Тема 23, 24. Проектирование системы канализации

Цель: Сформировать навык проектирования системы канализации

Канализование сельских населенных пунктов является составной частью единой системы водного хозяйства. При проектировании системы канализации необходимо обеспечивать увязку расходов воды в системе водоснабжения и сточных вод различного происхождения и состава, а также оценивать влияние сброса сточных вод на водоемы как объекты культурно-бытового, хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного водопользования.

Система канализации поселков должна предусматривать повышение уровня их благоустройства и охрану окружающей среды от неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод.

Помимо отведения бытовых сточных вод следует предусмотреть отведение и очистку производственных сточных вод и загрязненной части поверхностного стока. Рекомендуется по возможности сокращать сброс сточных вод в водоемы за счет их повторного использования в промышленности и сельском хозяйстве.

РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ СТОЧНЫХ ВОД

При проектировании канализации нормы водоотведения принимаются равными соответствующим нормам хозяйственно-питьевого водоснабжения, в этих нормах учтены все виды расходов воды населением. Нормы производственного водоотведения принимаются равными нормам производственно-хозяйственного водопотребления (таблица 2.3). Расходы воды на полив улиц, зеленых насаждений и приусадебных участков, а также на содержание животных в личном хозяйстве при расчете расходов сточных вод не учитываются.

Таким образом, среднесуточный расход сточных вод для населенного пункта составит:

Q_{ср. сут.} = Q_{хоз-пит.} + Q_{произв.}, м³/сут.

Поступление сточных вод в канализационную сеть происходит неравномерно в течение суток и по часам суток. Неравномерность водоотведения учитывается коэффициентом общей неравномерности K_общ;

K_общ = K_сут. K_час.

Для определения расчетных расходов сточных вод сельских населенных пунктов коэффициент общей неравномерности определяется по таблице 12.1.

Таблица 12.1.

Общий коэффициент неравномерности притока сточных вод

Средний расход сточных вод Qср. сут., л/с
Kобщ		2,5		1,8	1,6

Для определения мощности очистных сооружений и насосной станции рассчитывается максимальный часовой расход воды:

Q_{макс.час} = Q_ср.сут K_общ / 24, м³/ч.

Для определения диаметра труб определяется максимальный секундный расход:

q_{макс.сек.} = Q_{макс. час.}/3600, м³/с.

Система канализации состоит из следующих основных элементов:

1. Внутренние устройства для приема сточных вод и отвода их в наружную канализационную сеть.

2. Наружная сеть, отводящая сточные воды к очистным сооружениям или насосным станциям.

3. Насосные станции, перекачивающие сточные воды из пониженных участков сети в более высокие.

4. Напорные водоводы, транспортирующие сточные воды от насосных станций.

5. Очистные сооружения и сооружения для обработки осадка.

6. Выпуски сточных вод в водоем.

Канализационные сети прокладываются в соответствии с рельефом местности. Вся канализуемая площадь поселка разделяется на бассейны канализования, ограниченные водоразделами.

Канализация поселков может осуществляться централизованно или децентрализованно с устройством местных сооружений для отдельных зданий (групп зданий). Предпочтение следует отдавать централизованной системе как более надежной в санитарно-экологическом отношении.

При централизованной системе канализации поселков наиболее распространена неполная раздельная система. При этом бытовые сточные воды по закрытым трубопроводам отводятся на очистные сооружения, а атмосферные воды – по открытым каналам в водоем. При допустимой концентрации загрязнений производственные сточные воды можно объединять с бытовыми.

В объединенные системы канализации могут отводиться сточные воды после следующих производственных процессов:

- мойка корнеплодов, овощей и фруктов (после грязеотстойников);

- мойка автомашин и др. сельскохозяйственной техники (после грязеотстойников с маслоуловителем);

- мойка молочной посуды и молочного оборудования;

- поение птиц, мойка поддонов клеток, инкубаторных станций, убойных пунктов на птицефабриках; и др.

Производственные сточные воды, отводимые совместно с бытовыми, не должны засорять канализационные трубы, оставлять отложения на стенках труб, содержать вредные вещества в высоких концентрациях и иметь температуру выше 40˚С.

Децентрализованная система оправдана при низкой плотности застройки поселка, больших расстояниях между объектами и расходе сточных вод до 25 м³/сут.

Для выбора оптимальной системы канализации необходимо предусматривать:

1) устройство совместной или раздельной системы канализации и очистки сточных вод рассматриваемого поселка и других близлежащих населенных пунктов;

2) объединение в поселке систем канализации хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, а также совместной очистки указанных сточных вод и загрязненной части поверхностного стока;

3) сравнение вариантов схем канализации и очистки сточных вод по технико-экономическим показателям (приведенным затратам).

Основные направления совершенствования систем канализации приведены в таблице 12.2.

Таблица 12.2.

Перечень основных направлений совершенствования систем канализации населенных пунктов

Мероприятия	Преимущества	Недостатки
1. Снижение заглубления главных коллекторов за счет устройства на диктующих выпусках канализационных насосных станций	Снижение стоимости и сокращение сроков строительства канализационных сетей	Дефицит погружных канализационных насосов отечественного производства
2. Применение для прокладки канализационных сетей пластмассовых труб	Уменьшение заглубления сетей и сокращение сроков их строительства; снижение утечек из сетей	Увеличение стоимости строительства сетей
3. Применение для канализования объектов, разделенных значительными расстояниями, напорной системы канализации	Снижение сроков и стоимости строительства	Усложнение эксплуатации системы канализации
4. Применение очищенной сточной воды для водоснабжения промышленных предприятий	Уменьшение потребности в водных ресурсах, снижение вредного воздействия на водоем	Необходимость прокладки самостоятельной сети и реконструкции водного хозяйства предприятий
5. Применение технического кислорода при биологической очистке сточных вод	Снижение выделения неприятных запахов, уменьшение площади сооружений и санитарно-защитной зоны	Усложнение эксплуатации сооружений
6. Замена сушки осадка на иловых площадках механическим обезвоживанием	То же	То же

Канализационную сеть следует трассировать так, чтобы охватывать максимальную территорию самотечными линиями при наименьших глубинах заложения.

Сети и коллекторы трассируют по улицам и проездам параллельно красным линиям застройки со стороны большего числа присоединений из кварталов или групп зданий. По возможности трассы должны быть прямолинейными. Углы поворота трассы, а также углы между притоками и основными трубопроводами должны быть не менее 90˚.

В сельских условиях при плоском рельефе местности коллекторы трассируют с пересечением возможно больших массивов застройки (рис. …). Это позволяет повысить расход сточных вод в коллекторе и обеспечить нормальную работу сети.

При пересеченном рельефе канализуемую территорию разбивают на бассейны канализования по линиям водоразделов (рис. …). Коллекторы трассируют по естественным тальвегам. Уличная сеть сводится к коллекторам кратчайшим путем перпендикулярно горизонталям, чтобы обеспечить наибольшие уклоны трубопроводов.

Канализационные сети должны работать как самотечные с частичным заполнением сечения труб. Для обеспечения движения жидкости с расчетными скоростями необходимо прокладывать трубы с уклоном. Для бытовых сточных вод наименьшие скорости движения при наибольшем заполнении труб допускаются:

при диаметре 150-250 мм – 0,7 м/с;

при диаметре 300-400 мм – 0,8 м/с;

при диаметре 450-500 мм – 0,9 м/с.

Наименьшие уклоны трубопроводов при расчетном наполнении составляют:

для труб диаметром 150 мм – 0,008;

для труб диаметром 200 мм – 0,005.

Диаметр труб определяется гидравлическим расчетом по величине расчетного секундного расхода сточных вод.

Расчетное наполнение труб принимают:

при диаметре труб 125 мм – не более 0,5 d;

при диаметре 150-300 м – не более 0,6 d;

при диаметре труб 350-400 мм – не более 0,7 d.

Расчетный диаметр труб можно определить по таблице 12.3.

Таблица12.3.

Таблица для гидравлического расчета круглых канализационных самотечных труб

(по Н.Ф. Федорову, Л.Е. Волкову)

Уклоны	Заполнение труб
0,2 D	0,3 D	0,4 D	0,5 D	0,6 D
D = 200 мм
0,005	1,87 / 0,42	4,28 / 0,54	7,39 / 0,63	11,0 / 0,7	14,96 / 0,76
0,006	2,06 / 0,46	4,68 / 0,59	8,21 / 0,7	12,25 / 0,78	16,53 / 0,84
0,007	2,24 / 0,5	5,07 / 0,64	8,92 / 0,76	13,35 / 0,85	17,91 / 0,91
0,008	2,42 / 0,54	5,47 / 0,69	9,62 / 0,82	14,29 / 0,91	19,29 / 0,98
0,009	2,59 / 0,58	5,87 / 0,74	10,33 / 0,88	15,39 / 0,98	20,66 / 1,05
0,010	2,77 / 0,62	6,26 / 0,79	10,91 / 0,93	16,18 / 1,03	21,65 / 1,1
0,015	3,4 / 0,76	7,69 / 0,97	13,38 / 1,14	19,79 / 1,26	26,77 / 1,36
0,020	3,98 / 0,89	8,88 / 1,12	15,49 / 1,32	22,93 / 1,46	30,70 / 1,56
0,025	4,43 / 0,99	10,07 / 1,27	17,37 / 1,48	25,60 / 1,63	34,64 / 1,76
0,030	4,92 / 1,1	11,1 / 1,4	19,01 / 1,62	28,27 / 1,8	38,18 / 1,94
0,040	5,73 / 1,28	12,68 / 1,6	22,06 / 1,88	32,83 / 2,09	44,08 / 2,24
D = 250 мм
0,005	3,49 / 0,5	7,8 / 0,63	13,57 / 0,74	20,37 / 0,83	27,68 / 0,9
0,006	3,84 / 0,55	8,55 / 0,69	15,04 / 0,82	22,34 / 0,91	30,14 / 0,98
0,007	4,12 / 0,59	9,29 / 0,75	16,32 / 0,89	24,05 / 0,98	32,6 / 1,06
0,008	4,47 / 0,64	10,03 / 0,81	17,42 / 0,95	26,02 / 1,06	35,06 / 1,14
0,009	4,75 / 0,68	10,78 / 0,87	18,7 / 1,02	27,98 / 1,14	37,21 / 1,21
0,010	5,03 / 0,72	11,4 / 0,92	19,8 / 1,08	29,21 / 1,19	39,36 / 1,28
D = 300 мм
0,005	5,74 / 0,57	12,84 / 0,72	22,44 / 0,85	33,22 / 0,94	44,73 / 1,01
0,006	6,24 / 0,62	14,27 / 0,8	24,55 / 0,93	36,4 / 1,03	49,15 / 1,11
0,007	6,84 / 0,68	15,34 / 0,86	26,4 / 1	39,58 / 1,12	53,14 / 1,2
0,008	7,25 / 0,72	16,59 / 0,93	28,52 / 1,08	42,41 / 1,2	56,68 / 1,28
0,009	7,85 / 0,78	17,66 / 0,99	30,36 / 1,15	45,24 / 1,28	60,67 / 1,37

Примечание: в таблице над чертой указан расход воды q, л/сек., под чертой – скорость воды v, м/сек.

Минимальный диаметр канализационных труб для уличной сети равен 200 мм, для внутриквартальной (распределительной) сети – 150 мм.

На отдельных участках, в зависимости от рельефа, допускается перекачка сточных вод насосами по напорным трубопроводам.

Для безнапорных канализационных коллекторов могут применяться керамические, асбестоцементные, железобетонные и пластмассовые. Для напорные сетей могут применяться асбестоцементные, железобетонные, пластмассовые и металлические трубы. Выбор материала труб зависит как от условий строительства, так и от поставок заводов-изготовителей.

Глубина заложения коллектора зависит от рельефа местности и глубины присоединения трубопроводов уличной сети.

Наименьшая глубина заложения канализационных труб диаметром до 500 мм принимается на 0,3 м меньше расчетной глубины промерзания грунта, но не менее 0,7 м от верха трубы.

h_min = h_f - 0,3 м,

h_min = 0,7 м,

где h_f – расчетная глубина промерзания грунта, для Саратовской области 1,8 м.

Наибольшая глубина заложения труб принимается для сухих грунтов не более 7-8 м, для водонасыщенных – не более 5 м.

Заложение коллектора уточняют с помощью построения продольного профиля

Для наблюдения за работой канализационной сети, вентиляции и очистки труб устраивают смотровые колодцы на прямолинейных участках сети, не более чем через 50 м. В местах соединения нескольких линий устраивают соединительные колодцы. Поворотные колодцы устраивают в местах изменения направления или уклона трубопровода. При соединении трубопроводов, расположенных на разной глубине, сооружают перепадные колодцы. Все колодцы оборудуются вентиляцией.

Список литературы

1. СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги

2. СНиП 2.05.03-84 Мосты и трубы

3. СНиП 2.05.11-83 Внутрихозяйственные автомобильные дороги в колхозах, совхозах и других сельскохозяйственных предприятиях и организациях.

4. В.С. Бойчук. Проектирование сельскохозяйственных дорог и площадок.- 2-е изд., переработанное и доп. – М.: Колос, 1996-207с.

5. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. СНиП 2.07.01-89*. - М.: Стройиздат, 1990.

6. В.Ф. Бабков, О.В. Андреев. Проектирование автомобильных дорог. Часть1, 2. Москва, Транспорт, 1979г.

7. Пособие по водоснабжению и канализации городских и сельских поселений (к СНиП 2.07.01-89). - М.: ЦИТП, 1992.

8. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.02-84. – М.: Стройиздат, 1985.

9. Канализация. Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.03-85. – М.: ЦИТП, 1986.

10. Рекомендации по инженерному оборудованию сельских населенных пунктов. – М.: «КОМТЭКС», 1990.

11. Кетаов А.Б. и др. Комплексное инженерное оборудование сельских населенных пунктов/А.Б. Кетаов, П.Б. Майзельс, И.Ю. Рубчак. – М.: Стройиздат, 1982.