине, на канализационной сети сооружают перепадные колодцы. При диаметре труб до 500 мм и высоте перепада до 6 м их выполняют со стояком из чугунных, асбестоцементных или железобетонных труб, а при диаметре более 500 мм – с водосливом практического профиля и водобойным колодцем в основании. Наименьшую глубину заложения канализационных труб h(до низа лотка трубы) определяют по СНиП 3.05.04 – 85*, исходя из глубины промерзания грунта (Hпром) с учетом того, что температура транспортируемых стоков – 10–15°С. Но от поверхности земли до верхней образующей трубы должно соблюдаться расстояние не менее 0,7 м, что сохранит трубу от механических повреждений. Тогда можно записать:
Начальную глубину заложения уличной сети находят по формуле
где h– наименьшая глубина заложения труб сети от поверхности земли до лотка трубы в наиболее удаленном колодце внутриквартальной сети (см. выше); i – уклон внутриквартальной сети; L+1 – длина внутриквартальной сети от наиболее удаленного колодца до места присоединения ее к уличной сети; Z1 и Z2 – отметки поверхности земли у наиболее удаленного колодца внутриквартальной сети и у места ее присоединения к уличной сети; ∆d – разница диаметров трубопроводов уличной и внутриквартальной сети у места их соединения. Наибольшая глубина заложенияканализационных труб зависит от способа их прокладки. При открытом способе работ глубина заложения коллекторов составляет, как правило, 10 – 15 м в сухих грунтах и только 5 – 7 м в мокрых. Однако обычно коллекторы прокладывают на значительной глубине (более 20 м), что делает применение открытого способа работ невозможным либо очень дорогим. Кроме того, в условиях плотной городской застройки использование закрытого способа прокладки не создает лишних неудобств для пешеходов и транспорта. Прокладку сети рекомендуют производить в пределах проезжей части и в зонах зеленых насаждений. На пересечении с железнодорожными путями, трассами метрополитенов, вблизи уникальных зданий следует предусматривать дублирующие линии с камерами для их связи. Совмещенная прокладка трубопроводов и коллекторов различного назначения позволяет более экономично и рационально организовать производство работ. Укладку всех видов сетей необходимо вести параллельно оси уличного проезда или красной линии застройки. При пересечении канализационных труб с водопроводными, как правило, первыепрокладывают ниже водопроводных с расстоянием в свету между трубами по вертикали не менее 0,4 м. В противном случае водопровод заключается в кожух длиной не менее 5, а в фильтрующих грунтах – 10 метров в обе стороны (по горизонтали) от места их пересечения. Перекачку сточных вод насосами предусматривают лишь в крайних случаях, т.е. если не удается осуществить их отвод самотеком. Для перекачки в основном используют центробежные насосы. В зависимости от особенностей перекачиваемой жидкости к насосам предъявляются следующие требования: • они не должны засоряться отбросами, содержащимися в сточной жидкости; • конструкция насосов должна обеспечивать возможность прочистки рабочего колеса, корпуса и патрубков. С учетом этих требований насосы имеют ряд конструктивных особенностей: • насосы изготовляют только одноколесными и без направляющих аппаратов; • рабочие колеса имеют всего две – четыре лопасти; • 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: земленасосы, торфонасосы и др. 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. Наиболее широкое распространение получили насосные станции шахтного типа с наземным павильоном (рис. 4.5). Насосная станция состоит из машинного отделения, в котором располагаются насосы, и приемного резервуара. Подземная часть насосных станций выполняется из бетона или железобетона, и наземная – из кирпича. Число напорных водоводов от канализационных насосных станций с учетом перспективного развития канализации рекомендуется принимать не менее двух. Водоводы устраивают из железобетонных или асбестоцементных труб; при соответствующем обосновании можно применять чугунные или стальные трубы. При расчете напорных водоводов скорость движения воды в них принимается около 1,5 м/с. В последние годы разработаны проекты насосных станций со шнековыми насосами, применение которых весьма эффективно для перекачки на небольшую высоту сточных вод, содержащих крупные включения. Для перекачки небольшого количества сточных вод можно использовать пневматические эжекторы. |
