1. Основные проблемы систем водоотведения

В процессе жизнедеятельности человека используемая им вода загрязняется веществами органического и минерального происхождения. Изменяются и ее физические свойства. Такие воды принято называть сточными.

Сточные воды представляют собой жидкие отходы, образующиеся в результате бытовой и производственной деятельности людей, а также организованного удаления с территорий атмосферных осадков.

Выделяют следующие виды сточных вод:

• сточные воды населенных мест — смесь бытовых и промышленных сточных вод, поступающих в канализацию;
• дождевые — образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков и поступающие в канализацию;
• производственные — от технологических операций на предприятиях;
• сточные воды оросительных систем — дренажные воды.

Степень их загрязнения определяется показателями санитарнохимического анализа. К основным показателям относятся БПК, ХПК, перманганатная окисляемость, содержание биогенных элементов, реакция среды, температура.

Городские сточные воды представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод. В реальных условиях чисто бытовых вод не бывает. В городских сточных водах всегда содержатся компоненты загрязнений, характерные для производственных сточных вод (нефтепродукты, кислоты, щелочи, соли и пр.).

Водоотведение — прием, транспортировка и очистка сточных вод с использованием централизованной системы водоотведения.

Комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, предназначенных для сбора, отвода (транспортирования) за пределы обслуживаемых объектов, очистки, обезвреживания и обеззараживания загрязненных сточных вод и выпуска их в водоемы, называется водоотводящей системой. К загрязненным водам относятся и те, которые образуются при выпадении атмосферных осадков и таяния снега. Их очистка также обеспечивается водоотводящими системами.

К основным проблемам систем водоотведения можно отнести:

• недостаточную эффективность работы существующих канализационных очистных сооружений;
• высокий износ основных фондов систем водоотведения, особенно магистральных сетей;
• слабое развитие систем водоотведения в сельских населенных пунктах.

В связи с этим важнейшими задачами, которые необходимо решить в ближайшее время, являются:

• ликвидация имеющихся недостатков в развитии городского водоснабжения и канализации;
• устройство канализации в малых населенных пунктах;
• подготовка достаточного количества квалифицированных специалистов;
• улучшение материальной базы предприятий водоотведения;
• повышение качества строительства новых водоотводящих сетей;
• реконструкция уже существующих сетей водоотведения;
• снижение материалоемкости и трудозатрат при строительстве систем водоотведения.

При строительстве сетей водоотведения, также как и при строительстве водопроводных сетей, находят применение как давно используемые трубы, так и новые виды труб. Ниже приводятся основные характеристики труб с точки зрения использования именно в сетях канализации.

2. Применение чугунных труб в сетях канализации

Еще недавно раструбные чугунные трубы были обычным решением для сетей наружной и внутренней канализации. Чугунные трубы имеют много достоинств, а именно:

• высокая прочность, позволяющая изделиям выдерживать существенные нагрузки при соблюдении требований к их прокладке;
• долговечность. Чугунные трубопроводы могут эксплуатироваться до 80 лет и более;
• высокая коррозийная устойчивость и нечувствительность к большинству агрессивных сред;
• устойчивость к температурным перепадам. Достаточно простой монтаж раструбных труб.

Серьезным недостатком таких труб считается их большой вес, который делает невозможным монтаж чугунного трубопровода без грузоподъемных устройств. Внутренние поверхности чугунных труб имеют высокую шероховатость, что способствует образованию отложений, засоров и «зарастанию» трубы.

Трубы из серого чугуна в настоящее время имеют ограниченное применение и не используются для наружных сетей канализации. На внутренних сетях канализации возможно сочетание чугунных труб с полимерными элементами, например, при ремонтных работах. В напорных системах канализации используются описанные выше трубы из высокопрочного чугуна.

3. Применение асбестоцементных и керамических труб

Применение асбестоцементных (рис. 1) и керамических труб (рис. 2) на сетях канализации незначительно ввиду вытеснения их полимерными трубами. Тем не менее, эти трубы имеют свои преимущества. К их достоинствам можно отнести:

• устойчивость к действию агрессивных сред (сточных вод);
• небольшая шероховатость внутренней поверхности, препятствующая появлению наростов и засорению труб;
• небольшой вес, облегчающий монтажные работы;
• устойчивость к температурам транспортируемой жидкости и внешней среды;
• долговечность трубопроводов из таких труб при правильном монтаже и отсутствии механических воздействий при эксплуатации.

Рис. 1. Асбестоцементные трубы

Рис. 2. Керамические трубы

К недостаткам асбестоцементных и керамических труб относятся их хрупкость и небольшая длина труб, что увеличивает количество стыковых соединений.

4. Применение полимерных труб в сетях канализации

4.1. Поливинилхлоридные трубы

Поливинилхлоридные трубы (ПВХ) для сетей наружной канализации имеют большое количество достоинств:

• гладкость внутренней поверхности труб, препятствующая обрастанию труб и образованию отложений;
• достаточно высокая прочность;
• морозоустойчивость (трубы не растрескиваются даже при полном промерзании);
• малый вес, что позволяет проводить монтаж труб без привлечения грузоподъемных механизмов;
• простота монтажа;
• устойчивость к коррозии и некоторым агрессивным средам (сточным водам);
• низкая стоимость;
• высокая износостойкость даже при транспортировке жидкостей с большим количеством абразивных компонентов.

Основной недостаток труб ПВХ — значительное температурное удлинение материала, что ограничивает температуру транспортируемой среды +60 0 С (рис. 3).

Важным показателем труб является кольцевой класс жесткости.

Кольцевой класс жесткости — основная характеристика полиэтиленовых, полипропиленовых, стеклопластиковых труб, а также труб ПВХ, которая указывает на способность трубы выдерживать статическое и динамическое воздействие грунта и транспорта при прочих равных условиях.

Измеряется класс жесткости в кH/м2.

Класс жесткости принято обозначать SN и измерять степенями числа 2, например, SN2, SN4, SN6, SN8, SN10, SN16, SN32. Наиболее распространенные классы жесткости для гофрированных канализационных труб SN8 и SN16. Для канализационных труб ПВХ — SN4 и SN8.

Трубы класса SN2 применяются в основном для устройства канализационных систем, располагающихся на сравнительно небольшой глубине и без внешней нагрузки. Сети из труб класса SN4 можно располагать под дорогами с небольшой нагрузкой. Трубы класса SN8 используются при прокладке сети трубопроводов под автомагистралями с большой нагрузкой.

Рис. 3. Поливинилхлоридные трубы и фасонные части

Трубы ПВХ выпускаются двух типов: одно- и трехслойные.

У трехслойных труб внутренние слои изготавливаются из вспененного пластика вторичной переработки, а наружные — из непластифицированного материала. Как правило, при монтаже ПВХ труб используется соединение в раструб. В отдельных случаях применяется клеевой метод или так называемая холодная сварка.

4.2. Полипропиленовые трубы

Полипропиленовые трубы используют для устройства наружных канализационных трубопроводов хозяйственно-бытовой канализации и безнапорных систем ливневой канализации. К числу их достоинств можно отнести:

• устойчивость к температурному воздействию. Верхняя граница допустимых температур располагается на уровне +95 °C. Низкие температуры материал переносит так же хорошо, как и высокие и не теряет своих качеств;
• химическая инертность по отношению к многим средам. Полипропилен не подвержен коррозии и не выделяет токсичных веществ;
• гладкая поверхность внутри труб, препятствующая образованию отложений. Засоры в такой канализации случаются в случае неправильного устройства системы;
• длительный срок эксплуатации. Производители гарантируют, что полипропиленовые трубы прослужат минимум 50 лет при правильной эксплуатации;
• небольшой вес, являющийся преимуществом при транспортировке;
• простота монтажа. Малый вес, эластичность и особые соединительные раструбы позволяют проводить установку очень быстро и без использования специального оборудования;
• сортамент полипропиленовых труб очень широк, что позволяет найти детали для системы любой сложности и конфигурации.

Основным недостатком можно назвать чувствительность к ультрафиолету, что требует их защиты от прямых солнечных лучей.

4.3. Полиэтиленовые трубы

Полиэтиленовые трубы являются разновидностью полимерных труб и широко используются для обустройства наружных канализационных систем. Достоинствами таких труб считаются:

• долговечность. Срок службы таких изделий исчисляется десятками лет;
• устойчивость к температурным перепадам. Рабочий диапазон материала находится в промежутке от –20 °C до +60 °C. Кратковременно полиэтилен может выдержать воздействие жидкости разогретой до +100 °C;
• простой монтаж, осуществляющийся без применения специальных инструментов и техники;
• гладкая внутренняя поверхность, препятствующая оседанию отложений, которые закрывают просвет трубы.

Недостатком полиэтилена считается его чувствительность к УФизлучению. Хранение и использование полиэтиленовых труб требует исключения прямого воздействия солнечного света.

Чтобы повысить прочность полимерных труб их делают гофрированными, при этом такие трубы производят из полиэтилена низкого давления или поливинилхлорида. Наружный гофрированный слой обеспечивает трубе повышенную жесткость. Внутренний гладкий слой дает возможность транспортировать стоки с минимальными затруднениями их движению. Соединение гофрированных труб выполняется в раструб с применением специальных резиновых манжет или же с помощью «холодной сварки».

Приведем для примера полиэтиленовую трубу «Прагма» (рис. 4), изготавливаемую из полипропилена методом соединения (соэкструзии) двух составляющих — внутренней (с гладкой поверхностью) и внешней (гофрированной). Обе части трубы производятся одновременно и образуют единую (цельную) конструкцию. При этом в гофрированной поверхности образуются полости, которые делают трубу более легкой без потери кольцевой жесткости.

Рис. 4. Трубы «Прагма»

Гарантия на герметичность до 0,5 бар. Данный вид труб применяется в системах безнапорной канализации для приема и отвода сточных и дождевых вод.

Труба Прагма, имеющая степень жесткости SN8,— это двухслойная гофрированная канализационная труба, с одной стороны оснащенная раструбом (муфтой), а с другой — уплотнительным кольцом. Труба производится методом двойной экструзии и выпускаются стандартными отрезками по 6 метров. Внешний слой трубы — гофрированный, кирпичного цвета, а внутренний — гладкий, белого цвета.

Труба, имеющая степень жесткости SN16, конструктивно выполняется также как и трубы со степенью жесткости SN8, но применяется в местах, где требуются трубы с повышенной прочностью (например, дорожное строительство).

Преимущества:

• высокая химическая устойчивость;
• устойчивость к высоким температурам стоков (рабочая температура +60 °C и способность выдержать кратковременное воздействие температуры до +100 °C);
• устойчивость к низким температурам (до –20 °C);
• высокая ударная прочность;
• устойчивость трубы к истиранию;
• повышенная пропускная способность;
• срок службы более 50 лет;
• возможность укладывать трубы на глубину до 8 метров;
• легкость трубы и простота при проведении монтажных работ;
• устойчивость к ультрафиолетовому излучению и любым погодным условиям;
• герметичность трубы и мест ее соединения.

Ассортимент труб, которые могут быть использованы для устройства наружной канализации, намного шире, чем те варианты, что были рассмотрены выше. Каждый тип труб необходимо рассматривать применительно к конкретным условиям, в которых трубопровод будет прокладываться и впоследствии эксплуатироваться.