ВВЕДЕНИЕ

Цель освоения дисциплины «Системы и сооружения водоотведения» — формирование компетенций обучающегося в области проектирования систем и сооружений водоотведения городов и промышленных предприятий, развитие навыков их разработки и применения при проектировании новых и реконструкции существующих систем.

Данное учебно-методическое пособие содержит материал, позволяющий в сжатой форме изучить основные проблемы и методы решения, связанные с проектированием систем отведения и очистки сточных вод населенных мест и промышленных предприятий.

6

1.СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ ГОРОДОВ, НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

ИПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ

1.1. Нормативная и нормативно-техническая основа проектирования систем и сооружений водоотведения

Основной нормативно-правовой акт, регулирующий отношения в сфере водоснабжения

иводоотведения, — Федеральный закон № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении» от 07 декабря 2011 г. (последняя редакция). Требования к составу и свойствам сточных вод, сбрасываемых в водные объекты организациями, осуществляющими водоотведение, устанавливаются в соответствии с водным законодательством, законодательством в области охраны окружающей среды и законодательством в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения. Нормы и требования к проектированию строящихся и реконструируемых наружных систем водоотведения (канализации) постоянногоназначения для городских

иповерхностных стоков, а также близких к ним по составу производственных сточных вод устанавливает СП 32.13330.2018 Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85 (с Изменением № 1). Отдельные требования по проектированию и строительству объектов систем водоотведения могут регулироваться стандартами организаций, в том числе такими, как ассоциация «Общероссийская негосударственная некоммерческая организация — общероссийское отраслевое объединение работодателей “Национальное объединение саморегулируемых организаций, основанных на членстве лиц, осуществляющих строительство”». Пример такого стандарта — СТО НОСТРОЙ 2.17.66-2012 Освоение подземного пространства. Коллекторы и тоннели канализационные. Требования к проектированию, строительству, контролю качества и приемке работ.

1.2. Требования к разработке схем водоотведения

Схема водоотведения населенного пункта или промышленного предприятия —это проектное решение для принятой системы водоотведения, разработанное на основе генерального плана канализуемого объекта с учетом перспектив последующего развития объекта канализования, рельефа местности, геологических, гидрогеологических и метеорологических условий.

Применительно к поселениям (городским округам), согласно требованиям Постановления Правительства Российской Федерации «О схемах водоснабжения и водоотведения» (с изменениями на 22 мая 2020 г.) от 5 сентября 2013 г. № 782, понятие «схема водоотведения поселения» означает: совокупность графического (схемы, чертежи, планы подземных коммуникаций на основе топографо-геодезической подосновы, космо- и аэрофотосъемочные материалы) и текстового описаний технико-экономического состояния централизованной системы водоотведения и направление ее развития. Схема водоотведения поселения (городского округа) — составная часть единой схемы водоснабжения и водоотведения поселения (городского округа).

Схема водоотведения как комплексный документ включает следующие разделы:

–существующее положение в сфере водоотведения поселения (городского округа) промышленного предприятия или другого объекта;

–балансы сточных вод в системе водоотведения;

–прогноз объема сточных вод;

–предложения по строительству, реконструкции и модернизации (техническому перевооружению) объектов централизованной системы водоотведения;

7

–экологические аспекты мероприятий по строительству и реконструкции объектов централизованной системы водоотведения;

–оценка потребности капитальных вложений в строительство, реконструкцию и модернизацию объектов централизованной системы водоотведения;

–плановые значения показателей развития централизованной системы водоотведения;

–перечень выявленных бесхозяйных объектов централизованной системы водоотведения (в случае их выявления) и перечень организаций, уполномоченных на их эксплуатацию.

Схемы водоотведения предусматривают мероприятия, необходимые для осуществления водоотведения в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации, в том числе учитывают планы снижения сбросов загрязняющих веществ, программы повышения экологической эффективности, планы мероприятий по охране окружающей среды.

В схемах водоотведения должны содержаться плановые значения показателей развития централизованных систем водоснабжения и водоотведения и значения этих показателей с разбивкой по годам, определяемые в соответствии с нормативными правовыми актами в сфере водоснабжения и водоотведения.

1.3.Теоретические основы разработки рациональных схем водоотведения городов, населенных пунктов и промышленных комплексов

С целью обоснования и выбора оптимальной схемы водоотведения целесообразно рассматривать несколько равноценных в технологическом, санитарном и экологическом отношениях вариантов. Выполняются гидравлический расчет и построение продольных профилей коллекторов. Одна из целевых задач проектирования системы водоотведения— минимизация объемов перекачки сточных вод с использованием канализационных насосных станций. Определяется потребность в насосных станциях, рассчитываются их технико-технологические характеристики. Выбор оптимальной для реализации схемы осуществляется на основе полученныхрезультатов технико-экономического сравнения вариантов. Учитываются как капитальные затраты на строительство, так и долгосрочныезатраты на эксплуатацию проектируемой системы водоотведения.

Особенность разработки схем водоотведения для промышленных предприятий заключается в том, что на них, как правило, есть несколько технологических водоотводящих сетей, имеющих свои накопительные резервуары, насосные станции и блоки локальной очистки сточных вод.

8

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ САМОТЕЧНОГО И НАПОРНОГО ДВИЖЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД КАК МНОГОФАЗНЫХ ПОТОКОВ

ВПЕРЕКРЫТЫХ КАНАЛАХ И ТРУБАХ

2.1.Теоретические основы гидравлического расчета самотечных и напорных трубопроводов систем водоотведения

Использование самотечного принципа транспортирования сточных вод определяется двумя факторами. Во-первых, сточная вода, отводимая из общественных, производственных и жилых зданий, как правило, имеет определенную потенциальную энергию. Во-вторых, для создания напорной системы транспортирования сточной воды от множества абонентов на городские очистные сооруженияпотребовалось бы создание значительного количества местных насосных станций, что негативно сказалось бы как на технико-экономических показателях работы системы, так и на ее надежности.

Использование безнапорного самотечного режима движения жидкости при неполном заполнении живого сечения трубопровода обеспечивает лучшее транспортирование нерастворимых и плавающих примесей, смыв донных отложений, вентиляцию коллекторов и запас пропускной способности при максимальных притоках сточной воды.

При выполнении гидравлического расчета «вручную» движение воды в самотечных коллекторах условно принимается равномерным и установившимся. Выполнение расчетов с применением ЭВМ и современных программных комплексов позволяет производить расчеты для случаев неравномерного и неустановившегося режима течения воды в коллекторах.

Для расчетов течения воды в самотечных трубопроводах существуют два наиболее распространенных подхода:

1)применяют формулы постоянства расхода и формулу А. Шези, в которой для определения «коэффициента Шези» рекомендуется использовать формулу Н.Н. Павловского. Этот подход наиболее часто применяется в нашей стране;

2)применяют формулы постоянства расхода и формулу А. Дарси. Для определения коэффициента гидравлического трения в формуле А. Дарси рекомендуется применять формулу профессора Н.Ф. Федорова.

2.2. Внутренний и внешний газообмен в самотечных трубопроводах

Опыт эксплуатации коллекторов городской системы водоотведения показывает, что реальный срок их эксплуатации составляет примерно 20 лет, а в некоторых случаях менее 5 лет, и это при нормативном проектном сроке эксплуатации 50–100 лет. Такой незначительный фактический срок жизни трубопроводов городской водоотводящей сети связан с ее быстрым разрушением (коррозией) и потерей самонесущей способности труб и сооружений. Результаты многочисленных проведенных исследований говорят, что коррозия железобетонных и бетонных коллекторов связана с наличием в подсводном пространстве агрессивных и токсичных газов, от концентрации которых напрямую зависит скорость их разрушения.

Образование газов в подсводном пространстве коллекторов обусловлено протеканием анаэробных биохимических процессов в сточной воде и из-за наличия отложений осадка в лотковой части самотечных коллекторов. Процессы дегазации из сточной жидкости преимущественно происходят в местах значительной турбулентности потока, а также в камерах гашения напора и после них.Движения сточных вод по коллектору, естественнаятяга, изменение уровня воды в коллекторах и др. приводят к движению газов в коллекторах, накоплению в газовой подушке подсводного пространства агрессивных и токсичных веществ. Естественная вентиляция коллекторов и попадание в атмосферу в черте городской застройкигазов из подсводного пространства ухудшает экологическую обстановку. Присутствие высоких концентраций газов в коллекторах осложняет работу персонала служб эксплуатации городской водоотводящей сети.

9