Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Водоотведение и очистка сточных вод водоотводящие сети

..pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
6.44 Mб
Скачать

Режим течения сточных вод может быть напорным или безна­ порным (самотечным). Напорными являются только участки сетей от насосных станций до камер гашения напора на очистных сооруже­ ниях или на сетях. В основном сети работают в безнапорном режиме. Участки канализации прокладываются с уклоном, вода в трубах дви­ жется только под действием силы тяжести. Самотечный режим обес­ печивает удобную эксплуатацию сети, в нем лучше транспортируют­ ся нерастворенные примеси, лучше происходит самоочищение труб от отложений. В безнапорных сетях при уменьшении расходов сточ­ ных вод снижение скорости происходит в гораздо меньшей степени, чем в напорных, потому что одновременно с уменьшением расхода происходит уменьшение площади живого сечения потока; вследствие этого даже при минимальных расходах скорости движения сточных вод в трубах сохраняются значительными и не происходит выпадения осадка в больших объемах. При безнапорном режиме невелики утечки сточных вод через стыки трубопроводов, поэтому допускается приме­ нение труб более низкого качества, более дешевых, чем того требует напорный режим.

При самотечном режиме трубы могут работать полным или не­ полным сечением. Полным сечением работают сети общесплавной и дождевой канализации при расчетных дождях, неполным - сети хо­ зяйственно-фекальной канализации. Неполное заполнение трубопро­ водов позволяет принимать в сеть залповые внутричасовые расходы сточных вод, которые не учитываются при расчете сетей. Неполное заполнение необходимо также для вентиляции сети, наружная канали­ зационная сеть вентилируется через стояки внутридомовых систем.

Движение сточных вод в канализационных трубах происходит в турбулентном режиме, а непосредственно у стенки трубы возникает очень тонкий слой воды с ламинарным течением. В принципе трубы могут работать в гладкой, шероховатой или переходной области. При большой скорости воды в трубах толщина ламинарной пленки очень мала, она меньше выступов шероховатости труб - канализационные

100

Рис. 1.2. Полураздельная система канализации: К1 - бытовая канализация; К2 —дождевая сеть; 1 выпуски из зданий; 2 —дворовые (внутрикварталь­ ные) сети; 3 - уличные сети; 4 - бассейновые коллекторы; 5 - главный са­ мотечный коллектор; 6 - напорные коллекторы; 7 - выпуск очищенных СВ в водоем; ГНС - главная насосная станция; ОС - городские очистные соору­

жения; РК - разделительные камеры

дельная система по устройству и принципу работы занимает проме­ жуточное положение между полной раздельной и общесплавной сис­ темами, а значит, несет в себе как преимущества, так и недостатки обеих систем.

Основной недостаток — повышенная засоряемость - является сдерживающим фактором широкого применения системы. Полураз­ дельная система канализации приемлема только в крупных городах

смногоэтажной застройкой.

Вкрупных городах с большой территорией и сложным релье­ фом, с различной плотностью населения и разной степенью благоус­ тройства отдельных районов водоотведение может быть организовано по нескольким разным системам, тогда говорят о комбинированной системе канализации города.

Режим течения сточных вод может быть напорным или безна­ порным (самотечным). Напорными являются только участки сетей от насосных станций до камер гашения напора на очистных сооруже­ ниях или на сетях. В основном сети работают в безнапорном режиме. Участки канализации прокладываются с уклоном, вода в трубах дви­ жется только под действием силы тяжести. Самотечный режим обес­ печивает удобную эксплуатацию сети, в нем лучше транспортируют­ ся нерастворенные примеси, лучше происходит самоочищение труб от отложений. В безнапорных сетях при уменьшении расходов сточ­ ных вод снижение скорости происходит в гораздо меньшей степени, чем в напорных, потому что одновременно с уменьшением расхода происходит уменьшение площади живого сечения потока; вследствие этого даже при минимальных расходах скорости движения сточных вод в трубах сохраняются значительными и не происходит выпадения осадка в больших объемах. При безнапорном режиме невелики утечки сточных вод через стыки трубопроводов, поэтому допускается приме­ нение труб более низкого качества, более дешевых, чем того требует напорный режим.

При самотечном режиме трубы могут работать полным или не­ полным сечением. Полным сечением работают сети общесплавной и дождевой канализации при расчетных дождях, неполным - сети хо­ зяйственно-фекальной канализации. Неполное заполнение трубопро­ водов позволяет принимать в сеть залповые внутричасовые расходы сточных вод, которые не учитываются при расчете сетей. Неполное заполнение необходимо также для вентиляции сети, наружная канали­ зационная сеть вентилируется через стояки внутридомовых систем.

Движение сточных вод в канализационных трубах происходит в турбулентном режиме, а непосредственно у стенки трубы возникает очень тонкий слой воды с ламинарным течением. В принципе трубы могут работать в гладкой, шероховатой или переходной области. При большой скорости воды в трубах толщина ламинарной пленки очень мала, она меньше выступов шероховатости труб - канализационные

трубы работают, в основном, в шероховатой области. Формулы для гидравлического расчета канализационных сетей составлены имен­ но для этой области работы труб; по-другому ее называют областью квадратичного сопротивления, так как падение уровня воды на участ­ ке трубопровода пропорционально скорости движения воды в квадра­ те (/-у2). При малых скоростях течения толщина ламинарной пленки больше выступов шероховатости - это гладкая область работы труб. Такой режим, в принципе, может возникнуть в сети в часы минималь­ ного притока. Переходная область —это когда толщина ламинарной пленки примерно равна высоте выступов шероховатости.

Режим течения жидкости в канализационной сети необходимо знать для определения транспортирующей способности потока. По ка­ нализационным сетям транспортируются, кроме прочих, твердые нерастворенные частицы. Их перенос является следствием турбулент­ ного движения жидкости. В турбулентном потоке, помимо главного движения в продольном направлении, возникают поперечные переме­ щения масс жидкости. Они и являются причиной переноса твердых частиц из нижних слоев потока в верхние и их транспортирования во взвешенном состоянии. Частицы органического происхождения имеют малую плотность, они транспортируются потоком даже при малых скоростях. Минеральные примеси: песок, бой стекла способны выпадать в осадок и засорять трубопроводы. Состояние твердых час­ тиц в потоке в значительной степени зависит от скорости движения жидкости.

При малых скоростях течения твердые частицы опускаются на дно и образуют неподвижное плоское ложе из наносов. Такое явление на­ блюдается в часы минимального притока сточных вод. При увеличе­ нии расходов сточных вод и скоростей наносы начинают двигаться, они вибрируют, срываются с места, перекатываются. При дальней­ шем возрастании скорости все большее количество частиц выводится из состояния покоя и движется скачкообразно. Скорость, которая со­ ответствует этому состоянию, называется размывающей.

Далее при увеличении скорости на дне русла образуются гряды, они медленно перемещаются, и происходит медленное, но массовое влечение наносов в придонном слое потока. При дальнейшем увели-

12

чении скорости частицы начинают переходить с гряд в поток, во взве­ шенное состояние. При этом гряды постепенно исчезают. Скорость потока, которая соответствует этому режиму, называется критической гкрит. Она зависит от размера и количества частиц, переносимых пото­ ком: чем крупнее загрязнения и чем их больше, тем больше должна быть vKpHT. (Экспериментально выведены зависимости v от гидрав­ лической крупности частиц, от гидравлического радиуса, от шерохо­ ватости труб и других факторов.)

Вчасы максимального притока сточных вод в канализационных сетях должны быть обеспечены скорости не менее критической, тогда не только не будет происходить выпадения осадка, но и будут смывать­ ся все ранее выпавшие загрязнения. Будет происходить самоочищение сети; поэтому критическую скорость чаще называют самоочищающей vo4. В другие часы в сети допускаются скорости менее самоочищаю­ щей, допускается образование донного слоя наносов; это возможно, поскольку в часы максимального притока все наносы будут смыты по­ током. Обеспечивать в часы минимального притока самоочищающие скорости экономически и технически нецелесообразно.

Движение жидкости в трубах может быть равномерным или не­ равномерным. Равномерным называется такое движение, при котором средняя скорость потока по длине трубы не изменяется. Движение может быть равномерным только при постоянных величинах расхо­ да сточных вод, площади поперечного сечения труб, уклона и при отсутствии местных сопротивлений. Если сеть работает в напорном режиме, то должен быть постоянным напор в начальной точке сети. Неравномерный режим течения в канализационных трубах создается за счет поворотов, боковых подключений, изменений расходов воды, диаметров труб, уклонов и других параметров.

Движение сточных вод может быть установившимся и неустановившимся. При установившемся движении режим течения постоянен во времени (по часам суток). Установившееся движение может быть только по кривой спада, например, перед приемным резервуаром на­ сосной станции.

Вобщем случае в канализационных сетях наблюдается неравно­ мерное, неустановившееся движение.

1.4. Гидравлический расчет водоотводящих сетей

Расчет канализационных сетей по формулам неравномерного неустановившегося движения очень сложно, поэтому его ведут по фор­ мулам равномерного установившегося движения. Формулы приведе­ ны вСНиП [1], они устанавливают соотношения между основными конструктивными и гидравлическими параметрами работы канализа­ ционных сетей.

В соответствии со СНиП [1] работа любого самотечного участка канализационной сети достаточно полно характеризуется четырьмя параметрами: диаметром трубы, уклоном участка, величиной напол­ нения и скоростью течения сточных вод (рис. 1.3).

/

А

Рис 1.3. Параметры работы водоотводящих сетей: d —диаметр трубы, мм; h - абсолютное наполнение, м\hld - относительное наполнение, м/м; v —ско­ рость сточных вод на участке, м/с; / —уклон трубы, м/м; / —длина участка канализации, м; (/•/) —падение линии, м; Н и К —отметка начала и конца учас­ тка соответственно, м; шелыга —верхняя часть трубы; лоток —нижняя часть

трубы

Суть гидравлического расчета заключается в том, чтобы по из­ вестному расчетному расходу сточных вод назначить такие уклоны и диаметры труб, такие наполнения, чтобы скорость течения сточных вод была не менее самоочищающей. Кроме самоочищения, должны соблюдаться и другие условия нормальной работы сети: возможность приема в сеть залповых расходов сточных вод, неистираемость мате­ риала труб, предотвращение большого заглубления сети. Поэтому рас­ четные значения гидравлических и конструктивных параметров рабо­ ты канализационных сетей регламентируются СНиП [1] и приведены в соответствующих разделах настоящего пособия.

Для удобства практических расчетов по формулам СНиП [1] со­ ставлены таблицы [7]. Реальные сети, рассчитанные по формулам рав­ номерно установившегося движения, работают удовлетворительно.

1.5. Схемы начертания водоотводящих сетей в плане

Схема начертания водоотводящей сети в плане должна обеспечить самотечное отведение сточных вод при соблюдении условий самоочи­ щения и наименьшего возможного заглубления сети.

Разработано несколько схем начертания канализационной сети

вплане:

1)перпендикулярная,

2)пересеченная,

3)параллельная (веерная),

4)зонная: поясная (террасообразная) или радиальная,

5)децентрализованная.

Выбор схемы зависит от рельефа местности и требуемой степени очистки сточных вод.

Перпендикулярная схема применяется при выраженном падении рельефа местности к водоему, в основном, для отвода дождевых вод, для очистки которых достаточно отстойников на выпусках. Бассей­ новые коллекторы прокладываются перпендикулярно горизонталям местности, а уличные сети - параллельно горизонталям. Пример сети, начертанной по перпендикулярной схеме, приведен на рис. 1.1, это дождевая сеть полной раздельной системы канализации (К2).

Пересеченная схема используется при выраженном падении ре­ льефа к водоему и в случае, когда сточные воды необходимо очищать на централизованных очистных сооружениях. Бассейновые коллекто­ ры прокладываются перпендикулярно горизонталям местности и во­ доему, а главный перехватывающий коллектор, подающий сточные воды на очистные сооружения, - параллельно водоему. Пример пере­ сеченной схемы представлен на рис 1.1, это бытовая (городская) сеть полной раздельной системы канализации (К1).

Параллельная схема используется при очень крутом падении местности к водоему. Чтобы избежать возникновения в сети ско­ ростей, превышающих максимальные допустимые, бассейновые коллекторы прокладываются параллельно горизонталям местнос­ ти, а уличные сети - перпендикулярно горизонталям. Вид сети в плане напоминает раскрытый веер, поэтому схема имеет второе название —веерная (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Параллельная (веерная) схема начертания канализацион­ ной сети в плане: 1- уличные сети; 2 - бассейновые коллекторы; 3 - главный самотечный коллектор

Зонная поясная схема применяется при террасообразном релье­ фе местности. Каждая терраса - зона канализуется самостоятельно, со своей сетью и со своей районной насосной станцией. Очистные со­ оружения проектируются общими для всех зон, для всего населенного пункта.

Зонная радиальная схема применяется при куполообразном рель­ ефе местности (рис. 1.5). Чтобы избежать большого заглубления сети, сточные воды от неблагоприятно расположенных районов подаются на очистные сооружения в напорном режиме, для этого устраиваются районные насосные станции.

Рис. 1.5. Зонная радиальная схема начертания канализационной сети в плане: К1самотечные коллекторы; К1Н - напорные линии; НС - районные насос­ ные станции; ОС - очистные сооружения города

Рис. 1.6. Децентрализованная схема начертания канализационной сети в плане

При децентрализованной схеме очистка сточных вод города осу­ ществляется на нескольких очистных станциях (рис. 1.6). Схема при­ меняется в больших городах со сложным рельефом местности. В час­ тности, децентрализованную схему можно использовать при куполо­ образном рельефе местности.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]