Городская водоотводящая сеть. Проектирование.

2.1. Исходные данные для проектирования городской водоотводящей сети.

По городской водоотводящей сети транспортируется смесь хозяйственно-фекальных сточных вод от жилых кварталов и производственных сточных вод от промышленных предприятий. Основным исходным документом при проектировании сети является генплан населенного пункта. Необходимы также сведения о количестве жителей в населенном пункте, о степени коммунального благоустройства города, а также данные о количестве производственных сточных вод и режиме их отведения.

Расчетное количество жителей N_p определяют по проекту планировки города. N_p – количество жителей, которое будет проживать в населенном пункте к концу расчетного периода действия канализации Т_р. Это период времени в годах, в течение которого канализация будет обеспечивать пропускную способность без реконструкции. Расчетное число жителей N_p (чел) может быть определено по плотности населения ρ (чел/га) и площади застройки F( га):

N_p = ρ*F [2.1]

Различают селитебную площадь и площадь населения жилого квартала. При определении селитебной площади учитывается вся территория, отведенная под застройку, включая дороги, площади, зеленые зоны. Площадь жилого квартала – это площадь застройки внутри красной линии. Расчет хозяйственно-фекальной канализации ведут по площади жилого квартала, а дождевой – по селитебной площади.

От степени коммунального благоустройства населенного пункта зависит количество образующихся сточных вод. Нормы водоотведения для населенных мест и промышленных предприятий регламентируются СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения»/1/.

Для населенных пунктов удельное среднесуточное за год отведение бытовых вод, или норма водоотведения - q_ж, находится в пределах от 125 до 550л/сут*чел. В районах, где нет наружной канализационной сети и сточные воды собираются в выгребных ямах, а затем вывозятся на очистные станции ассенизаторскими машинами, q _ж = 25 л/сут*чел. Проектировщики предпочитают принимать нормы водоотведения более точно по СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий» /2/:

 

Нормы водоотведения для населенных мест.

Табл. 2.1.

Степень благоустройства районов жилой застройки	Удельное водоотведение, qж (л/сут*чел)
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией:
- без ванн	125-160
- с ваннами и местными водонагревателями	160-230
- с централизованным горячим водоснабжением	230-350

 

Все сточные воды промышленных предприятий, которые попадают в городскую водоотводящую сеть, принято делить на три группы: бытовые, душевые, производственные.

Удельное отведение бытовых сточных вод предприятия измеряется в литрах в смену от каждого рабочего и составляет:

- в холодные цехах q _ж = 25 л/см*чел;

- в горячих цеха q _ж = 45 л/см*чел;

Норма отведения сточных вод от принятия душа равна q_душ = 500 л/час от каждой душевой сетки. Расчетная продолжительность принятия душа сменой составляет 45 минут; весь расход душевых вод данной смены поступает в сеть в первые 45 минут следующей смены.

По расчетному количеству жителей и по норме водоотведения можно определить среднесуточный за год расход сточных вод населенного пункта Q_сут^сред(м³/сут). Но приток сточных вод в канализацию не постоянен во времени, он меняется в течение года, суток и даже часа; поэтому для расчета канализационных сетей необходимо знать не только нормы, но и режим водоотведения. Он характеризуется коэффициентами неравномерности водоотведения: суточным К_сут, часовым К_час и общим К_общ.

Суточный коэффициент неравномерности К_сут учитывает неравномерность притока сточных вод в канализацию в течение года:

К_сут= Q_сут^max/ Q_сут^сред [2.2]

где:

- Q_сут^max – расход сточных вод от населенного пункта или от промышленного предприятия в сутки наибольшего (за год) водоотведения, (м³/сут);

- Q_сут^сред – среднесуточное (за год) водоотведение, (м³/сут).

Для населенных пунктов К_сут = 1,1- 1,3; для административно-бытовых помещений промпредприятий К_сут =1;

Часовой коэффициент неравномерности водоотведения К_час учитывает неравномерность отведения сточных вод в течение суток:

К_час= Q_maxчас^max/ Q_{средчас}^max [2.3]

Q_maxчас^max, Q_{средчас}^max – соответственно максимальный часовой и средний часовой расход сточных вод в сутки наибольшего водоотведения.

Для населенных пунктов К_час обычно находится в пределах от 1,2 до 2,0; при отведении бытовых вод от цехов промпредприятий К_час=3 – для холодных цехов, К_час=2,5 – для горячих цехов.

Неравномерность поступления стока в канализацию наблюдается даже в течение одного часа, но в расчете сетей она не учитывается. Канализационная сеть способна принимать залповые внутричасовые поступления, поскольку она работает неполным сечением. (Кстати, неполное заполнение трубопроводов позволяет также осуществлять вентиляцию сети; наружная канализационная сеть вентилируется через стояки внутренних систем).

Общий коэффициент неравномерности К_общ учитывает неравномерность поступления сточных вод в канализацию в течение года и в течение суток. Существует понятие максимального и минимального общего коэффициента неравномерности: К_общ^max и К_общ^min.

 

К_общ^max = Q_maxчас^max/ Q_{средчас}^сред [2.4]

где:

- Q_maxчас^max – максимальный часовой расход сточных вод в сутки максимального водоотведения, (м³/час);

- Q_{средчас}^сред – средний часовой расход сточных вод в сутки среднего водоотведения, (м³/час);

К_общ^max = К_сут* К_час [2.5]

К_общ^max определяется по табл.2 СНиП/1/, в зависимости от среднего секундного расхода сточных вод q_сек^сред (л/сек). С увеличением расхода сточных вод коэффициент неравномерности притока уменьшается. Например, при q_сек^сред =5л/сек К_общ^max=2,5, при q_сек^сред =100л/сек К_общ^max=1,6; при q_сек^сред>5000л/сек К_общ^max=1,44.

Кроме СНиП/1/, для определения К_общ^max проектировщики нередко используют формулу профессора Федорова:

К_общ^max =2,69/(q_сек^сред)^0,121. [2.6]

Минимальный общий коэффициент неравномерности К_общ^min необходимо, знать, например, при расчете насосной станции и очистных сооружений.

К_общ^min = Q_minчас^min/ Q_{средчас}^сред [2.7]

где:

- Q_minчас^min – минимальный часовой расход в сутки наименьшего водоотведения, (м³/час);

- Q_{средчас}^сред – средний часовой расход в сутки среднего водоотведения, (м³/час);

К_общ^min определяется по табл.2 СНиП/1/, в зависимости от q_сек^сред (л/сек) и находится в пределах от 0,38 до 0,71.

Нормы и режим отведения производственных сточных вод задаются технологами промышленных предприятий или принимаются по аналогии с существующими предприятиями данной отрасли промышленности. Норма отведения производственных сточных вод - это количество сточных вод, приходящееся на единицу вырабатываемой продукции или на единицу перерабатываемого сырья. Норма измеряется в м³/тн, м³/шт, м³/м³, м³/м или в других единицах, в зависимости от вида выпускаемой продукции. Режим отведения производственных сточных вод может быть охарактеризован коэффициентами неравномерности или представлен в виде графиков или таблиц притока по часам суток.

Нормы водоотведения и коэффициенты неравномерности необходимы для определения расчетных расходов СВ.

 

2.2. Характеристика населенного пункта.

Работа над проектом начинается с изучения генплана населенного пункта, геологических и климатических условий – строительства.

В пояснительной записке к проекту описывают место расположения населенного пункта с указанием административной области, величину объекта: расчетное население, площадь застройки, наличие промышленности, степень благоустройства. Кроме этого, необходимо привести геоклиматические характеристики района строительства: зимние и летние температуры воздуха, глубину промерзания грунта, преобладающие направления ветров теплого периода года /4/.

 

2.3. Трассировка сети. Оформление генплана.

Следующим этапом проектирования является начертание водоотводящей сети в плане, или трассировка. Трассировка выполняется по плану местности с горизонталями. Участки стараются проложить так, чтобы как можно большую площадь охватить самотечной сетью и избежать значительных заглублений сети.

Различают три схемы начертания канализационной сети в плане:

- по пониженным граням,

- объемлющая

- чересквартальная.

Трассировку «по пониженным граням» применяют при выраженном падении рельефа местности к водоему. Уличные участки сети прокладывают вдоль пониженных граней кварталов, они принимают сточные воды от дворовых сетей.

 

Рис.2.1.

При плоском рельефе, большой площади и периметровой застройке кварталов применяется объемлющая схема трассировки; квартал охватывается сетью со всех сторон.

Рис 2.2.

 

Чересквартальная трассировка применяется в исключительных случаях, если не удается применить две другие схемы. При чересквартальной трассировке уличная сеть прокладывается прямо по кварталам жилой застройки. Это создает неудобства при монтаже и эксплуатации сетей, особенно при большом количестве подземных коммуникаций внутри квартала.

Канализационная сеть выстраивается по схеме «дерево». Сточные воды протекают от участков малых диаметров к участкам с большими диаметрами. На канализационной сети, в отличие от водопроводной, не может быть кольцевых участков. В канализационный колодец может входить одна, две или три трубы, а выходит всегда только одна.

При трассировке рекомендуется сначала показать расположение главного коллектора, затем бассейновых коллекторов, а потом - уличных сетей. При выраженном рельефе местности границы канализования проходят по линиям водоразделов; при трассировке трубы прокладывают так, чтобы направление течения воды совпадало с падением рельефа. Участки территорий с плоским рельефом разбивают так, чтобы как можно большую площадь охватить самотечной сетью. Рекомендуется длину самотечных участков, прокладываемых параллельно горизонталям, не проектировать более 500-700 м, особенно это касается участков с расходами сточных вод до 12 л/сек.

При начертании водоотводящей сети необходимо соблюдать правила, приведенные в разделе 3.1. настоящего пособия.

 

На генплане площади кварталов жилой застройки и территория промпредприятия должны быть отмыты. Кварталы с разной плотностью населения следует отмыть разными цветами. Площадь предприятия обычно отмывается серым или коричным цветом. На схеме каждого квартала должны быть указаны его номер и площадь. На генплан должны быть нанесены жирными линиями сети хозяйственно-фекальной и дождевой канализации. На линиях-выносках для каждого участка сети указываются его диаметр, длина и уклон. На генплане должны быть обозначены насосные станции, напорные коллекторы, территория очистных сооружений с выпуском очищенных сточных вод в водоем. Очистные сооружения располагаются ниже города по течению реки, с подветренной стороны. Должны соблюдаться размеры санитарной зоны между городом и очистной станцией, указанные в СНиП /1/. Цепочка очистных сооружений располагается по рельефу местности, поэтому приемную камеру очистных сооружений рекомендуется размещать на расстоянии от реки примерно 400 - 600 м, на отметке, превышающей отметку уровня воды в реке, на 6 - 10 м.

Для лучшего восприятия материала автором составлен пример расчета городской водоотводящей сети. Далее в тексте будут даны ссылки на таблицы и рисунки примера. Образец оформления генплана приведен на рис 2.8.

 

2.4. Расчетные расходы сточных вод в системе канализации.

Расходы сточных вод в системе канализации необходимо знать для определения диаметров и уклонов участков сети, для выбора оборудования насосных станций, для расчета сооружений очистки сточных вод.