В населенных местах и на промышленных предприятиях образуются загрязнения, связанные с повседневной деятельностью человека. К загрязнениям относятся физиологические отбросы, получающиеся в результате обменных процессов в организме человека и животных, а также загрязненные воды от бань, прачечных, душей, мытья продуктов питания, посуды, помещений, улиц и пр.
Внутридомовая и внутрицеховая канализация принимает и отводит загрязненные воды за пределы здания до первого наружного внутриквартального или дворового колодца. В жилых и общественных зданиях приемниками (рис. 1.1.) служат умывальники, раковины, унитазы /, писсуары, мойки, трапы и т.д., из которых сточная вода по отводным линиям 2 самотеком поступает в стояки 3 и далее через выпуск 5 отводится за пределы здания до наружного внутриквартального или дворового смотрового колодца 6. Прочистку трубопроводов производят через ревизию 4.
В зависимости от условий поступления сточных вод в сеть и транспортирования по ней вод различных категорий применяют раздельную, неполную раздельную, общесплавную, полураз-дельную и комбинированную системы канализации.
Снег разрешается сплавлять по общесплавным, бытовым, производственно-бытовым сетям при условии обеспечения незаиляющих скоростей движения сточных вод. При этом температура сточных вод должна существенно понижаться с тем, чтобы ход биологических процессов очистки сточных вод не замедлялся.
В табл. 2.1 приведены нормы водоотведения бытовых сточных вод в канализованных районах населенных мест. Приведенные в табл. 2.1 нормы водоотведения учитывают все расходы на хозяйственно-питьевые нужды в жилых и общественных зданиях, за исключением санаториев, домов отдыха и пионерских лагерей.
Расчетным расходом сточных вод называется то количество сточных вод, на пропуск которых должны быть запроектированы канализационные сооружения. При проектировании канализации обычно определяют средний и максимальный суточные расходы, а также максимальные часовой и секундный расходы.
Сточные воды загрязнены различными примесями, находящимися в воде в растворенном, коллоидном и нерастворенном состояниях. На гидравлический режим работы сети главным образом влияют загрязнения, находящиеся в потоке в нерастворенном состоянии. Эти загрязнения как органического, так и минерального происхождения в зависимости от удельного веса или всплывают на поверхность (жировые вещества, пробг ки и др.), или находятся во взвешенном состоянии и распределяются по всему сечению потока (остатки овощей, мелкий песок, бумага и др.), или, опускаясь ко дну, двигаются беспорядочно по днищу, образуя подвижные дюны (песок, частицы щлака, угля).
В зависимости от местных условий применяют различные формы сечений труб и каналов. В практике строительства канализационных сетей применяют следующие формы сечения труб и каналов: круглую (высота сечения равна ширине), вытянутую (высота больше ширины), сжатую (высота меньше ширины).
Приведенные выше формулы справедливы для равномерного движения, в то время как режим движения жидкости в трубах и каналах неравномерный и, кроме того, не-установившийся. Неравномерность движения обусловливается боковыми присоединениями труб, изменением уклонов по длине, различной шероховатостью материалов труб и колодцев, различного рода местными сопротивлениями, дефектами конструктивного и строительного порядка и пр. Режим движения можно считать неустановившимся еще и потому, что в канализационную сеть поступает в разные часы неодинаковое количество сточных вод.
На рис. 3.2 приведены кривые изменения скоростей движения потока и расходов сточных вод в трубах круглого сечения в зависимости от степени их наполнения. По оси ординат отложены степени наполнения, а по оси абсцисс—значения скоростей и расходов, выраженные в долях от скорости и расхода при полном наполнении. Из рис. 3.2 видно, что с повышением степени наполнения увеличиваются гидравлический радиус и соответственно скорость движения потока. При половинном наполнении гидравлический радиус равен Rh/2 = =d/4. Далее гидравлический радиус возрастает и становится максимальным при наполнении, равном 0,813 d; затем он уменьшается и при полном наполнении равен Ян=й/4, т.е. имеет то же значение, что и при половинном наполнении. Соответственно и скорость имеет максимальное значение при наполнении, равном 0,813 d, а скорость при половинном наполнении равнг скорости при полном наполнении. Расход достигает своего максимума при наполнении, равном 0,95 d, затем уменьшается и при полном наполнении он вдвое больше расхода при половинном наполнении.
Каналы больших размеров устраивают из бетона, железобетона и реже из кирпича. Канал имеет основание (фундамент), стул, лоток и свод. Основание состоит из щебеночной подготовки и железобетонной или бетонной плиты.
При проектировании канализационных сетей промышленных предприятий следует учитывать коррозионность стоков, возможность зарастания труб, вероятность образования взрывоопасных газов и пр.Определяя количество сетей производственной канализации, учитывают состав отдельных категорий сточных вод, их количество и температуру, возможность повторного использования воды и необходимость локальной очистки. Следует предусматривать специальные сети для отвода сточных вод, содержащих агрессивные, летучие, токсичные, взрывоопасные и легковоспламеняющиеся вещества. Иногда для устранения засоров в наружной сети на цеховых выпусках (например, на некоторых текстильных предприятиях) ставят решетки для задержания грубых нерастворимых примесей (шерсть, волокно и др.).
В полосе вечномерзлых грунтов прокладка канализационных сетей представляет собой сложную инженерную задачу. При передаче тепла от стенок трубопровода в грунт вокруг трубопровода образуется зона талого грунта, нарушающая его устойчивость. В связи с этим чаще применяют наземную и надземную прокладки, при которых в наименьшей степени нарушается естественный термический режим вечномерзлых грунтов.
Значение коэффициента стока зависит не только от характера покрытия местности (растительный слой, булыжная или асфальтовая мостовая), грунтовых условий, уклона местности, но и от продолжительности выпадения дождя и его интенсивности. Установлено, что для бассейнов в городах и населенных местах, характеризующихся большими коэффициентами стока (свыше 0,7), средние их значения более или менее постоянны, а при малых коэффициентах стока — средние их значения переменные.
Трассировку дождевой сети в основном следует выполнять так же, как и бытовой канализации, учитывая, однако, специфические особенности ее работы. Начертание дождевой сети в плане обусловлено рельефом местности, размером территории, схемой планировки, насыщенностью территории подземными путями и др. Трассу для водостоков следует выбирать по наикратчайшим расстояниям. С целью уменьшения размеров каналов подземная водосточная сеть должна иметь выпуски в ближайшие водоемы, тальвеги и овраги. Как правило, главные коллекторы бассейна нужно трассировать по городским проездам, за исключением тех случаев, когда направление городских проездов не совпадает с тальвегом. Трасса водостока на проезде должна быть расположена прямолинейно, параллельно красным линиям, с минимальным числом пересечений с другими подземными сооружениями. При ширине проезда до 30 м водосток рекомендуется трассировать по середине проезда. При ширине проезда более 30 м в зависимости от технической и экономической целесообразности коллекторы проектируют по середине проезда или по обеим сторонам проезда (дублирование). Место расположения начальных точек закрытой дождевой сети следует определять расчетом с учетом местных условий.
Для выбора конструкции и типа насосной станции предварительно необходимо определить ее производительность, выяснить санитарные, гидрогеологические и другие условия ее эксплуатации.На рис. 7.3 показана канализационная насосная станция с вертикальными насосами. Станция имеет внутренний диаметр 7,5 м. В машинном помещении установлены два вертикальных насоса марки ФВ 144/46 производительностью 144 м3/ч каждый. Приемный резервуар имеет емкость 30 м3. Отбросы задерживаются вертикальной механизированной решеткой, расположенной в приемном резервуаре. В грабельном помещении установлена молотковая дробилка для измельчения задержанных отбросов. Для монтажа и демонтажа оборудования установлены тали. Управление насосными агрегатами автоматизировано.
К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы — дрожжевые и плесневые грибки и различные бактерии. В бытовых сточных водах содержатся также болезнетворные бактерии (патогенные) — возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов (глистов), попадающие в сточные воды с выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах, например, в сточных водах кожевенных заводов, фабрик первичной обработки шерсти и др.
Значение константы пропорциональности изменяется в зависимости от температуры: чем выше температура, тем больше константа. Так, при температуре 20° С константа скорости окисления для многих вод равна 0,1, а при температуре 30° С — 0,158.
Показатель pH — активная реакция сточных вод — играет значительную роль в очистке сточных вод на биологических сооружениях. Сильнокислые или щелочные воды следует подвергать нейтрализации и только после этого направлять на очистные сооружения. При спуске сточных вод в водоем и смешении их с водой водоема pH этой смеси не должна быть ниже 6,5 или выше 8,5. Сточные воды, направляемые для биохимической очистки, должны иметь pH в этих же пределах.
Городские сточные воды обрабатываются на сооружениях механической и биохимической (биологической) очистки. Технология очистки сточных вод в настоящее время развивается в направлении интенсификации процессов биохимической очистки, проведения последовательно процессов биохимической и физико-химической очистки, конечной целью которых является повторное использование глубоко очищенных сточных вод на промышленных предприятиях.
Для очистки сточных вод предусматривается комплекс отдельных сооружений, в которых по ходу движения сточная вода постепенно очищается сначала от крупных, а затем от все более и более мелких загрязнений, находящихся в нерастворенном состоянии.
Решетки, предназначенные для задержания крупных загрязнений в сточной воде, устанавливают на пути движения жидкости. Решетка состоит из наклонно или вертикально установленных параллельных металлических стержней, укрепленных на металлической раме. Наклон решетки чаще всего составляет 60—70° к горизонту.
Полями орошения называются специально подготовленные земельные участки, предназначенные для очистки сточных вод и используемые одновременно для агрикультурных целей. Если поля предназначены только для биологической очистки, без выращивания на них сельскохозяйственных культур, то они носят название полей фильтрации.
Конструкция рассеивающего фильтрующего струйного выпуска показана на рис. 14.3. Выпуск представляет собой стальную перфорированную трубу с металлической обоймой со щелями. Обойма заполнена гравием или щебнем. Площадь щелевых отверстий решетчатого дна обоймы составляет 40—50% его площади. Выход воды в виде вертикальных струй обеспечивает эффективное смешение с водой водоема.
При решении вопроса канализования промышленных предприятий с уменьшением сброса сточных вод в водоем необходимо предусматривать повторное использование сточных вод на производстве и извлечение из них ценных веществ (хвостов). Степень повторного использования сточных вод определяется их составом, количеством и местными условиями. Если вода в производственном процессе только нагревается, но не загрязняется, то после охлаждения в градирнях и брызгальных бассейнах ее можно использовать в системе оборотного водоснабжения предприятий. Загрязненные производственные сточные воды (например, сточные воды газоочистки металлургических заводов) можно использовать вновь в производстве только после механической очистки (отстаивания).
Периодический осмотр. Различают два вида периодического осмотра канализационной сети: наружный (поверхностный) и технический (глубокий).Технический осмотр, т. е. более глубокое и тщательное обследование состояния канализационной сети, проводят для малых непроходных трубопроводов один-два раза в год, для проходных каналов — один раз в два-три года.
Очистные сооружения эксплуатируют в соответствии с «Правилами технической эксплуатации водопроводов и канализации», утвержденными республиканскими министерствами коммунального хозяйства, и «Санитарными правилами устройства и эксплуатации сооружений по очистке городских сточных вод».