Устройство систем внутренней канализации

Основные элементы системы канализации

Система канализации – совокупность устройств и сооружений, предназначенных для приема, отведения и очистки сточных вод, с последующим выпуском в водные объекты, а также обработки осадков сточных вод.

Система канализации состоит из следующих элементов:

внутренней канализации зданий;
внутриквартальных (дворовых) канализационных сетей;
наружных канализационных сетей;
аварийно-регулирующих резервуаров;
специальных сооружений;
насосных станций и напорных трубопроводов;
очистных сооружений;
выпусков очищенных сточных вод в водный объект и аварийных выпусков.

Система внутренней канализации здания (рисунок 1) состоит из приемников сточных вод (санитарных приборов) и сетей внутренней канализации, включающих стояки, отводные линии и выпуски из зданий.

Трубопроводы отводных линий прокладываются с уклоном к стоякам для обеспечения самотечного отвода сточных вод. Трубопроводы стояков прокладываются вертикально.

Выпуск – это участок трубопровода от стояка до смотрового колодца на внутриквартальной канализационной сети, который также прокладывается с уклоном.

Сети внутренней канализации рассчитываются на неполное наполнение даже при наибольших (расчетных) расходах сточной воды.

Внутренняя система канализации одновременно служит для вентиляции всей наружной канализационной сети. При нормальных условиях работы через стояки осуществляется вытяжка газов. Для этого верхняя часть стояков выводится через кровлю или сборную вентиляционную шахту здания с учетом снегового покрова на высоту, м, не менее:

0,1– от обреза сборной вентиляционной шахты;
0,3 – от плоской неэксплуатируемой кровли;
0,5 – от скатной кровли;
3,0 – от плоской эксплуатируемой кровли.

Для исключения поступления газов в помещения под санитарными приборами устанавливаются сифоны (гидравлические затворы). Они представляют собой петлеобразные трубки, в которых постоянно задерживается водяной столб высотой 8–10 см. Для проверки и прочистки труб на сети устанавливаются ревизии и прочистки.

Рисунок 1 – Элементы внутренней и внутриквартальной канализации: 1 – санитарные приборы; 2 – гидравлические затворы; 3 – отводные трубы; 4 – стояк; 5 – вентиляционная (вытяжная) труба; 6 – выпуск; 7 – внутриквартальная сеть; 8 – соединительная ветка; 9 – уличная сеть; КК – контрольный колодец; СК – смотровой колодец

Внутриквартальная канализационная сеть (рисунок 2) представляет собой систему подземных трубопроводов. Трассируется она обычно около зданий между смотровыми колодцами по концам выпусков из зданий в направлении, совпадающем с уклоном поверхности земли.

На участке внутриквартальной сети на расстоянии 1,0–1,5 м от красной линии (границы квартала) располагается контрольный колодец (КК), служащий для контроля за работой внутриквартальной сети.

Внутриквартальная сеть трубопроводов рассчитывается на самотечное (безнапорное) движение жидкости с частичным заполнением труб. Аналогичные сети создаются на предприятиях. Они называются внутризаводскими (внутриплощадочными).

Наружная канализационная сеть состоит из систем подземных трубопроводов, уложенных с уклоном в направлении движения сточных вод.

Рисунок 2 – Схема внутриквартальных сетей канализации: 1 – выпуски из зданий; 2 – внутриквартальная канализационная сеть; 3 – соединительная ветка; 4 – наружная сеть канализации; СК – смотровой колодец; КК – контрольный колодец

При составлении схемы канализации обслуживаемый объект разбивается на бассейны канализования.

Бассейн канализования – это часть канализуемой территории, ограниченная водоразделом или водным объектом, вертикальной планировкой города или границами застройки, отведение сточных вод с которой осуществляется системой самотечных трубопроводов.

Границы отдельных бассейнов канализования, как правило, соответствуют линиям водоразделов. При плоском рельефе местности границы бассейнов назначаются исходя из условия максимального охвата территории самотечной сетью.

Наружная канализационная сеть включает (рисунок 3):

уличные канализационные сети – трубопроводы, в которые присоединяются внутриквартальные сети;
коллекторы бассейнов канализования – трубопроводы, предназначенные для приема и отведения сточных вод от части или всего бассейна канализования;
главные коллекторы – трубопроводы, предназначенные для приема и отведения сточных вод от части или всего города к насосным станциям и очистным сооружениям.

Для осмотра трубопроводов на канализационных сетях устраиваются смотровые колодцы (СК).

Для пересечения самотечных трубопроводов с естественными препятствиями (реками, оврагами) и подземными сооружениями строятся эстакады или дюкеры.

Для приема в канализационные сети дождевых вод строятся дождеприемники, конструкция которых аналогична конструкции смотровых колодцев, но сверху они закрываются приемной решеткой.

Рисунок 3 – Общая схема канализации населенного пункта: 1 – горизонтали; 2 – граница города; 3 – линии водораздела; 4 – уличная сеть; 5 – канализационные коллекторы; 6 – главный коллектор; 7 – районная насосная станция; 8 – дюкер; 9 – напорные трубопроводы; 10 – главная насосная станция; 11 – промышленное предприятие; 12 – ливнеспуски; 13 – очистные сооружения; 14 – выпуск очищенных сточных вод в реку

Очистные сооружения – комплекс сооружений и устройств, предназначенный для очистки сточных вод и обработки осадка.

Выпуски очищенных сточных вод в водные объекты – специальные сооружения, которые обеспечивают быстрое и интенсивное смешение сточной воды с водой водного объекта.

Шибер и задвижка аварийного выпуска сточных вод опломбируется эксплуатирующей организацией, или территориальными органами госсаннадзора.

Для прудов-накопителей устанавливается санитарно-защитная зона в соответствии с санитарными нормами и правилами.

Все элементы системы канализации взаимосвязаны в работе. Выход из строя хотя бы одного из них может привести к нарушениям работы всей системы. Поэтому сооружения проектируются с резервом.

Человек в процессе своих ежедневных дел (санитарно-гигиенических и хозяйственно-бытовых, а также производственных) активно пользуется водопроводом. Сточные воды, полученные в результате его жизнедеятельности, должны уходить из здания по внутренней системе канализации.

Внутренняя канализация здания

Канализация в целом необходима для сбора сточных вод в помещении и отвода их вначале за пределы здания или сооружения, в дальнейшем — за пределы населенного пункта. Далее при помощи составляющих внутренней канализации сточные воды проходят очистку и сбрасываются в заранее отведенные и специально оборудованные места, в том числе водоемы или овраги.

Систему канализации условно можно разделить на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя состоит из системы труб и иного оборудования в пределах одного здания или групп зданий (сооружений). Внешняя содержит очистные сооружения, насосных станций и сеть соединенных между собой трубопроводов.

Схемы внутренней канализационной сети

Внутренняя канализация имеет различные принципы построения в зависимости от типа сточных вод. Так различные виды сточной жидкости, забираемые из зданий (сооружений) подразделяют схемы сети на следующие типы:

Бытовая (хозяйственно-фекальная) сеть внутренней канализации монтируется в помещении с целью сбора и отвода фекальных и хозяйственных вод. Бывает так, что к бытовой сети подсоединяют производственную, если ее сточные воды отвечают всем необходимым требованиям и имеют небольшой объем.
Производственная сеть внутренней канализации необходима человеку для возможности сбора, отвода и транспортировки сточных вод, получаемых в процессе его производственной деятельности. Существует ряд санитарных норм и правил (СНиП, СП), согласно которым некоторые типы сточных вод должны проходить предварительную очистку (обработку) перед тем, как они поступят в общую канализационную сеть трубопроводов. Так воды, которые содержат большой объем горючих примесей, масел или жиров, должны быть подвержены очистке. Если в стоках имеется какая-либо кислота, то ее в обязательном порядке необходимо предварительно нейтрализовать.
Ливневая сеть, монтируемая с целью отвода водных потоков, образуемых в результате выпадения осадков, таяния снегов и льдов. Обычно сбор такой жидкости проходит с крыш домов и производственных сооружений, территорий жилых зданий или предприятий.

Типология системы внутренней канализации здания

Рассмотрим подробную классификацию внутренней системы сточных вод здания.

сплавная система — в свою очередь подразделяется на централизованную и нецентрализованную. Первый тип имеет место в районах с единой сетью трубопроводов канализации. Сточные воды собираются с каждого помещения и транспортируются за пределы здания (сооружения) далее в дворовую сеть, затем в сеть микрорайона, населенного пункта или любого другого объекта. Если же отсутствует централизованная сеть трубопроводов, то сточные воды из внутренней канализации поступают локальные очистные сооружения, устроенные на местах.
вывозная система — распространена в населенных пунктах или промышленных зонах, в которых отсутствует централизованная сеть канализации. Сбор сточных вод производится в локальные сооружения, из которых в дальнейшем при помощи специального транспорта они будут вывезены в специализированные отведенные места.

бытовую, занятую отводом вод бытового назначения;
производственную, основная цель которой заключается в отведении вод, полученных в процессе производственной деятельности человека. Для сточных вод, содержащих недопустимые по экологическим принципам примеси предусматривается несколько степеней очистки;
дождевую, предназначенную для отведения талых или дождевых вод с крыш зданий и прилегающих территорий.

объединенную систему внутренней канализации — она предназначена для сбора сточных вод, полученных от хозяйственно-бытовой, санитарно-гигиенической и производственной деятельности человека и их дальнейшего выведения за пределы здания в общую канализацию. К этим водам также могут быть присоединены дождевые или талые стоки. Объединенную систему практикуют в том случае, если есть возможность совместной очистки таких вод;
раздельную систему внутренней канализации, которая предназначена для отдельного отведения вод, загрязненных различными химическими, в том числе отравляющими, веществами. Такие стоки требуют дополнительной предварительной очистки, направленной на нейтрализацию их вредного воздействия на человека и окружающую среду. Так при сбросе высококонцентрированных кислотных или щелочных растворов может быть нанесен вред не только экологии и здоровью человека, но и высока вероятность повреждения системы канализационных труб. Для очистки таких вод применяют дополнительные сооружения по очистке как механического, так и химического действия (сепарация, нейтрализация, обеззараживание).

В зависимости от метода транспортировки сточных вод канализацию подразделяют на следующие виды:трубопроводная система внутренней канализации здания подразумевает отвод сточных вод по системе трубопроводных стояков;лотковая система — используется в большинстве случаев на промышленных объектах. Представляет собой систему лотков открытого типа, имеющих перекрытия в виде съемных щитов. Такие каналы используют вместо трубопроводов из-за того, что сточные воды промышленного назначения могут иметь засоряющий мусор.По принципу устройства системы вентиляция внутреннюю канализацию здания разделяют на вентилируемую и невентилируемую.В зависимости от того, установлено дополнительное оборудование или нет, систему канализации делят на простую и сложную. Первая не имеет дополнительного оборудования, а вторая предусматривает наличие специальных очистных сооружений, систем перекачки воды.
В зависимости от метода транспортировки сточных вод канализацию подразделяют на следующие виды:
трубопроводная система внутренней канализации здания подразумевает отвод сточных вод по системе трубопроводных стояков;
лотковая система — используется в большинстве случаев на промышленных объектах. Представляет собой систему лотков открытого типа, имеющих перекрытия в виде съемных щитов. Такие каналы используют вместо трубопроводов из-за того, что сточные воды промышленного назначения могут иметь засоряющий мусор.По принципу устройства системы вентиляция внутреннюю канализацию здания разделяют на вентилируемую и невентилируемую.В зависимости от того, установлено дополнительное оборудование или нет, систему канализации делят на простую и сложную. Первая не имеет дополнительного оборудования, а вторая предусматривает наличие специальных очистных сооружений, систем перекачки воды.
По принципу устройства системы вентиляция внутреннюю канализацию здания разделяют на вентилируемую и невентилируемую.
В зависимости от того, установлено дополнительное оборудование или нет, систему канализации делят на простую и сложную. Первая не имеет дополнительного оборудования, а вторая предусматривает наличие специальных очистных сооружений, систем перекачки воды.

Элементы внутренней канализации здания

При монтаже внутренней канализации используют следующие ее обязательные компоненты:

Трубы. Тип трубы выбирается исходя из характеристики сточных вод, а также внешних условий.Фитинги, представленные в виде различных элементов отводов, соединений, расширителей и пр.
Трубы. Тип трубы выбирается исходя из характеристики сточных вод, а также внешних условий.
Фитинги, представленные в виде различных элементов отводов, соединений, расширителей и пр.

Гидрозамки, которые устанавливаются к каждому элементу сантехники после его слива. Гидрозамок предназначен для предотвращения попадания посторонних запахов из канализации в помещение, а также не допускает возникновение гидроудара.Воздушные трубы, призванные отвечать за вентиляцию.Фекальные насосы, благодаря которым происходит отведение сточных вод.
Гидрозамки, которые устанавливаются к каждому элементу сантехники после его слива. Гидрозамок предназначен для предотвращения попадания посторонних запахов из канализации в помещение, а также не допускает возникновение гидроудара.
Воздушные трубы, призванные отвечать за вентиляцию.
Фекальные насосы, благодаря которым происходит отведение сточных вод.

Виды труб для канализации сооружения

Надежность и долговечность любой системы канализации зависит от качества используемого материала для изготовления труб. Рассмотрим наиболее распространенные виды канализационных труб, материалы для изготовления, преимущества и недостатки.

Наибольшее распространение в последние несколько десятков лет получили трубы, изготовленные из чугуна. Чугунные трубы бывают двух типов:

Трубы, изготовленные из ковкого чугуна. Их отличительными особенностями является способность выдерживать большую нагрузку, вызванную напором воды, а также высокие пластические характеристики.Трубы, изготовленные из серого чугуна. Не так хорошо зарекомендовали себя в сравнении с ковкими. Под воздействием динамических нагрузок они довольно быстро разрушаются.
Трубы, изготовленные из ковкого чугуна. Их отличительными особенностями является способность выдерживать большую нагрузку, вызванную напором воды, а также высокие пластические характеристики.
Трубы, изготовленные из серого чугуна. Не так хорошо зарекомендовали себя в сравнении с ковкими. Под воздействием динамических нагрузок они довольно быстро разрушаются.

Основными преимуществами чугунной системы трубопроводов являются:

Прочность.Долговечность (средний срок эксплуатации варьируется от 75 до 85 лет).Высокие пластические характеристики, благодаря чему такие трубы способны выдерживать значительные нагрузки в течение длительного периода времени.Металлоемкость.
Прочность.
Долговечность (средний срок эксплуатации варьируется от 75 до 85 лет).
Высокие пластические характеристики, благодаря чему такие трубы способны выдерживать значительные нагрузки в течение длительного периода времени.
Металлоемкость.

К основным недостаткам чугунных труб, выявленных в процессе их эксплуатации, относят:

Шереховатость их внутренней поверхности, что создает дополнительное сопротивление при перекачке сточных вод и дополнительную нагрузку на стенки трубы.Значительный вес, что делает трудоемким процесс транспортировки труб, их монтажа.Высокая стоимость.
Шереховатость их внутренней поверхности, что создает дополнительное сопротивление при перекачке сточных вод и дополнительную нагрузку на стенки трубы.
Значительный вес, что делает трудоемким процесс транспортировки труб, их монтажа.
Высокая стоимость.

Не для каждой местности при строительстве здания подойдет использование чугунных труб. Их применение запрещено в местах со слабым почвогрунтом, а также в местах с солончаковыми почвами.

Современные технологии производства привели к тому, что на смену чугунным трубам постепенно стали приходить трубы, изготовленные из пластика. Существует масса преимуществ по их использованию, но есть и некоторые ограничения. Рассмотрим некоторые вилы пластиковых канализационных труб.

Рассмотрим основные положительные характеристики труб, изготовленных из пластика:

Отличаются повышенной пропускной способностью благодаря гладкой внутренней поверхности.Имеют относительно небольшой вес (в сравнении с чугунными), что значительно облегчает их транспортировку и монтаж.Легкость монтажа позволяет не прибегать к копке глубоких траншей.Имеют довольно долгий период эксплуатации, варьируемый от 50 до 60 лет.Отличаются высокой прочностью.Не подвержены воздействию коррозионных процессов.
Отличаются повышенной пропускной способностью благодаря гладкой внутренней поверхности.
Имеют относительно небольшой вес (в сравнении с чугунными), что значительно облегчает их транспортировку и монтаж.
Легкость монтажа позволяет не прибегать к копке глубоких траншей.
Имеют довольно долгий период эксплуатации, варьируемый от 50 до 60 лет.
Отличаются высокой прочностью.
Не подвержены воздействию коррозионных процессов.

Пластиковые трубы имеют один главный недостаток, который важно учитывать при их выборе для монтажа системы канализации: они отличаются от чугунных сниженной термостойкостью. Так температура рабочей жидкости по ним не должна превышать 70 градусов. В противном случае они быстро выйдут из строя.

Система внутренних канализационных труб обеспечивает полноценное функционирование и жизнеспособность любого здания как промышленного, так и жилого назначения. Она призвана обеспечить не только комфортные бытовые условия, но и создает возможность самого производственного процесса на промышленных предприятиях. Ее долговечность и надежность — одни из важнейших характеристик, учитываемых при проектировании и монтаже здания.

https://youtube.com/watch?v=kCWb8MZKFFc%3Ffeature%3Doembed

Системы канализации городов

Возможны различные решения систем канализации – путем совместного или раздельного водотведения сточных вод различных видов. В зависимости от этого проектируемые системы канализации подразделяются на общесплавные, раздельные и комбинированные, а раздельные системы подразделяются на полные раздельные, неполные раздельные и полураздельные.

Общесплавная система канализации предназначена для совместного отведения хозяйственно-бытовых, производственных и поверхностных сточных вод, имеет одну общую канализационную сеть (рисунок 4).

Рисунок 4 – Общесплавная система канализации: 1 – коллектор, транспортирующий хозяйственно-бытовые, производственные и дождевые сточные воды; 2 – ливнеспуск; 3 – сбросной трубопровод от ливнеспуска; 4 – очистные сооружения; 5 – выпуск очищенных сточных вод

Особенностью общесплавной системы является наличие на главном коллекторе ливнеспусков, через которые при выпадении сильных дождей часть смеси сточной воды сбрасывается в водный объект без очистки.

При устройстве общесплавной системы канализации:

обеспечивается удовлетворительное санитарное состояние бассейна канализования;
значительные колебания состава и концентраций загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах влияют на качество очищенных сточных вод.
общая протяженности канализационных сетей небольшая (за счет устройства одной сети), но капитальные затраты могут быть существенными;
значительно усложняется эксплуатация насосных станций и очистных сооружений вследствие неравномерного притока дождевых и талых сточных вод.

Полная раздельная система канализации (рисунок 5) предназначена для раздельного приема и отведения различных видов сточных вод, имеет несколько канализационных сетей и является наиболее эффективной по экологическим и энергетическим соображениям.

Рисунок 5 – Полная раздельная система канализации: 1 – коллектор, транспортирующий хозяйственно-бытовые и производственные сточные воды; 2 – коллектор, транспортирующий поверхностные сточные воды; 3 – очистные сооружения городских сточных вод; 4 – очистные сооружения поверхностных сточных вод; 5 и 6 – выпуски очищенных сточных вод в водный объект

Наиболее сложными являются отведение и очистка сточных вод промышленных предприятий, так как состав и свойства сточных вод зависят от специфики технологических производственных процессов. Для таких потоков сточных вод выполняются отдельные канализационные сети и очистные сооружения.

Несмотря на необходимость решения новых сложных технологических задач по повторно-оборотному использованию очищенных производственных сточных вод, такое направление оправдано высоким экологическим эффектом.

При полной раздельной системе канализации очистка поверхностных сточных вод может решаться или созданием локальных очистных сооружений поверхностного стока перед выпуском непосредственно на дождевой сети, или созданием централизованных очистных сооружений за пределами обслуживаемого объекта.

Неполная раздельная система канализации (рисунок 6) предназначена для совместного отведения хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, имеет одну канализационную сеть (производственно-бытовую). Отведение поверхностных сточных вод в водный объект предусматривается по открытым лоткам или каналам. Обычно эта система применяется для небольших объектов и при дальнейшем улучшении благоустройства населенных пунктов развивается в полную раздельную систему канализации.

Рисунок 6 – Неполная раздельная система канализации: 1 – коллектор, транспортирующий хозяйственно-бытовые и производственные сточные воды; 2 – открытые лотки, кюветы и канавы для отведения дождевых вод в водный объект; 3 – очистные сооружения; 4 – выпуск очищенных сточных вод

Полураздельная система канализации (рисунок 7) предназначена для совместного отведения хозяйственно-бытовых, производственных сточных вод и части загрязненных поверхностных сточных вод, имеет две канализационные сети: производственно-бытовую и дождевую. В местах пересечения этих сетей устраиваются разделительные камеры.

Рисунок 7 – Полураздельная система канализации: 1 – производственно-бытовая сеть; 2 – дождевая сеть; 3 – главный (общесплавной) коллектор; 4 – разделительные камеры; 5 – выпуск поверхностных сточных вод

При малых расходах в дождевой сети камеры перепускают весь расход поверхностных сточных вод в главный общесплавной коллектор. При больших расходах камеры перепускают в коллектор наиболее загрязненную часть сточных вод, протекающих по трубам в донной части.

Таким образом, на очистные сооружения направляются наиболее загрязненные дождевые сточные воды, образующиеся в начальный период дождя, и донные слои, имеющие наиболее высокие концентрации загрязняющих веществ. При больших расходах в сети дождевой канализации менее загрязненные дождевые сточные воды отводятся в водный объект без очистки.

Комбинированная система канализации обычно складывается исторически (по мере развития города), когда в разных районах города возникают разные системы канализации.

Например, в одном (старом) районе города имеется общесплавная система, а в новом районе строят полную раздельную систему. В силу происхождения комбинированные системы канализации занимают по санитарнотехнической эффективности промежуточное положение.

Водоотведение населенных пунктов и объектов производства необходимо предусматривать с использованием раздельной системы канализации.

При реконструкции объектов с использованием существующих сетей и сооружений общесплавной, полураздельной, неполной раздельной систем канализации объемы их реконструкции должны быть определены в задании на проектирование с учетом санитарно-гигиенических и природоохранных требований.

Условия выпуска сточных вод в систему канализации населенного пункта

Для обеспечения нормальной эксплуатации канализационных сетей различного назначения, а также для предохранения их от воздействия различных разрушающих веществ, прием сточных вод осуществляется с соблюдением ряда требований.

Поступление хозяйственно-бытовых сточных вод в канализационную сеть допускается только через приемники сточных вод, оборудованные гидравлическими затворами. В сети дождевой канализации поверхностные сточные воды должны поступать только через дождеприемники.

При расположении промышленного предприятия в черте города или вблизи него загрязненные производственные сточные воды могут отводиться в сети городской канализации при условии ненарушения работы канализационных сетей и сооружений и возможности совместной очистки с хозяйственно-бытовыми сточными водами с достижением нормативов, установленных в соответствии с требованиями законодательства об охране и использовании вод.

Прием производственных сточных вод допускается при соблюдении нормативов водоотведения по качественному составу сточных вод и при условиях:

достаточной мощности централизованной системы канализации для приема производственных сточных вод;
выполнения требований технических условий на подключение объекта к централизованным системам канализации;
отведения (сброса) производственных сточных вод с концентрацией загрязняющих веществ в составе сточных вод, не превышающей допустимые концентрации;
соблюдения нормативов допустимых сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод, установленных для организаций водопроводноканализационного хозяйства (ВКХ) в разрешениях на специальное водопользование, комплексных природоохранных разрешениях;
обеспечения проектных требований очистки сточных вод на очистных сооружениях;
технической и технологической возможности очистных сооружений очищать сточные воды от загрязняющих веществ;
защиты централизованных систем канализации от вредного воздействия загрязняющих веществ, содержащихся в производственных сточных водах.

Производственные сточные воды не должны нарушать работу централизованных систем канализации, оказывать разрушающее действие на материал элементов сетей и сооружений систем канализации, а также не должны иметь:

Производственные сточные воды до отведения в централизованную систему канализации со значениями показателя рН менее 6,5 (кислые воды) и более 9 (щелочные воды) должны подвергаться нейтрализации.

Не допускается объединение производственных сточных вод, взаимодействие которых может привести к образованию ядовитых или взрывоопасных газов, а также большого количества нерастворимых веществ (производственные сточные воды, содержащие соли кальция или магния, щелочные растворы, соду, сульфид натрия, хлор и фенол, а также имеющие значения показателя рН менее 6,5 и более 9). В случаях, когда количественный и качественный состав производственных сточных вод неравномерен в течение суток, необходимо предусматривать емкости-усреднители, обеспечивающие равномерный в течение суток сброс в централизованную систему канализации производственных сточных вод с концентрацией загрязняющих веществ в их составе не выше допустимой концентрации, установленной в условиях приема производственных сточных вод.

В сети дождевой канализации разрешено сбрасывать:

сточные воды от мойки автомашин после локальной очистки;
условно чистые производственные сточные воды после согласования с органами санитарного надзора.

В сети дождевой канализации не допускается сбрасывать производственные и хозяйственно-бытовые сточные воды.

Экологическая и технико-экономическая характеристика систем канализации

Выбор системы канализации для конкретных условий представляет собой достаточно сложную задачу, решение которой позволяет обеспечить высокое санитарное состояние обслуживаемого объекта и водного объекта при минимальных затратах на строительство и эксплуатацию (таблица 1).

Общесплавная система канализации по стоимости строительства дешевле, чем полная раздельная система, так как имеет одну систему трубопроводов, однако при строительстве требует больших единовременных затрат. Стоимость эксплуатации сетей общесплавной системы меньше, чем полной раздельной, это объясняется меньшей суммарной протяженностью сетей и надежным самоочищением трубопроводов в период интенсивных дождей. Во время дождей в водный объект отводится смесь загрязненных сточных вод. Для общесплавной системы характерны большие колебания расходов, что приводит к усложнению эксплуатации насосных станций и очистных сооружений.

Полная раздельная система дороже, чем общесплавная, но единовременные затраты на строительство могут быть меньше, так как возможно строительство в две очереди. В первую очередь строятся канализационные сети для отведения хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, во вторую – дождевая сеть. Полная раздельная система канализации удовлетворяет санитарным требованиям, так как обеспечивает очистку всех загрязненных сточных вод. Колебания расходов в этой системе меньше, чем в общесплавной, что упрощает эксплуатацию.

Неполная раздельная система с экономической точки зрения самая дешёвая, так же как и полная раздельная система, удовлетворяет санитарным требованиям, удобна в эксплуатации, но свидетельствует о низком уровне благоустройства городов и зачастую является первой очередью строительства полной раздельной системы.

При разработке систем комплексного водоотведения районов и промышленных комплексов одновременно рассматриваются системы канализации нескольких городов и промышленных предприятий, расположенных на сравнительно близком расстоянии друг от друга или связанных между собой географическими, административными или иными связями. Такие системы аналогичны системам промышленных предприятий и тоже бывают общесплавными и раздельными.

Таблица 1 – Сравнительная технико-экономическая и экологическая оценка систем канализации

Выбор системы канализации должен осуществляться на основании технико-экономического сравнения вариантов систем, равноценных в санитарном отношении.

Водоотведение населенных пунктов и объектов производства следует предусматривать с использованием раздельной системы канализации, при которой для сбора и отведения сточных вод определенного вида должны быть предусмотрены отдельные сети канализации и сооружения на них. При реконструкции объектов с использованием существующих сетей и сооружений общесплавной, полураздельной, неполной раздельной систем канализации объемы их реконструкции должны быть определены в задании на проектирование с учетом природоохранных и санитарно-гигиенических требований.

Системы канализации малых населенных пунктов

В населенных пунктах с численностью менее 5000 человек рекомендуется преимущественно неполная раздельная система канализации, предусматривающая устройство одной сети для отведения хозяйственно-бытовых сточных вод от жилой застройки. Транспортирование сточных вод может осуществляться самотечным (гравитационным) или принудительным способом за счет создания избыточного давления или вакуума, обеспечивающего движение сточных вод с расчетными скоростями.

Самотечная (гравитационная) система канализации предусматривает отведение сточных вод по безнапорным трубопроводам с подключением каждого здания отдельным трубопроводом к сборному уличному трубопроводу и дальнейшее объединение уличных трубопроводов в коллектор для транспортирования сточных вод к очистным сооружениям (рисунок 8).

Рисунок 8 – Самотечная канализация

Самотечная система канализации является традиционной и наиболее распространенной, характеризуется минимальными затратами на подключение и простотой эксплуатации.

При большой удаленности канализуемых объектов друг от друга и от сборных трубопроводов или коллекторов возникает необходимость прокладывать отводящие трубопроводы от зданий из труб малых диаметров с большим уклоном, что требует значительной глубины прокладки сети.

Значительный уклон труб необходим для предотвращения засорения труб при отведении небольших объемов сточных вод из-за относительно низкой плотности населения на канализуемой территории. Для снижения величины уклона, но сохранения требуемого уровня незасоряемости трубопроводов, в ряде случаев прибегают к увеличению диаметра трубопроводов. Такое решение позволяет снизить уклон и глубину прокладки, однако значительно удорожает стоимость сетей.

Преимущества самотечной (гравитационной) системы канализации:

простота устройства и подключения канализуемых объектов;
по сравнению с альтернативными способами меньший расход электроэнергии.

необходимость использования канализационных трубопроводов большого диаметра;
значительная глубина их заложения;
опасность возникновения газовой коррозии труб вследствие гидролиза примесей в сточной воде;
значительное количество смотровых колодцев;
большая стоимость строительства.

В зарубежной практике для уменьшения диаметров канализационных сетей при самотечной системе канализации используют устройство септиков на отводящих трубопроводах каждого здания, подключенного к системе канализации (рисунок 9).

Предварительное осветление воды в септиках уменьшает содержание примесей в сточной воде и уменьшает вероятность засора в трубах, что позволяет использовать меньшие диаметры, снижает стоимость строительства сетей.

Однако устройство септиков требует их последующего обслуживания владельцами зданий, пользующихся системой канализации. При этом эффективная работа системы возможна только при качественной эксплуатации септиков. При их ненадлежащем обслуживании и выносе осадка в трубопроводы вероятность возникновения засоров резко возрастает.

Рисунок 9 – Самотечная система канализации с предварительным осветлением сточных вод в септиках

Для снижения глубины заложения трубопроводов может использоваться комбинирования самотечная система канализации с подкачивающими канализационными насосными станциями (рисунок 10). В этом случае предусматривается устройство ряда насосных станций, предназначенных для подъема сточных вод на определенную высоту, с последующем их самотечным отведением по безнапорным трубопроводам.

Рисунок 10 – Самотечная канализация в сочетании с механическим подъемом сточных вод: а – самотечная канализация; б – использование подкачивающих канализационных насосных станций

Напорная система канализации состоит из герметичных трубопроводов, обеспечивающих движение сточных вод в место их сбора или очистки под давлением, создаваемым насосом, предполагает подключение к канализации больших участков с низкой плотностью населения, ферм, небольших групп домов с использованием трубопроводов небольшого диаметра. Система сборных трубопроводов и коллекторов также работает в напорном режиме. Возможны различные схемы подключения отдельных объектов к сборному напорному коллектору сети: линейная, кольцевая, кольцевая со станциями прочистки (рисунки 11–13).

При использовании напорной системы каждый объект должен быть оснащен насосной установкой. Учитывая небольшие размеры канализационных насосов и небольшой диаметр напорных трубопроводов, для предотвращения блокировки насосов и засорения трубопроводов примесями необходимо их техническое обслуживание. Для обеспечения нормального режима эксплуатации требуется, чтобы скорость движения сточных вод в трубопроводах была не менее 0,7 м/с.

Рисунок 11 – Линейная система напорной канализации

Рисунок 12 – Кольцевая система напорной канализации

Рисунок 13 – Разветвленная кольцевая система напорной канализации

В напорных трубопроводах диаметром менее 80 мм необходимо предусматривать центробежные погружные насосы, которые оснащены специальным режущим механизмом, монтируемым на всасывающей части насоса (рисунок 14).

Такие насосы позволяют отказаться от использования решеток, корзин для задержания крупноразмерных примесей и обеспечить достаточную надежность водоотведения, но они имеют низкий КПД и характеризуются значительным энергопотреблением, поэтому область их применения ограничена по производительности (10–12 м3/ч).

Рисунок 14 – Насосы с измельчающими устройствами: а – смонтированный насос в установке; б – насос; в – режущий механизм насоса

Для более крупных установок могут применяться другие системы, например насосные станции с разделением твердых примесей. Принцип действия такой станции заключается в отделении крупноразмерных включений, содержащихся в поступающей сточной воде, и их последующую подачу вместе с потоком нагнетаемой сточной воды в напорный трубопровод без контакта указанных примесей с рабочим колесом насоса (рисунки 15, 16).

В оборудование станции входят два насоса, подводящий трубопровод с распределительными лотками, накопитель сточной воды, освобожденной от крупноразмерных примесей, бункеры для сбора твердых примесей с шаровыми клапанами, разделительные клапаны с решетками, напорные трубопроводы с обратными клапанами, вспомогательное оборудование.

Рисунок 15 – Канализационная насосная станция с системой разделения твердых веществ

Рисунок 16 – Схема работы насосной станции с разделением примесей: а – режим подачи сточной воды; б – режим откачки примесей

Насосы на станции могут работать поочередно либо в режиме «основной резервный». В случае, когда насос выключен и находится в неработающем состоянии, сточная вода с крупными примесями из подводящего трубопровода по подводящему лотку поступает в связанный с данным насосом бункер для сбора крупноразмерных включений. Далее сточная вода самотеком проходит через нижний разделительный клапан, оборудованный решеткой, и далее через насос поступает в накопитель сточной воды. При этом крупноразмерные примеси задерживаются решеткой и в накопитель не попадают.

Процесс происходит до момента полного заполнения бункера. По мере увеличения уровня сточной воды в бункере для сбора крупноразмерных включений плавающий на поверхности шар будет подниматься и при полном заполнении емкости водой перекроет входное отверстие. Второй цикл начинается с момента включения насоса в работу. В этом случае насос забирает сточную воду, освобожденную от крупных примесей, и подает ее по трубопроводу через разделительные клапаны. Клапаны открываются, позволяя воде поступать в бункер для сбора крупноразмерных включений.

В бункере поднимется давление, увеличивающее силу, с которой плавающий шар прижимается к входному отверстию. При этом обеспечивается надежное перекрытие входного трубопровода, что не позволяет сточной воде уходить в распределительный лоток. Обратный клапан на напорном трубопроводе станции открывается, и сточная вода начинает подаваться насосом в напорный трубопровод. Поток сточной воды, поступающий из насоса, начинает транспортировать крупногабаритные примеси, которые содержались в бункере.

Через некоторое время все накопленные примеси будут перекачаны в напорный трубопровод, и цикл повторится. Станции могут оборудоваться насосами с многолопастными рабочими колесами или насосами с относительно небольшими свободными проходами, применение которых в других условиях было бы проблематичным. Кроме предотвращения блокировки рабочих колес насосов станция может обеспечить и снижение энергопотребления перекачки сточных вод за счет использования более экономичных марок насосов (с большим числом лопастей рабочих колес, с меньшими свободными проходами).

Преимущества напорной системы:

возможность водоотведения с использованием трубопроводов небольшого диаметра с небольшим заглублением трассы;
предотвращение газовой коррозии труб вследствие гидролиза примесей в сточной воде;
не требуется поддержание равномерного уклона трубопроводов и строительство большого количества смотровых колодцев.

требуется значительное количество насосных установок и их обслуживание;
значительный расход электроэнергии, особенно при использовании насосов с измельчающими устройствами.

Принцип работы вакуумной канализации основан на транспортировке сточных вод по трубопроводам, в которых поддерживается вакуум (от минус 0,04 до минус 0,06 МПа), на центральную вакуумную станцию (рисунок 17). Центральная вакуумная станция является единственным элементом системы канализации, который должен снабжаться электроэнергией.

Рисунок 17 – Схема вакуумной канализации населенного пункта: 1 – самотечная канализационная сеть; 2 – приемный колодец; 3 – вакуумная канализационная сеть; 4 – приемный резервуар; 5 – канализационный насос; 6 – вакуумный насос; 7 – фильтр воздухоочистки; 8 – напорная канализационная сеть

Вакуумные клапаны (рисунок 18) устанавливаются внутри смотровых колодцев (рисунок 19) у зданий, работают, используя энергию вакуума.

Сточные воды отводятся из здания в колодец, после его наполнения до определенного уровня клапан в колодце открывается и сточная вода под действием вакуума направляется в трубопровод.

Импульс для открытия клапана, как правило, передается на управляемый блок контроллера за счет давления воздуха, создаваемого при повышении уровня сточных вод в колодце. Чтобы открыть или закрыть клапан, не нужно использовать электропривод.

Системы с большим количеством зданий, от которых отводятся сточные воды, и, соответственно, большим числом колодцев с клапанами могут оснащаться системой мониторинга для обеспечения удаленного контроля за колодцами и вакуумными клапанами. Системы мониторинга позволяют гораздо быстрее устранять неисправности и повышают качество работ по техническому обслуживанию. Они являются лишь дополнительным сервисом, и их отсутствие не влияет на работоспособность системы вакуумной канализации.

Вакуумная станция оснащается вакуумными насосами для создания вакуума в сети канализации, сборным резервуаром и канализационными насосами для подачи сточных вод из сборных резервуаров к очистным сооружениям. Периодически включаясь, вакуумные насосы поддерживают отрицательное давление в сборном резервуаре. Когда давление в резервуаре поднимается выше заданного предела, насосы включаются – и вакуум восстанавливается. Вакуумные насосы работают только в течение нескольких часов в день.

Сборные резервуары обеспечивают равномерную эксплуатацию вакуумных насосов с количеством включений не более 10–15 раз в час. Объем сборного резервуара зависит от количества сточных вод и требований к поддержанию вакуума в канализационных трубопроводах. В среднем он находится в пределах от 5 до 12 м3. Около 75 % объема работает как емкость для вакуумирования.

Преимущества вакуумной системы канализации:

необходимо обеспечить электрической энергией только центральную вакуумную станцию;
не происходит засорения труб, благодаря высокой скорости движения сточных вод;
не требуется строительство смотровых колодцев;
возможно использование гибких полимерных труб малого диаметра, которые могут укладываться на небольшой глубине;
применение гибких труб дает возможность обходить препятствия при прокладке трасс трубопроводов, что уменьшает капитальные затраты;
отсутствуют запахи, инфильтрация, а также утечки сточных вод, что позволяет размещать трубопроводы рядом с дождевой канализацией и водопроводом, а также в водоохранных зонах;
предотвращается газовая коррозия труб вследствие гидролиза примесей в сточной воде.

ограничение длины канализационных линий из-за потери напора (не более 3–4 км при плоском рельефе);
эксплуатация центральной вакуумной станции может сопровождаться выделением газов (сероводорода), что может потребовать применения биологической очистки воздуха;
канализационные трубопроводы должны быть герметичными;
требуется постоянное профилактическое обслуживание и своевременная замена изношенных деталей и уплотнений механического контроллера вакуумного клапана, так как блокировка и открытое состояние клапана вызывают остановку работы системы из-за отсутствия вакуума;
для проектирования, строительства и эксплуатации систем вакуумной канализации требуется высокий уровень компетентности специалистов.

При нецентрализованной системе канализации отведение и очистка сточных вод от каждого объекта предусматриваются в отдельности либо от нескольких объектов – с устройством сборных трубопроводов небольшой протяженности.

Преимущества: отсутствие протяженных сетей трубопроводов и необходимости их строительства и эксплуатации.

Недостаток: необходимость устройства большого числа очистных сооружений на каждом объекте.

Системы канализации промышленных предприятий

Системы канализации промышленных предприятий подразделяются на общесплавные и раздельные. Особенностью водоотведения некоторых предприятий является возможность образования до 5–10 различных видов сточных вод, отличающихся по расходу, составу и свойствам загрязнений.

Общесплавная система канализации предусматривает отведение всех категорий сточных вод, образующихся на предприятии на единые очистные сооружения. Может применяться для небольших промышленных предприятий, если производственные сточные воды близки по составу к бытовым и возможно попадание в поверхностные сточные воды промышленных загрязнений.

Раздельные системы канализации могут быть различными в зависимости от вида сточных вод, образующихся на предприятии. Хозяйственно-бытовые и поверхностные сточные воды отводятся по отдельным канализационным сетям, производственные могут отводиться по нескольким различным системам трубопроводов в зависимости от категории сточных вод. В отдельных случаях производственные сточные воды могут отводиться совместно с бытовыми (производственно-бытовая сеть) или поверхностными (производственно-дождевая сеть).

Существуют следующие раздельные системы канализации промышленных предприятий:

c локальными очистными сооружениями – применяется, когда в сточных водах отдельных цехов содержатся специфические загрязнения для очистки, от которых целесообразно устройство отдельных очистных установок;
частичным оборотом производственных сточных вод – применяется при возможности повторного использования некоторых производственных сточных вод с частичной очисткой или для водоснабжения других цехов;
полным оборотом всех категорий сточных вод (бессточная или замкнутая система) – применяется при нехватке воды для целей водоснабжения.

В зависимости от конкретных условий на предприятиях возможно создание нескольких систем очистки с вариантами объединения различных видов сточных вод.

В общем виде замкнутая система водопользования промышленного предприятия включает:

локальные оборотные системы;
централизованные замкнутые системы;
системы последовательного использования воды в нескольких технологических операциях.

Отведение производственных сточных вод по общей или отдельным сетям, а также смешение этих вод с хозяйственно-бытовыми сточными водами во многом зависит от того, будет ли в дальнейшем принята их совместная или раздельная очистка. Условия отведения сточных вод определяются также характером загрязняющих веществ.

При выборе системы канализации промышленного предприятия необходимо учитывать:

количество, состав и режим поступления сточных вод;
условия отведения производственных сточных вод и характеристику приемника сточных вод при их сбросе в водные объекты или в систему канализации населенного пункта или другого водопользователя;
возможность сокращения объемов загрязненных производственных сточных вод, образующихся в технологических процессах за счет внедрения безотходных и безводных производств, устройства замкнутых систем водного хозяйства, применения воздушных методов охлаждения технологического оборудования;
возможность и необходимость локальной очистки производственных сточных вод или отдельных потоков производственных сточных вод, в том числе с целью повторного использования или извлечения содержащихся в них отдельных компонентов;
возможность последовательного использования воды в различных технологических процессах с различными требованиями к ее качеству;
возможность использования очищенных сточных вод в производственном водоснабжении.

При разработке систем канализации промышленных предприятий могут рассматриваются варианты комплексного использования сточных вод одного предприятия в качестве источников водоснабжения других предприятий.