Главная → Статьи

Канализация

Совокупность устройств и сооружений для приема, отведения и очистки сточных вод до состояния, безвредного для людей и животных, а также для обитателей и растительности водоемов, в которые эти воды выпускают, называют канализацией. В более узком смысле под канализацией подразумевают системы устройств для приема и отведения загрязненных вод от места их образования до места очистки. Используемая для хозяйственно-бытовых и производственных нужд вода загрязняется и в большинстве случаев не может быть повторно использована в месте ее потребления. Такую воду собирают и отводят за пределы населенного места или промышленного предприятия, а затем очищают, обезвреживают и выпускают в местный водоем.

Загрязненные воды, поступающие в канализацию, называются сточными водами. Различают три основных вида сточных вод: хозяйственно-фекальные, производственные и атмосферные (если атмосферные воды поступают в канализационную сеть). К хозяйственно-фекальным, или бытовым, водам относят воды, поступающие из кухонных раковин, умывальников, ванн, душей, бань, прачечных, общественных и домовых уборных и т. п. Производственными считают отработавшие воды, поступающие от производственных аппаратов промышленных предприятий. Производственные воды могут содержать различные загрязнения; будучи прозрачными и чистыми на вид, они могут содержать кислоты, растворы солей и другие примеси, среди которых нередко могут быть и ядовитые. Сточные воды некоторых производств, выпущенные без очистки в водоемы, отравляют их настолько, что в них погибают все животные и растительные организмы. Атмосферными сточными водами называют воды от таяния снега и дождей. Эти воды, особенно первые их потоки, смывающие пыль и грязь с улиц и дворов, несут в своем составе много бактерий, в том числе и болезнетворных

Сточные воды очищают механическим, химическим и биологическим способами. При механической очистке из сточных вод с помощью решеток, сит или отстойников выделяют нерастворимые загрязнения, при химической — к сточным водам добавляют реагенты, т. е. вещества, вступающие в химическое соединение с веществами, содержащимися в сточных водах. В результате реакций образуются химические соединения, легко удаляемые из сточных вод отстаиванием. Таким образом, сточные воды становятся безвредными для водоемов, в которые их выпускают. В сооружениях для биологической очистки сточных вод происходят примерно те же процессы, что и при самоочищении почвы и водоемов в природе. Весьма совершенным, хотя и наиболее старым видом сооружения для биологической очистки сточных вод, являются поля фильтрации и поля орошения. Там, где нет свободных земель или других условий, благоприятных для организации естественной биологической очистки, устраивают искусственную биологическую очистку.

Наружная канализационная сеть, особенно городская, представляет собой разветвленную подземную сеть трубопроводов. Сточные воды протекают по этим трубам самотеком (при благоприятном рельефе), переходя из труб малых диаметров в трубы более крупных размеров, и удаляются за пределы территории, по которой проходит канализационная сеть. При неблагоприятном рельефе местности устраивают насосные станции и прокладывают напорные трубопроводы для подачи сточных вод к очистным сооружениям.

Рис. 1. Схема канализации города
а — сооружения для очистки сточных вод; б — насосная станция; в — схема канализации жилого дома; 1 — решетки; 2— песколовки; 3— песковые площадки; 4 — первичные отстойники; 5 — котельная; 6 — газгольдер; 7— резервуары для перегнивания осадка (метантенки); 8 — вторичные отстойники; 9 — установка для дезинфекции сточных вод; 10 — иловые -площадки; 11 — аэротенки; 12 — компрессорная; 13 — промышленные предприятия; 14 — аварийный сброс

Для отведения сточных вод с городской территории иногда устраивают одну общую систему канализационной сети, в которую выпускают как хозяйственно-фекальные и производственные, так и атмосферные воды. Такую систему канализации называют общесплавной. В других случаях устраивают систему из двух канализационных сетей —одну для городских сточных вод, другую для атмосферных (ливневых). Такая система канализации называется полной раздельной. На территориях промышленных предприятий может быть несколько канализационных сетей: хозяйственно-фекальная, производственная, для вод, загрязненных кислотами, щелочами или другими химическими веществами, и т. д.

Рис. 2. Схема организации работ по строительству железобетонного коллектора

Канализационные сети выполняют из керамических, бетонных, железобетонных и асбестоцементных труб. Керамические трубы хорошо противостоят агрессивному действию различных кислот и газов, часто содержащихся в производственных сточных водах, тогда как бетонные, железобетонные и асбестоцементные трубы подвержены коррозии. Для заделки раструбных соединений керамических труб применяют преимущественно просмоленную прядь и разогретую битумную мастику и только при прокладке трубопроводов в недостаточно осушенных траншеях, вырытых в водоносных грунтах, вместо битумной мастики применяют цементный раствор.

Канализационные трубопроводы больших диаметров прокладывают из железобетонных труб с применением средств механизации для рытья и засыпки траншей, устройства искусственного основания и опускания труб в траншею. Для наблюдения за работой канализационной сети и обеспечения ее нормальной эксплуатации на ней устраивают смотровые колодцы из заранее изготовленных железобетонных колец, конусов и других деталей.

Гражданские и производственные здания оборудуют внутренней канализацией, состоящей из приборов для приема загрязненных вод и систем трубопроводов, отводящих эти воды за пределы зданий. В зависимости от характера и степени загрязнений сточных вод устраивают одну или несколько систем внутренней канализации Например, только одну систему для отвода сточных вод от санитарных приборов (моек, умывальников, ванн, душей и т. п.); одну или несколько отдельных систем для отвода загрязненных производственных сточных вод и самостоятельные системы для отвода сточных вод от санитарных приборов и дождевых или талых снеговых вод с крыш зданий; одну объединенную -систему для отвода всех сточных вод от санитарных приборов, производственных установок и ливневых или талых вод.

Сети внутренней канализации устраивают из чугунных канализационных или асбестоцементных безнапорных труб, применяют также пластмассовые трубы. Их прокладывают открыто с креплением к стенам и потолкам или скрыто в конструкции перекрытий и под полами, в земле, в сборных блоках, панелях, кабинах, а также в бороздах и коробах. При прокладке под подошвами фундаментов зданий или тяжелым оборудованием канализационные трубопроводы защищают от повреждений специальными кожухами.

Рис. 3. Схема канализации жилого дома
1 — стояк; 2 —отводные линии; 3 — выпуск; 4 — вытяжная труба; 5 —дворовая или внутри-квартальная линия; 6 — контрольный колодец; 7 — соединительная линия; 8 — уличная линия; R — ревизия

Для отвода дождевых и талых вод с крыш зданий устраивают водостоки. В невысоких зданиях и зданиях с кровлей небольшой поверхности применяют водосточные стояки из кровельной стали, укрепляемые на наружных стенах зданий. В современных гражданских и производственных зданиях с пологими или плоскими кровлями, иногда пересеченными световыми фонарями, для отвода дождевых и талых вод с кровель устраивают внутренние водостоки с открытым выпуском воды на поверхность земли, на отмостку вокруг зданий, в лотки у тротуаров или же в закрытую систему подземных водостоков, размещенных под зданием и соединенных с наружной водосточной сетью. При присоединении внутренних водостоков к канализационной сети на выпуске водостоков из зданий устраивают водяные затворы, предотвращающие доступ газов из канализационной сети во внутреннюю водосточную сеть, доступ холодного воздуха снаружи в стояки и образование в них наледи внутри и конденсата снаружи.

Для приема воды с кровли устанавливают водосточные воронки, которые должны быстро принимать и отводить с крыш воду и задерживать различный мусор, листья, бумагу. Водосточные стояки выполняют обычно из чугунных канализационных или асбестоцементных и пластмассовых труб. В зданиях высотой более 16 м стояки делают из чугунных водопроводных, а иногда и из стальных труб. Стояки размещают или открыто у внутренних стен, перегородок, колонн, или скрыто в бороздах и монтажных шахтах. В жилых зданиях водосточные стояки размещают в лестничных клетках у стен, не смежных с жилыми комнатами. В зданиях производственного назначения с сильно разветвленной сетью внутренних подземных водостоков для бесперебойной работы сети на ней устраивают смотровые колодцы канализационного типа, которые размещают на каждом повороте сети, при изменении диаметров и уклонов. Вблизи поворотов и отводов ставят ревизии или прочистки таких же типов, как и на внутренних канализационных трубопроводах.

—

Комплекс инженерных сетей, сооружений и устройств, предназначенных для приема, транспортирования, обеззараживания и очистки сточных вод, называют системой канализации.

Сточными водами или сточной жидкостью называют воду, которая была использована для различных нужд и получила при этом дополнительные примеси (загрязнения), изменившие ее химический состав или физические свойства.

В зависимости от происхождения сточные воды разделяют на бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и атмосферные.

Бытовые сточные воды по природе загрязнения делятся на фекальные, поступающие из туалетов и загрязненные в основном физиологическими отбросами, и хозяйственные, поступающие из раковин, ванн, трапов душевых, а также из бань, прачечных, после мытья помещений и др.

Производственные сточные воды образуются в результате загрязнения водопроводной воды в процессе использования ее в производстве различными примесями и химическими соединениями (нефтепродукты, жиры, масла, смолы, ядовитые вещества). В зависимости от вида и степени загрязнения такие сточные воды называют загрязненными и условно-чистыми.

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения дождей и таяния снегов.

Накопление сточной жидкости на поверхности и в глубине почвы, а также в водоемах загрязняет окружающую среду, исключает возможность использования водоемов для хозяйственных целей и является причиной инфекционных заболеваний.

Для обеспечения санитарного состояния городов, населенных пунктов, промышленных предприятий необходимо своевременно удалять с их территорий сточные воды в систему канализации.

Существуют два вида канализации: вывозная (реже) и сплавная. При сплавной канализации сточные воды по подземным трубопроводам транспортируются на очистные сооружения, где их псдвергают весьма интенсивной очистке преимущественно в искусственно созданных условиях. Очищенные сточные воды спускают в ближайшие водоемы. Для сплавной канализации необходимо сооружение в зданиях внутреннего водопровода.

Схема канализации включает следующие основные элементы: внутренние канализационные устройства зданий, наружную внут-риквартальную (дворовую) и наружную уличную канализационную сеть, насосные станции и напорные трубопроводы, очистные сооружения и устройства для выпуска очищенных сточных вод в водоем.

Внутренние канализационные устройства зданий состоят из санитарных приборов для приема загрязненных вод (моек, ванн, унитазов, трапов душевых, устройств для приема промышленных стоков) и систем трубопроводов, отводящих эти воды за пределы здания.

Рис. 4. Схема канализации населенного пункта с промышленным предприятием
1 — уличная сеть; 2 — дворовая сеть; 3 — внутриквартальная сеть; 4 — коллектор; 5 — местная станция подкачки; 6 — уличная сеть; 7 — напорный трубопровод; 8 — главный коллектор; 9 — загородный коллектор; ОС — очистные сооружения; ГНС— главная насосная станция; ПП — промышленное предприятие

В зависимости от характера и степени загрязнения сточных вод создают раздельные системы внутренней канализации для бытовых, производственных и ливневых стоков или эти системы группируют и объединяют.

Сети внутренней канализации сооружают из чугунных, стальных, асбестоцементных или пластмассовых труб. Трубы (стояки, отводы) прокладывают открыто с креплением к стенам и потолкам или скрыто в каналах, бороздах, в специальных санитарных блоках и кабинах. Подземную часть внутренних канализационных сетей выполняют с расчетным уклоном к наружным канализационным сетям и соединяют с ними путем устройства специальных приемных и смотровых колодцев.

Внутриквартальная (дворовая) канализационная сеть представляет собой систему подземных трубопроводов: выпусков от зданий и внутриквартальных коллекторов, предназначенных для приема сточных вод из зданий и отведения их в уличную канализационную сеть.

Уличная канализационная сеть — это система подземных трубопроводов, принимающих сточные воды от внутриквартальныч (дворовых) сетей и транспортирующих их к насосным станциям, очистным сооружениям и в водоем. Трубопроводы такой сети называют коллекторами. Для осмотра, промывки и прочистки от засорения канализационной сети устраивают смотровые колодцы. Для приема атмосферных сточных воде проездов служат дождеприемники, представляющие собой круглые или прямоугольные колодцы с металлической решеткой сверху.

Рис. 5. Схема подключения канализации жилого лома к уличной сегн
1 — дворовая сеть; 2 — коллектор уличной сети

Пересечение коллекторов с реками, оврагами и железными дорогами выполняют устройством дюкеров, эстакад, переходов.

Канализационные сети строят преимущественно самотечными. Для этого их прокладывают соответственно рельефу местности.

Коллекторы обычно сооружают по пониженным участкам местности для обеспечения минимальной глубины прокладки присоединяемых к ним вышележащих участков уличной сети.

От глубины заложения трубопроводов существенно зависят стоимость и сроки строительства канализационной сети. В связи с этим ее принимают по возможности минимальной с учетом предохранения сточных вод в трубах от замерзания и защиты труб от механического повреждения. Но так как температура сточных вод не опускается ниже 7 °С даже в самое холодное время года, канализационные трубопроводы можно прокладывать на глубине, меньшей глубины промерзания грунта. Обычно глубина заложения канализационных трубопроводов колеблется от 0,7 до 7—8 м от поверхности земли до верха трубы. Глубину заложения трубопроводов определяют расчетом продольного профиля канализационной сети.

Трубы и материалы для заделки стыков при устройстве канализационной сети должны быть прочными, водонепроницаемыми, устойчивыми против коррозии и истирания, гладкими (для уменьшения сопротивлений, возникающих при движении жидкостей), а также и дешевыми. Этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяют керамические, бетонные, железобетонные и асбестоцементные трубы.

Рис. 6. Стык керамических труб

Керамические трубы (ГОСТ 286—74). Для безнапорных канализационных сетей используют керамические трубы диаметром 150—600 мм, длиной 800, 1000 и 1200 мм с раструбом на одном конце. Соединение керамических труб выполняется аналогично раструбному соединению чугунных водопроводных труб. Герметичность стыка обеспечивают заполнением кольцевого зазора между стенками гладкого конца трубы и раструба на 1/2 — 1/2 всей его глубины смолеными пеньковой прядью или канатом. В остальную часть кольцевого зазора вводят заполнитель (замок) для повышения прочности стыка. В качестве заполнителя используют асфальтовую мастику, асбестоцементный или цементный раствор.

Бетонные и железобетонные трубы (ГОСТ 6482—71). Для устройства безнапорных канализационных сетей применяют бетонные и железобетонные трубы раструбные диаметром 200—2500 мм и фальцевые диаметром 1750—3500 мм. Раструбные и фальцевые стыковые соединения бетонных и железобетонных труб выполняют так же, как и раструбные стыковые соединения керамических труб.

Асбестоцементные трубы (ГОСТ 1839—72), как безнапорные, так и напорные, изготовляют с гладкими концами диаметром 100—600 мм. Соединяют их с помощью цилиндрических муфт. Зазоры между стенками труб и муфт заделывают аналогично кольцевым зазорам раструбных стыков керамических труб.

В особых случаях безнапорные трубопроводы можно выполнять из стеклянных, фанерных и других труб. В последние годы для устройства самотечных трубопроводов начали применять трубы из синтетических материалов (винипластовые, полиэтиленовые и др.).

За рубежом трубы из синтетических материалов наибольшее распространение получили в Финляндии и ФРГ.

Напорные трубопроводы выполняют из напорных железобетонных, асбестоцементных, чугунных или стальных труб.

Смотровые колодцы сооружают для осмотра и прочистки канализационной сети. Их разделяют на линейные, устраиваемые на прямолинейных участках труб через 40—150 м по их длине (чем больше диаметр труб, тем больше расстояние между колодцами); поворотные, располагаемые в местах изменения уклона канализационной линии и ее направления в плане; узловые, устанавливаемые в местах соединения линий, и контрольные — в местах присоединения внутриквартальных (дворовых) и заводских сетей к уличным в пределах застройки кварталов.

Смотровые колодцы можно выполнять из кирпича и сборного железобетона. В плане они могут иметь круглую или прямоугольную форму. Детали для круглых железобетонных колодцев изготовляют в соответствии с ГОСТ 8020—68.

Канализационные насосные станции сооружают при большой глубине заложения коллекторов и вследствие этого из-за невозможности самотечного транспортирования сточных вод к очистным сооружениям или в водоем. Перекачивают сточные воды к очистным сооружениям по напорным трубопроводам.

Канализационная насосная станция состоит из машинного отделения с насосами и приемного резервуара.

На выбор типа насосной станции влияют глубина заложения подводящего трубопровода, мощность станции, условия строительства, принятый тип насосов и др. Наиболее часто строят канализационные насосные станции шахтного типа. Круглая в плане форма обусловлен опускным способом выполнения строительных работ. Подземную часть насосных станций сооружают из бетона или железобетона, а надземную — из кирпича.

Напорные трубопроводы выполняют, как правило, в две линии из железобетонных или асбестоцементных труб. При соответствующем обосновании можно использовать чугунные или стальные трубы.

Очистные сооружения, выпуски. Очистные сооруже-н и я предназначены для очистки и обеззараживания сточных вод и переработки их осадка. Способы очистки, состав и размеры очистных сооружений определяют расчетом в зависимости от характера и концентрации загрязнений сточных вод, мощности и самоочищающейся способности водоема, наличия населенных пунктов и промышленных предприятий ниже по течению реки, а также от назначения водоема (для водоснабжения, купания, рыбоводства).

Очистные сооружения необходимо располагать ниже по течению реки относительно населенного пункта или промышленного предприятия. Благодаря этому исключается опасность загрязнения водоема в пределах канализуемого объекта.

После очистки сточные воды через специальные устройства, называемые выпусками, сбрасываются в водоем. Выпуски очищенных сточных вод в водоем должны обеспечивать смешивание выпускаемой воды с водой водоема. Выпуски бывают береговые и русловые. При сбросе очищенных вод в озера и моря устраивают глубоководные выпуски.

Существуют различные способы очистки сточных вод: механическая, биохимическая (или биологическая), химическая и физико-химическая.

Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод взвешенных веществ и частично загрязнений, находящихся в коллоидном состоянии. Для этой цели используют решетки, песколовки, отстойники, жироловки, нефтеловушки, маслоотделители, гидроциклоны, фильтры и другие сооружения. Решетки служат для улавливания крупных загрязнений (тряпья, мочала, бумаги и др.), песколовки — для улавливания нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.), отстойники — для очистки сточных вод от взвешенных веществ,

Под действием сил тяжести частицы, плотность которых большие плотности воды, осаждаются на дно сооружений. В то же время частицы, плотность которых меньше плотности воды (жиры, масла, иефть), всплывают на поверхность. Осадок и всплывшие загрязнения удаляют из сооружений и направляют на обработку.

Биохимическая (биологическая) очистка. Сущность этого процесса заключается в окислении оставшихся в воде после механической очистки органических загрязнений с помощью микроорганизмов, способных в процессе своей жизнедеятельности осуществлять минерализацию органических веществ. Биохимическая очистка сточных вод может происходить в условиях, близких к естественным (поля орошения и фильтрации, а также биологические пруды), и в искусственно созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки).

Поля орошения и фильтрации представляют собой специально подготовленные и спланированные земельные участки, которые периодически заливают сточными водами. Образующаяся на частицах земли биологическая пленка, заселенная микроорганизмами, адсорбирует и минерализует органические вещества. Кислород, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, проникает в почву из воздуха. Сточные воды на таких полях очищаются довольно медленно. Значительно интенсивнее их очистка происходит на биологических фильтрах и аэротенках.

Биохимическую очистку сточных вод на биологических фильтрах осуществляют аэробные микроорганизмы, развивающиеся в виде биологической пленки, которая периодически отмирает и выносится с очищенной водой. Для ее улавливания применяют вторичные отстойники. Осадок из этих отстойников направляют в метантенки.

Для обеззараживания (дезинфекции) сточные воды обрабатывают хлорной известью или хлором, для чего сооружают контактные резервуары.

Осадки бытовых и большинства производственных сточных вод являются хорошим удобрением и используются в сельском хозяйстве.

Химическую и физик о-х имическую очист-к у сточных вод применяют для некоторых производственных стоков, и сущность процесса заключается в выделении из сточных вод загрязнений в результате реакции, возникающей между ними и вводимыми реагентами.

Наиболее распространенная схема очистки бытовых и производственно-бытовых сточных вод приведена ниже. По такой схеме проектируют очистные сооружения на средний расход воды от 5 до 30 тыс. м3/сут.

Сточные воды подвергают механической и биохимической очистке, а затем дезинфекции. Осадок перекачивают в метантенки, а обезвоживают и сушат на иловых площадках.

Обеззараживание воды происходит в контактных резервуарах.

При брожении осадка в метантенках образуется газ, в значительной степени состоящий из метана. Этот газ используют на нужды станции и подают через газгольдер для сжигания в котельную.

В результате механической и биохимической очистки на биофильтрах и аэротенках из сточных вод устраняется 91—98% болезнетворных бактерий. Для удаления оставшихся бактерий этого типа очищенные сточные воды подвергают дезинфекции, которую можно осуществлять различными способами. Наибольшее распространение получил способ хлорирования, при котором в очищаемую воду вводят хлорную известь, хлор или гипохлорит натрия.

Ваш отзыв