Kanalizacje

prowadzący: Maciej Ways p 517

SPIS TREŚCI:

1. Informacje ogólne......................................................................................................................1

2. Wykł1. Zadania i elementy składowe kanalizacji.......................................................................2

3. Wykł2. Klasyfikacja kanalizacji i układy czyszczenia, system przestrzenny.............................3

4. Wykł3. Charakterystyka ilościowa i jakościowa ścieków i bilanse ścieków..............................5

5. Wykł4. Zagłębienia i przebicia kanałów, rozmieszczenie i odległości.......................................6

6. Wykł5. Wytyczne powstawania sieci kanalizacyjnej..................................................................9

7. Wykł6. cd...................................................................................................................................11

8. Wykł7. Pompownie ścieków – stosowane układy technologiczne.............................................13

9. Wykł8. Pompownie ścieków – projektowanie ..........................................................................16

10. Wykł9. Podstawy obliczeń hydraulicznych................................................................................21

11. Wykł10. Uzbrojenie sieci-studnie rewizyjne, połączeniowe.......................................................26

12. Wykł11. Inne obiekty na sieci kanalizacyjnej.............................................................................31

13. Wykł12. Kanalizacje niekonwecjonalne(wymuszony przepływ)...............................................35

14. Wykł13. Warunki odprowadzania ścieków...............................................................................38

15. Wykł14. Kanalizacja infiltracyjna deszczowa.......................................................................

16. Wykł15. Wymagane badania przy doborze przewodów kanalizacyjnych.........................

Informacje ogólne

Literatura:

1. Adam Szpingel, „Zaopatrzenie w wodę i kanalizacja wsi”

2. „Poradnik wodociągi i kanalizacja”

3. „Wodociągi i kanalizacja” Heindrich

4. Wacław Właszczyk „Kanalizacja” lub „Kanalizacja sieci i pompownie”

5. Prof Kwietniewski, Nowakowska „Kanalizacja, matriały do projektowania”(skrypt pw)

6. „Kanalizacja miast i oczyszczalni ścieków” Imhoff

7. „Wodociągi i Kanalizacja” Skrypt Politechniki Białostockiej

8. Matryas „Konstrukcje kanalizacji przemysłowej” Politechniki Włocławskiej

9. „Projektowanie kanalizacji ciśnieniowej i podciśnieniowej” Kalenik

10. Edel „Odwodnienie dróg”

11. Geidel, Dreiseitl „Nowe sposoby odprowadzania wód deszczowych”

12. 
    

Wykład 1. Zadania i elementy składowe kanalizacji

Celem kanalizacji jest odprowadzanie w sposób nieszkodliwy dla środowiska różnego rodzaju zanieczyszczonych wód, zwanych ściekami(po dostaniu się do kanalizacji).

Kanalizacja to zespół urządzeń do nieszkodliwego odprowadzania i oczyszczania ścieków.

Water closet – zamykana

Wykład 2.Klasyfikacja, cześci składowe i system przestrzenny

Klasyfikacja – podział ze względu na:

1. Rodzaj odprowadzanych ścieków

   1. Ogólnospławny(jednorurowy) nie obawiano się wód drenażowych i infiltracyjnych; często nawet specjalnie budowano drenaże. Do XIX wieku.

   2. Rozdzielczy(w zasadzie dwururowy)

      1. Sanitarny(bytowo-gospodarczy)

      2. Deszczowe- często przerabiano ogólnospławną na tą i dobudowywano byt-gosp.

      3. Przemysłowe(charakter lokalny – mniejszy zakres; w dużych zakładach może być kilka systemów kanalizacyjnych)

2. Sposób odprowadzania/spływu ścieków

   1. Grawitacyjny

   2. Wymuszony(pierwsze próby na przełowmie XIX/XXw); początkowo pompownie tylko podnosiły;później dołączone kolejne części(tłoczenie etc); nazwa – UZT, pompownia przydomowa

      1. Pompowy

      2. Tłoczny

      3. Ciśnieniowy

      4. Podciśnieniowy(techniczne to 0,6-0,7atm=6-7msł_wody; pewna odległość do 1km); płyną jako mieszanka wodno-powietrzna

3. System

   1. Otwarty(rozgałęzieniowy)

      1. Deszczowa(zawsze)

   2. Zamknięty(pierścieniowy)

      1. Sanitarny

      2. Ogólnospławny

Części składowe kanalizacji

Przyłącze kanalizacyjne ma prawie zawsze d=15cm

Kanał deszczowy d=25cm, ogólnospławne d=30cm

Pojawiają się często kanały uliczne od 15cm, które są akceptowalne przy odpowiednich spadkach terenu. W Polsce największe kanały2-3 m, w Meksyku 12m

Spadki kanałów są odwrotnie proporcjonalne do średnic.

Piony wewnętrzne mają mniej więcej średnicę 100mm, bo ubikacje mają taką średnicę. Większych się nie robi, ale jeśli zachodzi taka potrzeba, to w wysokich budynkach robi się 2-3 piony równoległe

Systemy przestrzenne

Najpierw były budowane najkrótszą drogą do odbiorcy, układ był zamknięty w obrębie miasta. Spadek kolektora często musiał być większy niż spadek rzeki. W wielu przypadkach rzeki zakrywano.

Wykład 3. Charakterystyka ilościowa i jakościowa ścieków i bilanse ścieków

Ścieki deszczowe- przeważająco opad roczny do 600mm/m³. Prawie identyczna do ścieków bytowo-gospodarczych. Im wyżej tym więcej, np w górach może być od 600 do 800. Roczne opady maksymalne na świecie wynoszą12-16m(dżungle tropikalne).

Wzór :$q = \frac{\sqrt[{A3}]{c}}{t^{0,67}}$ [l/sh]

Interesuje nas sekundowy czas trwania deszczu – stąd to 0,67

U nas deszcz pada ok 3-4%czasu.

Dla deszczu 10min(który przyjmujemy jako dolną granicę) – 130l/s*ha

Chwilowe natężenia spływu jednostkowowego deszczu są ok 10 razy większe od bytowo-gospodarczych.

Przepływ: Q = qFφ,

φ(psi)-współczynnik szczelności

Mogą występować różne ilości ścieków przemysłowych z jednego zakładu w jakimś okresie. Każdy z nas produkuje określoną ilość zanieczyszczeń na wodę, którą mieżymy w BZT (z organizmu ludzkiego) i zawiesina(mycie, płukanie)60g/db, azot(człowiek – fekaliaetc)10-12g/db, fosfor (chemikalia)3g/db – zmienny. Dodatkowo HZT – 100-120, oddaje charakter ścieków..(?)

Ładunki zależą od ilości ludzi, a stężenie od tego w jakiej ilości wody rozcieńczamy

Jakość

Wykład 4. Zagłębienia i przebicia kanałów, rozmieszczenie i odległości

Ścieki deszczowe

Wskaźniki:

1. Zawiesina

2. BZT kilkaset gram na m³ (~300)

3. Ekstrakt eterowy – zanieczyszczone powierzchnie zanieczyszczeniami ropopochodnymi; od tego zależy konieczność podczyszczania ścieków desczowych

Ścieki desczowe znacznie się wachają. Zanieczyszczenia ścieków zależy od czasu trwania deszczu(na początku trwania deszczu stężenie zanieczyszczeń jest największe). Stężenie zależy także od tego jak dawno nie padał deszcz oraz rodzaje terenu.

Śr. Zanieczyszczenia ścieków deszczowych ~100g/m³ (zawiesina>BZT)

Opady pyłów 1kg/m³ – na śląsku

ZAGŁĘBIENIE I PRZYKRYCIE KANAŁÓW

Zależy od:

1. Zasięgu kanału, możliwości doprowadzenia ścieków grawitacyjnie z określonej odległości, włącznie z piwnicami lub bez

2. Przemarzania (nie zależy od wielkości kanału, a od warstwy pokrycia)

3. Obciążenie od ruchu ulicznego

4. Unikanie kolizji z pozostałymi instalacjami

PN81/B03020 – posadowienie bezpośrenie budowli

h_z – głębokość przemarzania

h_z= 0,8 – na zachodzie Polski

h_z= 1,0m – reszta Polski

h_z= 1,2 – woj. świętokrzyskie, podlasie

h_z= 1,4 – suwalszczyzna

PN92/B10735 – przewody kanalizacyjne wymagania i badania przy doborze

H_n>H_z

H_n=h_z+0,2m

PNEN1610:2002 – budowa i badanie przewodów kanalizacyjnych – brak wymagań nt. zagłębienia poświęcona gł. o badaniu szczelności kanałów

$H_{z} = h_{z} + 0,2 + \left( i_{p} \mp i_{t} \right)L + \frac{D}{2}$, ok2,5m dawniej

Wymagany spadek $i = \frac{1}{D\lbrack m\rbrack}$

Spływ jest pulsacyjny. Wyamgane średnice 0,15m.

Spadek przykanalika 1%[10‰] – taki mały stosować w projektach

Wejście przykanalika zawsze jest w połowie kanału. Gdy chcemyzmniejszyć zagłębienie kanału nie rezygnujemy ze spadku(1%), ale zmniejszamy zagłębienie początkowe(nawt do 5ocm)

Ścieki mają wyższą temperaturę niż woda.

Kanały łączy się na zwierciadło(dwa duże kanały)

W przyłączu łączymy dno na zwierciadło(przykanaliki)

Do każdego odcinka kanalizacji musi być opcja rewizji(przeglądu) z jednej strony

1. Na prostych odcinkach na więcej niż 5

2. Obciążenie gruntem wzrasta liniowo wraz ze wzrostem głębokości

3. Obciążenie naziomem(od transportu); grunt bardzo gwałtownie redukuje to obciążenie; na głębokości 1-1,15m jest bardzo zredukowane więc dlatego płytka kanalizacja jest niebezpieczna(jedno koło ciężkiego pojazdu może być szkodliwe)

4. W ulicy 1,4 m kanał pod drogą.

WZAJEMNE ODLEGŁOŚCI UZBROJENIA PODZIEMNEGO

Te wzajemne odległości wynikają z:

1. Tego, że nie można budować systemu pionowo nad sobą, aby np. W razie awarii można było dostać się do jakiejś sieci bez niszczenia innej

2. Możliwości wykonania

3. Możliwości(potrzeby) montażu(wykonania złącza, spawania, zgrzewania, lub naprawy)

4. Wzajemnego oddziaływania przewodów(np. Termiczne, elektromegnetyczne)

5. Ochrony przyrody(z daleka od drzew)

6. Odległości od słupów, od ścian budynków, ogrodzeń

Nie robi się kanałów i włazów pod torami kolejowymi czy tramwajowymi

ZUD – zespół uzgadniania... (kiedyś)

ON-92B-01705 Instalacja wodociągowa wymagania w projektowaniu

Przewody wodociągowe – 1,5m od gazu i kanalizacji

- 0,8m od elektr.

- 0,5m od telekomunikacji

Wykład 5 Wytyczne powstawania sieci kanalizacyjnej

Parametr	Kan. Rozdzielcza	Kanalizacja ogólnospławna
	Bytowo-gospodarzcza	Deszczowa
Qobl [l/s] [m^3/s]	Qobl=Qmaxh	Tylko ścieki deszczowe
	Byt.gosp. w tym usł	95%
	Komunikacja zbiorowa	100%
	Przemysł	85%
	Mycie ulic i placów	25-50%
	infiltracja	0,1-0,2 l/s*ha
Napełenienie(h) przy Qobl + rezerwa na wietrzenie, eksploatację i wody przypadkowe	h = 0, 5H-do połowy napełnienia	Całkowite napełnienie
		Wody przypadkowe się raczej nie pojawią i tak samo z eksploatacją i wietrzeniem
	w kanałach przełazowych musimy sprawdzić na godziny szczytu(Qdśr) a h=0,3H h>60-65cm v<1,5m/s D ≤ 1, 8 v<1,0m/s D ≤ 1, 8
Prędkość wymagana(przy Qobl) Minimalne ogranicznie prękdkości[m/s] - wynika z warunków samooczyszczania	0,7-0,8	0,7-0,8
Prędkość maksymalna Vmax przy Qobl	-Betonowych ceramicznych -Żelbetowe, żeliwne	3m/s 5m/s
	Stosuje się wykładzniy do ochrony przed ścieraniem.	bez względu na materiał – ze względu na częstotliwość pojawiania się
imin =1/D[‰]; jak zachowamy ten spadek min to zachowamy prędkość samooczyszczenia	5‰ przy napełnieniu ok 50%; nie powinno budować się ze spadkiem mniejszym niż 1‰-trudne do wykonania
Hp –minimalne przykrycie	hz+0,2; hz-zamarzanie Hpmin=1,4m (w uliach
Hzmim – zagłębienie minimalne;	2,50narzucone przez MPWiK	2,10narzuconce..
wynika z minimalnego przykrycia i zasięgu. Ponieważ długość przyłączy kanalizacji deszczowej jest mniejsza o 30-40 m od przyłączy byt-gosp, to też i zagłębienie jest o tyle mniejsze.
Hzmax – wynika z ograniczeń ekonomicznych		Dopuszczamy0,5m
Usytuowanie w przekroju ulicy	W ulicach, w przejściach i niezadrezewionej zieleni; pod drogami kiedy zarząd dróg zezwoli; jak mamy duże szerokości ulic(pow30m) to budujemy po bokach-jak gęsta zabudowa(przy linii rozgraniczającej)	Zawsze jeden kanał niezależnie od szerokości
Dmin – średnice minimalne	0,2 m(pojawiają się 0,15m na wsiach)	0,25m(Warszawa żąda 0,3)

A-zależy od wysokości opadu(Pl- 600-1000)

c-przyjęta częstotliwość pojawienia się deszczu

t-czas trwania deszczu

Q_obl:

Infiltracja jest traktowana jako stały. Przy szczelnej kanalizaci inflitracja nie powinna występować, obecnie jednak wynosi ok 20-30%

Istenieją dwa rodzaje ψ:

1. Specyficzne dla konkretnej pow: dach, zieleń, pow. żwirowa – wykonujemy to w projektach budowlanych

2. Zagregowane współ. spływu(uśrednione) – używamy w projektach koncepcyjnych.

Ścieków byt-gosp może być nawet 10% w stosunku do ścieków deszczowych.

h:

Kanały projektujemy na napełnienia częściowe

Pierwszy odcinek kanalizacji pracuje pulsacyjnie, o parametrach podobych do przykanalików. W sposób pulsacyjny również płuczą się przykanaliki( jest to bardzo dobre ponieważ w przykanalikach jest mały przepływ)

Deszcz krótszy niż 10-15min uznaje się za nieistotny dla kanalizacji

Rezerwa na wietrzenie. Ważne jest dostarczanie powietrza, ponieważ w wodzie jest potrzebny do oczyszczania biologicznego. Gdy pozbawimy powietrza, to po 2-3h zabraknie tlenu i zaczną się procesy beztlenowe, których należy unikać. Powietrze płynie w odwrotnym kierunku, co wynika ze spadku koryta i aby powietrze mieszało się ze ściekami.

Fermentacja powoduje korozję.

Do kanałów trzeba wchodzić, aczkolwiek już coraz mniej gdyż większość czynności można wykonać z zewnątrz. Dla tego też musimy wietrzyć.

Przed wejściem do kanału należy:

1. Sprawdzić obecność gazów palnych(gł H₂S)

2. Sprawdzić obecność tlenu

Rezerwa na wody przypadkowe. Ze względu na awarii wodociągowych, czy awarii sieci cieplnych

Do konału poniżej 1m nie można wchodzić

Wentylacja kanalizacji następuje poprzez instalacje wewnętrzne(kratki deszczowe, napływ powietrza poprzez włazy itp). Im większa zabudowa tym lepiej się wentyluje. Problemem jest brak zabudowy(brak przykanalików itp)

Wykład 6. Cd.

Prędkości minimalne – prędkości wymagane

$$V = \frac{1}{n}R_{h}^{\frac{2}{3}}i^{\frac{1}{2}}$$

n –wsp. Szorstkości(0,013)

Rh – promień hydrauliczny; $R_{h} = \frac{F}{U}$

i – spadek hydrauliczny dna kanału

maks prędkość(v) kanału występuje przy napełnieniu kanału ok 82%. Największa przepustowość(Q) przy ok 95%

Prędkość przydenna. Kanały powinny się same oczyszczać. Prędkość samooczyszczania – prędkość średnia. Średnia prędkość w kanale musi być 0,7 m/s, ale musi być zapewniona tylko przy max przepływie obliczeniowym.

Kanały i tak wymagająokresowego czyszczenia z powodu większych odpadów, które mogą powodować zatory.

Potrzebujemy wiekszej prędkości w kanalizacji ogólnospławnej(patrz tabela), ponieważ projektujemy ją na sumę przepływu deszczowego i gospodarczego przy spotkaniu się maximów(co zdarza się może raz na 100 lat)

Uzyskanie lepszych wartości samooczyszczania przy mniejszych przepływach usyskujemy za pomocą zmiany kształtu. Prędkość średnia przy małym napełnieniu( w granicach kilku %) będzie większa w kanale jajowym. Przekrój kołowy jest najkorzystniejszy przy dużym napełnieniu.

Rury kompozytowe robi się w sposób warstwowy – w środku najbardziej wytrzymałe na zewnątrz najmniej.

Moźemy projektować na spadek min lub na prędkość, ale na prędkości jest dużo dokładniej(wzów Manninga)

Dla małego przepływu np 0,5l/s żeby zapewnić prędkość samooczyszczania to trzebaby było dać np 80‰spadku, co jest bezsensu. Dla tego jeżeli nie jesteśmy w stanie spełnić warunku prędkośći na początkowych częściach ścieku ze wzg na za małą ilość ścieków to musimy spełlnić przynajmniej warunek spadku min. Będą wtedy występować problemy eksploatacjyjne, ale z tym się godzimy( i należy oczyszcaść kanały okresowo)

Spadki minimalne i maksimum wynikają z górnych ograniczeń prędkości dopuszczalnych.

UZT – urządzenie zbiornikowo-tłoczne – pompownia przydomowa

Wykład 7. Pompownie ścieków - stosowane układy technologiczne

Początkowo kanalizację budowano bez pompowni, nie było takiej potrzeby ze względu na krótkie odcinki i małe sieci. Starano się tak budować, żeby był spływ grawitacjyjny.

Były to systemy ogólnospławne – duże średnice i małe spadki kanałów

Nie było oczyszczalni, ani też elektryczności. Istniały już pompy do wody od dłuższego czasu, ale problem stwarzały ścieki zawirające ciała stałe itp, które zapychały pompy do wody.

Materiały, z których wykonane były pompy do wody nie były odporne na korozję i ścieranie przez zawarte w ściekach piaski itp.

Pierwsze pompownie ścieków były bardzo duże, o bardzo dużych wyjanościach. Wtedy był sens utrzymywania tam na stałe pracowników. Także ciałą stałe w ściekach nie stanowiły już problemu, bo pompy były wielkie(średnica wirnika >2m). Wyposażone były także w podczyszczalnie ścieków(oczyszczanie mechaniczne – kraty i piaskowniki) – uciążliwe dla ludności w miastach, bo powstawał odpady. Potem skupiono sie na konstrukcji pomp, tak żeby były bardziej odporne na śmieci – jednołopatkowe, wirniki otwarte, wirniki o swobodnym przepływie(taki jak we Frani)

Pojawiły się też pompy z wykładzinami, wymiennymi wkładami. Opracowano nowe materiały, dążono do mniejszania pomp.

Pompy ściekowe miały małe sprawności i małe wysokości podnoszenia, ale te kilkanaście metrów podnoszenia wystarczyły. Dzisiejsze pompy ściekowe docierają do kilkudziesięciu (60-80)m H₂O.

Żeby zwiększyć odporność i bezpieczeństwo pompowni likwidowano kraty i piaskowniki, a zastępownano je rozdrobniarkami lub zbiornikami sitowymi(na których zatrzymywane były skratki). Te działania doprowadziły do granicy 60-65mm średnicy przewodów => na zachodzie do tej pory to działa, w Polsce nie 60-65mm => v=0,8-1,0 m/s

Ok. 30-40 lat temu skonstruowano 1-szą skuteczną pompę rozdrabniajającą. Rozdrobniarka na jednym wale z wirnikiem. To było połączenia z próbą utworzenia kanalizacji ciśnieniowej przez firmę Environmental One Corp (E-One).

0,8m³/s => wydajności uzyskane dzięki temu

Silnik o mocy min 1kW

25mm => min średnica

Śruba Archimedesa

1. Odporna na zapychanie

2. Nie ma magazynowania ścieków

3. Nie ma możliwości p..

4. Zwalista, ciężka

5. Nie wytwarza cisodporna na dopływ ścieków

6. Do dziś stosowana

7. Podparta u góry i dołu

8. Ciągła praca, problemy z rzruchem

9. Na Zachodzie w oczyszczalaniach do dziś

10. Nie powiększamy wahań dopływu

Pompa Shöna z końca XIX w.

1. Podnośnik pneumatyczny

2. W Polsce stosowane na zachodzie

3. Energia dostarczana sprężonym powietrzem

4. Cykliczne działanie

Objętoś czynna bardzo mała w stosunku do kubatury pomieszczenia

Zmniejszenie rozmiarów.

W wersji „lub” można było manipulować wielkością otworów, zmieniać wydajność pompy do ilości dopływających ścieków

• Zlikwidowanie części suchej pompowni

• Duże kłopoty eksploatacyjne

• Do niedawna produkowane

Pompa z długim wałem pionowym

1. Pompa pod wodą

2. Silnik na górze

3. Występowały problemy z wałem

4. Trzeba było smarować łożysko

5. U nas funkcjonowało od lat 50tych do 80tych

Przełom w 1948-1949

1. wynalezione przez firmę Flygt =>agregat zatapialny

2. kluczowe było uszczelnienie silnika

3. silnik w ściekach

4. pompa pozbawiona sygnału, na 1 wale silnik i wirnik

5. wirnik nie miał możliwości chłodzenia, bo był osłonięty materiałami odpornymi na temp.

6. pojawiły się silniki z płaszczem wodnym

7. brak obsługi = obniżenie kosztów

8. problem był z tym, żeby ścieki nie dostawały się do wnętrza silnika, wcześniej stosowano dławice; tu stosowano komorę olejową

Komora olejowa – ograniczona pierścieniami z supertwardych materiałów wypełniona olejem, gdy olej nie dostaje się do ścieków, tworzy się bardzo gęsta emulsja.

Teraz też masowo produkowana w Polsce też

Obsługa pompowni:

1. całodobowo

2. min. 3 doby

3. mało pracy w sumie dla nich

4. pomieszczenie: szatnia, magazyn, warsztat itp.

5. światło, ogrzewanie

Priorytetem pompowni jest bezawaryjność, nie oszczędność energii

Wykład 8. Pompownie ścieków – projektowanie

Pojawiły się wymogi dotyczące bezpieczeństwa i niezawodności pracy. Ścieki muszą być zawsze odczyszczone przed odprowadzeniem.

Zawsze robimy 2 pompy: roboczą i rezerwową.

Nadwyżka mocy pompy- 20-50%zapasu; im pompownia mniejsza tym większy zapas.

Pompy pracują równomiernie – na przemian; każda pompa ma osobne uzbrojenie.

Uzbrojenie: zawór zwrotny i odcinający.

Można projektowa pompownie z większą ilością pomp. Robi się to w charakterystycznych przepływach(np ogólnospławnych); robi się to, aby zmniejszyć kubaturę czynną pomp. To rozwiązanie zwiększa powierzchnię pompowni.

Zasilanie – w większych pompowniach potrzebne jest zasilaniedwustronne; z dwóch niezależnych transformatorów; zwykle się zasila pompownię, chyba że byłoby to problematyczne lub drogie. Agregat prądotwórczy stacjonarny lub mobilny

Sterowanie – czujniki poziome

zaciski przełączały przełącznik

Dziś się je stosuje tylko na najczystszym poziomie awarii. Istnieje wiele nowych urządzeń

Dzwon powietrzny

Chodzi o to, aby wyeliminować części ruchome, bo są zawodne

Czujniki na zasadzie kondensatora zmiennej pojemności

Automatyka jest coraz bogatsza: nie ma problemu z komunikacją(GSM); należy kupować drogie pompy, bo są najlepsze; ważna jest dobra obsługa

Zabezpieczenia:

1. Zabezpieczenia termiczne – przegrzanie z powodu wycieku

2. Zabezpieczenie przed suchobiegiem(gdy nie ma ścieków)

3. Przed zanikiem fazy

4. Asymetrią prądowo-napięciową

5. Gniazdo 24V – bezpieczne

6. Przerzutnik(zmiana

7. Przełącznik(praca ręczna – odstawienie – praca ręczna)

8. Żaróweczka

9. Kondensatory, akumulatory

Dobra szafka sterownicza może kosztować tyle co dobra pompa.

Zbiornik pompowini spełnia funkcję:

1. Pomieszczenie pomp

2. Zbiornik ścieków

Zbiornik powinny zapewniać zatopienie pompty; silnik powinien być zalany, bo ścieki go chłodzą. Są producenci, którzy pozwalają na zalanie pompy tylko do ½;

Skosy są po to, aby osady nie zalegały w komorze tylko zsuwały się do popmy.

Poziom włącz-wyłącz – zabezpiecza przed zbyt częstym włączaniem się pompy.

W małych pompwoniach Tmin=3min; normalnie Tmin=6min; kiedyś Tmin=15min

stała praca przypompowni za pomocą zmiany prędkości obrotowej

Vcz – objętość czynna powinna zapewnić co najmniej 10 min zatrzymania ścieków

T = t_r + t_p, t_r – czas ruchu t_p – czas postoju

$t_{r} = \frac{V_{\text{cz}}}{Q_{p} - Q_{d}}$ $t_{p} = \frac{V_{cz}}{Q_{d}}$

$$T = \frac{V_{\text{cz}}Q_{d} + V_{\text{cz}}Q_{p} - V_{\text{cz}}Q_{d}}{Q_{p}Q_{d} - {Q_{d}}^{2}} = \frac{V_{\text{cz}}Q_{p}}{Q_{p}Q_{d} - Q_{p}^{2}}$$

T(Q_d) => min dla $Q_{d} = \frac{Q_{p}}{2}$

$$T = \frac{V_{\text{cz}}Q_{p}}{\frac{{Q_{d}}^{2}}{2} - \frac{{\text{\ Q}_{p}}^{2}}{4}} = \frac{4V_{\text{cz}}*Q_{p}}{Q_{p}^{2}}$$

$V_{\text{cz}} = \frac{Q_{p}T_{\min}}{4}$

Obliczenia pompowni

1. Założenie wydajności pompy z zapasem Q_p = (1,2÷1,5)Q_dmax(Q_hmax − w malych)

2. Obliczenie Vcz $V_{\text{cz}} = \frac{Q_{p} - T_{\min}}{4}$ ; Tmin – odczytujemy z katalogu

3. Założenie H/D $\frac{H}{D}\sim\frac{1}{2} \div \frac{2}{3}$ ; na ogół H>D; => obliczamy Hcz

czasem są ograniczenia np w głębokości zabudowania pompowni, albo ograniczenia powierzchni

1. Ustalenie rzędnych R_d = R_a; Ra – rzędna alarmu

R_wl = R_d − 0, 1m, R_wyl = R_wl − H_cz ,R_dna = R_wyl − H_m ; Hm – martwe h z katalogu pomp(im mniejsze tym lepsza pompa)

1. Ustalenie średnicy przewodów tłocznych zewn i wewn

dz – na zewnątrz pompowni, długi przewód, prędkość samooczyszczania v>=0,8m/s

dw –wewnątrz pompowni; zależy od v=1,5-2,5m/s; jest krótki, oszczędzamy na armaturze, bo jest droga przy większych średnicach, oraz oszczędzamy miejsce w pompowni, Często = d wylotu z pompy

1. Charakterystyka przewodów tłocznych

Na przewodach tłocznych nie należy zakładać zaworów, bo są krótkie, zwłaszcza

dz=200mm
Parametr
V[m/s]
i[%]
hs =i*l
$$h_{\text{sm}} = \xi\frac{v^{2}}{2g}$$
Σhstrat
Dla dw=500mm(to samo co wyżej)

Straty miejscowe wewnątrz pompowni mogą być znaczne; na zewnątrz nie są już takie duże

Na ściekach najlepiej sprawdzają się zawory kulowe

dobieramy tę „trzecią pompę” bo założyliżmy 1,20Qd

Pompy małe projektuje sie w wielkościach hydraulicznych(geometrycznych); wirnik maksymalny

Duże pompy tobi się na zamówienie i wybieramy dowolny punkt z jakiegoś pola(zakresu)[patrz wykres]

Wykład 9. Podstawy obliczeń hydraulicznych

Obliczanie kanałów polega na:

1. Zwymiarowaniu(doborze) przekroju

   *kanały ogólnospławne – inny przekrój niż kołowy

2. Wyznaczeniu napełnienia, h[m]

3. Określeniu średniej prędkości przepływu v[m/s]; przy założonym spadku 0,8<v<3-5m/s lub

4. Obliczeniu spadku i[‰] przy założonej prędkości

   Projektowanie przebiega 2 ścieżkami

1. Zakładamy v i określamy i(przy płaskim terenie)

2. Wyraźny spadek terenu = spadek kanału i obliczamy rzeczywistą prędkość(może gozić przekroczeniem v_max)

   Obliczenia prowadzimy dla poszczególnych odcinków sieci pomiędzy węzłami dla określonego uprzednio dla dolnego węzła przepływu obliczeniowego, zwracając uwagę, żeby kanał nie został przewymiarowany.

   W kanalizacji Q_obl to Q_k odcinka

   Na początkowych odcinkach zmiany średnic są częstsze, żeby nie przewymiarować kanałó

   !Często są celowo przewymiarowywane, żeby zmniejszyć spadek i koszty wykopów – jest to złe, bo po kilku latach zbierają sie osady

   Założenia:

1. Q_obl, i, k(chropowatość), wymiary(kształt[rury podatne-korzystne] i wielkość] nie ulegają zmianie na odcinku, więc w przekrojach niecałkowicie wypełnionych zwierciadło ścieków układa się równolegle do kanałów; te założenia w praktyce nie funkcjonują, raczej nie są spełnone

2. v w poszczególnych punktów jest stała – też często nie spełniane

   Wzory:

1. Chezy $v = C\sqrt{R_{u}i}$ ; średnia prędkość w strumieniu, gdzie C – stały wsp. Chezy

2. $R_{u} = \frac{F}{u}$

3. 1869 Kultera $C = \frac{100\sqrt{R_{u}}}{m + \sqrt{R_{u}}};m = 0,35$

4. 1889 Manninga $C = \frac{1}{u}*{R_{u}}^{\frac{1}{6}};u = 0,013 \div 0,014\ $

5. 1897 Basina $C = \frac{87\sqrt{R_{u}}}{\gamma + \sqrt{R_{u}}};\gamma = 0,06 \div 1,75$

6. 1925 Pawłowski $C = \frac{1}{u}*{R_{u}}^{1,5\sqrt{m}};u = 0,013 \div 0,014$; m zleży od R_h

7. 1937 Colebrooka-White’a

8. 197.. Błaszczyk =>wzór w postaci uwikłanej

• współczynniki zależne od rodzaju przepływu

$$v = \frac{1}{u}*R_{u}^{\frac{2}{3}}*i^{\frac{1}{2}}$$

Zadanie 1

Wyznaczyć średnicę kanału kołowego niezbędnego do przeprowadzenia 100 l/s przy spadku 5‰ o chropowatości u=0,013

Q = v * F; $v = \frac{1}{u}*R_{u}^{\frac{2}{3}}*i^{\frac{1}{2}}$ *kanał całkowicie wypełniony

$$Q = \frac{1}{u}*({\frac{d}{4})}^{\frac{2}{3}}*i^{\frac{1}{2}}*\frac{\text{πd}^{2}}{4}$$

$$Q = \frac{1}{u}*i^{\frac{1}{2}}*d^{\frac{2}{3}}*4^{- \frac{5}{3}}*\pi$$

$$d = Q^{\frac{7}{8}}*u^{\frac{7}{8}}*i^{- \frac{3}{16}}*4^{\frac{5}{3}}*\pi^{- \frac{3}{8}}$$

$$logd = \frac{7}{8}log0,013 - \frac{3}{16}log0,005 + \frac{5}{8}log4 - \frac{7}{8}log\pi + 3/8logQ$$

logd = 1, 549

d=0,354m

Zadanie 2

Obliczyć ilość u i średnią prędkość v ścieków płynących w kanale H0=0,20m, napełnienieH=0,6D i ułożonego ze spadkem 6,4‰

F₁ – wycinek kołowy, F₂ – pole trójkąta

F = F₁ + F₂;

$${\text{cosφ} = \frac{0,02}{0,10} > \varphi = 78,5\backslash n}{F_{1} = \frac{\propto}{360}*\frac{\pi d^{2}}{4}\ }$$

F₂ =  0, 02 * R * sinφ 

$$F_{1} = \frac{203}{360}*\frac{\pi{0,2}^{2}}{4}$$

F₂ =  0, 02 * 0, 1 * sin78, 5 

F₁ + 2F₂ = 0, 0196m² 

$$u = \frac{203}{360}*\pi 0,2\left\lbrack obwod \right\rbrack = 0,355m\ $$

$$R_{h} = \frac{F}{u} = \frac{0,0196}{0,355} = 0,0555m$$

$$v = \frac{1}{n}*R_{h}^{\frac{2}{3}}*i^{\frac{1}{2}}$$

$$v = \frac{1}{0,013}*{0,0555}_{}^{\frac{2}{3}}*\sqrt{0,064} = 0,89\frac{m}{s}$$

$$Q = \frac{v}{F}$$

$$Q = 0,89*0,0196 = 0,0175\frac{m^{3}}{s} = 17,5\frac{l}{s}$$

Zadanie 3

Obliczyć niezbędny spadek kanału, H=0,30m dla przeprowadzenia Q=100l/s

$$V = \frac{1}{n}*R_{h}^{\frac{2}{3}}*i^{\frac{1}{2}}$$

$$i = \left( \frac{\text{nV}}{R_{h}^{\frac{2}{3}}} \right)^{2}$$

$$V = \frac{Q}{F} = \frac{100}{\frac{\text{πr}{0,3}^{2}}{4}} = 1,41\frac{m}{s}$$

$$R_{h} = \frac{d}{4} = \ 0,075m$$

$$i = \left( 0,013*\frac{1,41}{{0,075}^{\frac{2}{3}}} \right)^{2} = 0,0106 = 10,6\%$$

Gdy H=0,4 to v=0,8m/s

Jeżeli zwiększymy i do 5‰ kanał będzie niecałkowicie wypełniony. Zakładamy napełnianie,h, obliczamy F, Rh i v, a następnie obliczamy spadek $i = \left( \frac{\text{nv}}{R_{h}^{\frac{2}{3}}} \right)^{2}$; jeśli wydzie 5‰ to O.K., jeśli nie to zakłądamy inne h i szukamy dalej.

Zadanie 1(z wykorzystaniem krzywej)

Średnica H=0,2 m napełnienie h=8cm, spadek i=9‰; szukamy wydatku(Q=?) i prędkości(v=?)

$$Q_{0}^{'} = Q_{0}\sqrt{i^{'}} = 32,8*\sqrt{0,9} = 31,1\frac{l}{s}$$

$$v_{0}^{'} = v_{0}\sqrt{i^{'}} = 1,04*\sqrt{0,9} = 0,98\frac{m}{s}$$

i’=i/1%; v0 i Q0 odczytujemy z tabelki dla danej średnicy

dla $\frac{h}{d} = 0,4 = > \ \beta = 0,34;\ \alpha = 0,90$

$Q = \beta*Q_{0}^{'} = 10,3\frac{l}{s}\ $;

$v = \propto *v_{0}^{'} = 0,89\frac{m}{s}$;

Zadanie2

Czy spadek będzie wystarczający; Q=20l/s; i=20‰; czy prędkość v>0,8m/s przy D=0,15

Dla D=0,15 => $Q_{0} = 15,2\frac{l}{s}$ , $v_{0} = 0,86\frac{m}{s}$

$$Q_{0}^{'} = 15,2\sqrt{2} = 22\frac{l}{s}$$

$$V_{0}^{'} = 0,86\sqrt{2} = 1,2\frac{m}{s}$$

$$\beta = \frac{Q}{Q_{0}^{'}} = \frac{20}{22} = 0,9$$

$$\frac{u}{d} = 0,75$$

u = 0, 75 * 015m = 11cm

∝ = 1, 13

$$v = 1,13*1,20 = 1,36\frac{m}{s} > 0,8\frac{m}{s}$$

Zadanie 3

Zaprojektować, czyli dobrać średnicę(d) i spadek(i), kanał wg kryterium v; Q=20l/s, v=0,8

$$Fcz = \frac{Q}{v} = 0,25m^{2}\ dla\ D = 0,20m$$

F = 0, 031m² dla D = 0, 2m

1. Z relacji pomiędzy $\frac{\text{Fczynne}}{F} = \frac{0,025}{0,031} = 0,806$; można analitycznie ustalić napełnienie h; stąd ustalić βi α i obliczyć spadek wymagany „i’” i „i”

   $i^{'} = \left( \frac{v}{\propto V_{0}} \right)^{2}\text{\ lub\ }i^{'} = \left( \frac{Q}{\beta Q_{0}} \right)^{2}$

2. Z relacji pomiędzy αiβ; $\frac{\alpha}{\beta} = \frac{v}{v_{0}}*\frac{Q_{0}}{Q}*\frac{\sqrt{i^{'}}}{\sqrt{i^{'}}} = \frac{0,8*32,8}{1,04*20} = 1,26$

dla h = 15cm

$$\frac{h}{d} = 0,75$$

∝_odcz = 1, 13

β_odcz = 0, 92

$$\frac{\propto}{\beta} = 1,25$$

Dla h= 14,7

$$\frac{h}{d} =$$

∝_odcz = 1, 12

β_odcz = 0, 88

$$\frac{\alpha}{\beta} = v = \propto *v_{0}\sqrt{i^{'}} \rightarrow \sqrt{i^{'}} = 0,69 \rightarrow i^{'} = 0,49\%$$

lub

$$Q = \beta*v_{0}\sqrt{i^{'}} \rightarrow \sqrt{i^{'}} = 0,70 \rightarrow i^{'} = 0,49\%$$

1. Zakładając iteracyjny spadek i’ obliczać v aż do osiągnięca 0,8m/s;

   np dla i’=0,6% =>v=0.88m/s(za dużo);

   dla i’=5% v=0,83m/s;

   dochodzimy do i=0,48% => v=0,8m/s

   Wykład 10. Uzbrojenie sieci – studzienki połączeniowe i rewizyjne

   

   Studnie rewizyjne występują na kanałach grawitacyjnych. Nie ma ich na sieci podciśnieniowej, ale mogą być komory.

   Studnie połączeniowe

1. gdy jest łączenie kanałów + rewizja

2. montowanie co 50-60m na kanałach nieprzełazowych

3. montowanie co 100-120m na kanałach nieprzełazowych co wynika z uznanej za bezpieczną długością drogi ucieczki

Studnia składa się od dołu z:

1. kinety – odpowiednio uprofilowana, aby odbywł się swobodny przepływ i żeby przy zmianie średnic wszystko było płynnie; koryta powinny sięgać do połowy wysokości kanału, a dalej na ¼ powinny być ścianki pionowe i spoczniki wykonane z T%spadkiem

   *kiedyś była zasada, że odcinki między studniami były proste

2. komora robocza – średnica min=1,20m i to wystarcza dla ϕ kanałów do 40cm włącznie(?) dla:

   ϕ=50-60cm => ϕ_s=1,40m

   ϕ=80cm => ϕ_s=1,60m

   większych studzienek prefabrykowanych się nie robi, potem się je indywidualnie projektuje i wykonuje; moga być kwadratowe lub inno-kątne. Dla kanałów przłazowych zmiany kierunków nie mogą być gwałtowne i nie wykonuje się ich w studniach tylko za pomocą łuków o R=5 ϕ_k

3. stożek przejściowy lub płyta przejściowa(geneza to murowanie, bo kiedyś studnie były rumowane)

   *Dopuszcza się studnie o ϕ=1,0m

4. komin włazowy – ϕ=80cm, ale dopuszcza się też 1,0m, doprowadzony do powierzchni terenu

5. właz kanalizacyjny – ϕ=60cm, są włazy różnych klas wytrzymałości np. przejazdowe

   1. powinien być dobrze wykonany, żeby dobrze leżał na całym obwodzie

   2. na jezdni powinien być na równi z nią

   3. na erenach trawiastych powinien wystawać na conajmniej 8cm(żeby woda deszczowa nie wlewała się)(widoczność)

      Teraz robi się też włazy hermetyczne(zapach) lub zamykane na klucz(złomiarze)

   4. na terenach rolniczych powinny wystawać na 40-50cm ponad powierzchnię

6. stopnie włazowe – muszą być zamocowane na stałe, co 30cm, w odległości 30 cm między osiami, powinny być żeliwne(teraz też dodatkowo oblewane plastikiem)

Między włazem, a wewnętrzną ścianą komina musi być min. 10cm uskok, żeby stopnie włazowe mogły się schować. Studnie do 3 m można wykonywać całą średnicę, aż do terenu. Gdy więcej – musi być komin ze względu na oszczędność moteriałów oraz bezpieczeństwo(jest możliwośćupadku do tyłu i chroni komin). Są wyjątki np. studnia służy do wprowadzania sprzętu, ale muszą wtedy być obejmy

Wykonanie studni:

1. murowanie

2. kręgi żelbetowe

3. z tworzyw sztucznych

Studnie niewłazowe też się pojawiły. Można do nich tylko zajrzeć co oznacza ograniczenie możliwości rewizyjnych.

1. prefabrykat – tanie

2. szczelne

3. łatwo ją zablokować(przez wrzucenie czegoś) i trudno to potem usunąć

4. klasyczne połączeniaale łuk wykonywany poza studzienką(może nastąpić zatykanie)

5. mała wytrzymałość na nacisk, dlatego właz nie nciska bepośrednio na studnię tylko na zewnętrzny pierścień betonowy

6. pracuje z gruntem – łatwiej w niej utrzymać zgodność powierzchni włazu z ulicą

7. mały ciężar – może dojść do upłynięcia gdy jest wysoki poziomu wód gruntowych

Wykonanie:

1. metoda wykopu

2. metoda studni opuszczanych

3. prefabyrykaty betonowe

4. metoda murowania wszystkiego

5. murowanie dołu i prefabrykaty wyżej

   Grunt jest zawsze cięższy niż rura czy studnie, dlatego mają one tendencję do wypływania. Często dochodzi do pęknięć na połączniu rury ze studnią. Norma mówi, aby te połączenia były wykonywane elastycznie, ale to trudne so zrealizowania dlatego obetonowano te połącznia.

6. kanały z kamionki i częściowo z kinety, bo tory były robione z kamionkowych rur

7. kinety prefabrykowane np. z betonu z wykładziną plastikową

Kręgi betonowe były łącznone zaprawą => nieszczelne. Powinny być to połączenia elastyczne z uszczelką.

Zewnętrzne powierzchnie studni powinny być pokryte powłokami bitumicznymi => norma mówi tak, ale te powłoki po latach też odłażą, a beton dobrej jakośći powinien wystarczyć.

WPUSTY DESZCZOWE

Rodzaje(różnią się wielkośćią):

1. uliczne; 65x50cm; przepustowość do 10l/s

   1. Konstrukcje wpustów

*wpust bezpośredni *w. ze studzienką i osadnikiem*wpust ze studzienką

*w. ze studzienką, osadnikiem i syfonem

Syfon jest po to, aby nie wydostawały się odory. W kanalizacji deszczowej nie stosuje się ich, ale w kanalizacji ogólnospławnej tak. Trudno je czyścić, dlatego coraz rzadziej się je stosuje i robi się je tylko w miejscach gdzie gromadzą się ludzie.

W osadniku kluczową sprawą jest spadek kanału i jego skłonność do zamulania się. Ulice powinny być czyszcone, żeby te zanieczyszczenia nie spływały z deszcem do kanalizacji. Jeżeli nie ma syfonu i jest dobry spadek kanału, to łatwiej i taniej jest zebrać te osady na oczyszczalni.

Kraty koszowe – ułatwienie ze względu na hamowanie większych zanieczyszczeń

1. podwórzowe; duży asortyment; średnio 2 razy mniejszy niż uliczny

   1. konstrukcje wpustów

      1. rura pionowa to 20cm

      2. podłużne kratki => są dobre, bo nie ma głębokich strug wody, warstewka wody na powierzchni terenu jest cienka

Na terenach uwardzonych => 100l/s*ha spływ. Gdybyśmy zastosowali wpust uliczny o przepustowośći 50l/s, to do niego musiałaby dopływać rzeka deszczowa. Dopuszcza się strugi do 1m szerokości, ok 80cm nie więcej => dla tego właz uliczny ma przepustowość do 10 l/s.

Rozmieszczenie wpustów:

Rozstaw wpustuów jest ustalany z projektowaniem dróg

Jeśli 1 spust obsługuje 10 l/s to znaczy, że obsługuje teren o powierzchni 30x30m

Można też umieścić 2 obok siebie

Gdy kanał biegnie pod torami to robi się boczne wejście, a komora robocza jest nad kanałem.

Powietrzniki na sieci kanalizacyjnej

1. tylko na kanałach przełazowych, bo odległość między studzienkami – 100m

2. w najwyższych punktach

3. dopływ powietrza przez nie, a wypływ jest przez przełużenie pionów kanalizacyjnych. Na dachach budynków

4. napowietrzanie(kanałów i dla obsługi)

5. gdy kanał nieprzełazowy to przewietrzniki łączą się ze ślepymi studniami – odpoczynek obsługi

EKSPLOATACJA

1. gdy przłazowy 4osoby

2. gdy nieprzełazowy 3osoby

3. kanały przewietrzone przed wejściem(0,5h wcześniej się otwiera)

   1. na zachodzie statndardem są agregaty wentylacyjne

4. spawdzenie jakości powietrza lamą Deviego

   1. ma siateczkę, która zabezpiecza przed przedostaniem się płomienia na zewnątrz + wykrywanie braku tlenu

   2. teraz używa się wykrywaczy gazów(trzeba je oddawać regularnie do sprawdzenia

5. człowiek wchodzący zabezpieczony pasem szelkowym

6. nie wolno palić itp

7. ekipa wyposażona w aparat powietrzny(nie tlenowy, bo jest łatwopalny)

8. linka uwiązania na wierzchu

W kanałach ginie kilku ludzi rocznie

Wykład 11. Inne obiekty na sieci kanalizacyjnej

syfony, estakady, przelewy(burzowe), separatory, komory rozprężne, wyloty ¹

SYFONY

1. Najstarsza metoda rozwiązywania dużych kolizji, np. z rzekami lub innymi kanałami

2. Zaczęto je budować, bo zaczęto budować oczyszcalnie, do których należało doprowadzić ścieki

3. Składa się z 3 części:

   1. Ramię opadające(może nie być opadające)

   2. Właściwy syfon

   3. Ramię wznoszące(musi się podnosić jak najbardziej łagodnie, co wynika z rozkładu sił i to jest najsłabszy punkt

4. Sygon pracuje pod ciśnieniem i powinien być wykonany ze spadkiem

5. W kanalizacji ogólnospławnej jest ciężko zaprojektować 1 średnicę kanału pociśnieniowego, bo zależnie od pogody potrzebne są różne średnice, dlatego należy je budować z kilku równoległych ciągów z różnymi średnicami, które są ręcznie lub automatycznie otwierane

6. Przekroje przewodów w syfonie są mniejsze zawsze od średnic grawitacyjnych

7. Zawsze powinien mieć 2 ciągi ze wzg. na bezpieczeństwo

8. Zawsze jest problem z oczyszczaniem

9. Na załamaniach syfonu należy budować studnie, hermetycznie zatkane – ułatwiają czyszczenie, gdy nie ma studni to wzrasta ryzyko zatkania

10. Dziś buduje się bez studzieniek, ale metodami bezwykopowymi i wtedy przewody są krzywoliniowe i bez załamań

11. Prędkości ~ 0,9m/s(przewody tłoczne) lun nawet 1,0m/s(minimalne

12. Przy określaniu prędkośći należy też uwzględnić spadek linii ciśnień

13. Kanał musi być ułożony poza zasięgiem dna ruchomego

14. Techniki wykonania:

    1. Bezwykopowa kiedyś tunelowe(górnicze)

    2. Zatapianie gotowych segmentów w zagłębieniach w dnie rzeki

       Wszystkie kraje postsowieckie mają duży problem ze spadkiem zużycia wody

15. Tunel zbudowany metodą tarczową, a kanały ułożone w tym tunelu

ESTAKADY

1. Przejście górą

2. Tańsze od sygonu zwłaszcza gdy jest już istniejąca konstrukcja – most

3. Uzyskujemy wypłycenie kanalizacji

4. Problemem mogą być zmiany kształtu i ugięcia mostu

5. Ruchy termiczne – gdy ścieki pod ziemią to temp = constans(~4-15⁰C); jeśli prowadzimy kanał nad ziemią to temp. jest bardzo ważna i należy stosować kompensatory co pewną odległość, albo stosować połączenia kompensacyjne; należy te elastycznie łączyć kanał z mostem

6. Tworzywa sztuczne – bardziej podatne na zmiany temperatury

PRZELEWY BURZOWE

1. Obiekty działające w trakcie dużego deszczu

2. Występują tylko na kanalizacji ogólnospławnej

3. Są czyściejsze niż bytowo-gospodarcze

4. Pomysł: jeżeli rozcieńczymy brudne ścieki bytowe dużą ilością ścieków deszczowych to nie trzeba ich oczyszsczać

   Qs – ścieki sanitarne

   Q_n = Q_s * n_rp; n_rp – wsp. rozpuszczania początkowego

Q_s + Q_n = Q(1+n_rp)

Q_burzowe = Q_dmax − Q_s(1+n_rp) + Q_s = Q_dmax − Q_sn_rp

Przez wiele lat n_rp był słabo określany

1. Należy policzyć desz taki, że mieszanina ścieków osiągnie...

2. Konstrukcje: tego się dziś nie buduje tylko modernizuje już istniejące przelewy

   1. Przelew czołowy

1. Przelew boczny – częściej stosowane

Są to duże konstrukcje i trudne do wyrobu

$Q = \frac{2}{3}\text{μbh}\sqrt{2gh}$;

μ - współczynnik wydatku przelewu(niski dla bocznych)

b – długość krawędzi przelewu

h – wysokość warstwy przelewowej

1. Przelew lewarowy

SEPARATORY

Dość rzadka konstrukcja w Polsce; powstał pomysł kanalizacji półrozdzielczej – coś pomiędzy ogólnospławną i rozdzielczą; do obniżania bezpośrednio idą tylko ścieki deszczowe, a w k. ogólnospławnej ścieki sanitarne zawsze są wymieszane z deszczowymi i w sumie takie same ścieki trafią do oczyszczalni i do odbornika

Nie rozprzestrzniła się z powodu powstania kanalizacji rozdzielczej

KOMORY ROZPRĘŻNE

1. Niebezpieczeństwo – niszczenie ścian(wysadzanie)

2. Należy budować skosy, aby wytracić prędkość, bo po pewnym czasie zrobią się dziury w ścianie jeżeli nie będzie niecki

1. Ważne, żeby niecka była w wodzie

WYLOTY KANALIZACYJNE – kiedyś był to problem – bo próbowano ukryć brudne ścieki i wymieszanie ich w rzece; były bardzo skomplikowane, ponieważ trzeba było umacniać itp(bo zazwyczaj ustawiało się je w ok. środka rzeki na dnie, a jeśli przy brzegu to we wklęsłym; obecnie ścieki mają dobrą jakość po uzdatnieniu(często lepszą od odbiornika), więc nie trzeba ich ukrywać, powinny być na wierzchu, aby było łatwiej je kontrolować.

Wykład 12. Kanalizacje niekonwecjonalne(wymuszony przepływ) –ciśnieniowe

Zaczęły powstawać kiedy trzeba było transportować na dużych odległościach lub przy małych spadkach terenu. Również duże odległości do oczyszczalni.

1. System Angielski(Isaaca Shoena)- niewielkie zlewnie grawitacyjne o zasiegu od kilkuset metrów do kilometra; druga połowa XIXw; rozprzestrzeniła się głównie w Anglii i USA; Europa też się zainteresowała np w Olsztynie, gdzie pracowało do lat 90tych(budowano kanalizację razem z wodociągami i oczyszczalnią); podjęto próby w Kijowie, ale nie udało się; opartra na pompach pneumatycznych; były pojedyncze, albo w systemie; na początku zasilane sprężonym powietrzem;

2. Kanalizacja podciśnieniowa – przełom lat 20-30; pomysł francuski; oparte na kanalizacji rozdzielczej; były zbiorniki(szamba) obsługujące nie wielkie odległości; były połączone działającym cyklicznie przewodem podciśnieniowym analogicznie do tego co poprzednio; nie było specjalnie naśladowców – „czekano na małą pompę”

3. System ciśnieniowy w USA –(Gordon Fair) w latach 50tych; zaproponował włożenie wewnątrz przewodów małe przewody dla ogólnospławnych – problem – duże spadki; barierą były głównie urządzenia, oparte o pompę wirową

4. Pompa rozdrabniająca – Farell Grinder Pump – w latach 60tych; dla układu kilku domów skonstruowano pompę wyporową z rozdrabniarką; program badawczy; powstała firma: Environmental One Corp. W Europie również zaczęto robić takie projekty – w Hamburgu, ale na większą skalę. Głównie firmy biorące udział w programie proponowały pompy pneumatyczne. Było to „głupie”, bo w tych nie ma rozdrabniania i są potrzebne duże średnice; zaczęto to rozwiązywać pompą wirową z rozdrabniarką na początku. W USA zostano głównie przy wyporowych. Obecnie w Europie najczęściej są produkowane wirowe, a w USA wyporowe; czasem można spotkać pneumatyczne

   

   W Polsce ok 20% budowanej kanalizacji to kanalizacja ciśnieniowa.

5. Wyporowa – na Węgrzech system Prescan; system doszedł też do Polski; największe w kraju systemy; konkurencyjne ceny; questionable quality; E.One – jest droższa, ale nie ma kosztów eksploatacyjnych przez 10 lat

   Zalety kanalizacji ciśnieniowej

1. Układanie przewodów „równolegle” do terenu na małej głębokości(ok1,5m – jest mniejsza niż wodociągowa)

2. Uniezależnienie się od ukształtowania terenu

3. Zmniejszenie średnic

4. Wielokrotne zmniejszenie wykopów związane z głębokością i średnicami

5. Zasięg wynikający z wysokości pomp, a nie z ukształtowania terenu

6. 100% szczelność pomp lepsza ochrona środowiska

7. Likwidacja tras eksploatacyjnych wewnątrz kanałów

8. Zmniejszenie ilości ścieków(wynika ze szczelności – brak infiltracji i deszczówki)

9. Zmniejszenie gabarytów oczyszczalni i ułatwienie procesu oczyszczania

   Wady:

1. Wymaga kultury korzystania – rozdrabniarki nie są 100% niezawodne i zużywają się(dużym problemem są rajstopy... i ogólnie włókniste wyroby)

2. W sensie hydraulicznym są przewymiarowane, bo mniejsze pompy nie poradzą sobie ze ściekami

3. Konieczność przeglądów

4. Potrzeba energii; tzn nie jest bardziej energochłonny od grawitacyjnej; jest to ogólna wada systemu kanalizacyjnego, a nie tego konkretnego; możliwości dostarczania prądu

   1. Jeden licznik na końcu – płacą wodociągi

   2. Podłączamy się do istniejących słupów

   3. Zalicznikowo – płaci właściciel działki

      Kanalizację ciśnieniową budujemy na:

1. Tereny o ekstensywnej zabudowie

2. Obrzeża zb. wodnych

3. Wsie o dużych działkach, tereny rekreacyjne

4. Trudne warunki gruntowo – wodne(skaliste, wysokie wody gruntowe

5. Tereny płaskie

6. Pociągi

7. Duże hale produkcyjne – zwłaszcza taśmowe

8. Przystanie jachtowe(łodzie mieszkalne)

   Opłacalny wskaźnik budowy ...

   Projektowanie

   Klasyczne – dziesiątki małych „pompeczek” do każdego domu

   Q_obl = Q_hmax wydajność układu; pompownie pracują po kilka godzin na dobę

   W takim układzie musi być zapewnione:

   Q_hmax dla wszystkich pracujących równocześnie

   v_samoocz – dla pracy indywidualnej

Wykład 13. cd

Obliczenia

1. O wiele bardziej skomplikowane

2. Często są to układy mieszane, np duża pompownia za miastem odprowadza ścieki do oczyszcalni, a po za miastem odprowadza ścieki do czyszcalni, a po drodze jest kilka domów, które przyłącza się do tego przewodu tłocznego ciśnieniowo

Jak to liczyć?

1. Projektujemy wszystkie pompownie oddzielnie, tak jakby pracowały samodzielnie analizujemy ich pracę indywidualnie

2. Sprawdzamy na pracę jednoczesną. Wydajność każdej z nich musi pokrywa ć ilość ścieków w godzinie maksymalnej i musi być wydolna

Większa wydajność podczas pracy pojedynczej pompy powoduje większy przepływ i większą prędkość.

Sprawdzamy też na indywidualną pracę każdą pompownię, lub na nie wszystkie włączone, czy wygenerowana jest prędkość samooczyszczania.

Problem pojawia się, gdy trzeba dołączyć pojedynczy domek pomiędzy pompowniami należy rozpatrywać indywidualnie

Każda z takich przydomowych pomp ma prawdopodobieństwo włącznia w czasie gdy reszta też jest włączona = 1%

Podczas obliczeń priorytetem są te duże pompownie

Obliczenia albo program komputerowy(trudno zdobyć), albo graficznie(dla małych zlewni)

Jak dodamy przepompownie pośrednią, to spada nam niezawodność układu, bo jest więcej elementów do popsucia i jest większe prawdopodobieństwo awarii

OBLICZANIE UKŁADÓW Z DUŻĄ ILOŚCIĄ POMP PRZYDOMOWYCH.

Problemy:

1. Żywiołowość (przypadkowość)działania

2. Przewymiarowywanie pompowni

Pompa o wydajności1 l/s w ciągu doby ma wydajność ok 84 m³ co jest 200 razy tyle ile potrzeba, a w godzinie maksymalnej jest 100 razy mniejszy przepływ. Z powodów technicznych średnice przewodów tłocznych nie mogą być mniejsze niż 40mm, a wydajność nie może być mniejsza niż 0,7.

Zakładając, że jest 500 takich pomp pracujących równocześnie potrzebujemy 30-40 cm kolektora, który jest znacznie przewymiarowany nie zdało egzaminu. Należy znaleźć system pośredni pomiędzy tym, że pompki pracują po kolei i tym, że jest układ niekontrolowany i raz na jakiś czas mogą wszystkie musieć pracować razem.

Prawdopodobieństwo:

$${p = \frac{t_{r}}{t_{r} + t_{p}}\ ;t_{r} - \ czas\ ruchu\ ,\ t_{p} - \ czas\ postoju\backslash n}{q = 1 - p}$$

Prawdopodobieństwo działania k z n urządzeń

$$\text{Pk}\left( n \right) = \left| \frac{n}{k} \right|p^{k}q^{n*k}$$

Wniosek:

1. Dla każdego odcinka lub każdego analizowanego punktu istnieje liczba najbardziej prawdopodobna liczba pracujących urdządzeń.

2. Na początkowych odc sieci (dla małych n) sąsiadujące k - k i k+1 mają bardzo różne wartości. Dla małych n sąsiednie k są podobne – im dalej od początku układu tym bardziej stabilne. Przy 100 pompach przepływ można uznać za stabilny.

3. Na początkowym odciku sieci mamy małe średnice i duży spadek jednostronny; ważna jest ilość równocześnie pracujących pomp. Tu musimy przyjąć największe rezerwy, bo zmiany są drastyczne.

4. W przypadku pomp wyporowych nawet przy minimalnym prawdopodobieństwie musimy zastosować zabezpieczenia przed za dużym przepływem

5. W przypadku pomp wirowych przy minimalnym prawdopodobieństwie zabezpieczenia nie są niezbędne, ponieważ ona wytrzyma ten za duży przepływ dzięki zabezpieczeniom termicznym(na chwilę się ją zamyka i stygnie

Kanalizacja podciśnieniowa

1. Idea taka sama

2. Ma na końcu jedną pompownię próźniową, a przy każdym domu jest zawór.

3. Mniejszy zasięg niż w ciśnieniowej; ~1km

4. Przewymiarowane średnice z powodu braku rozdrabniarek

5. Zawór opróżniający(indukcyjny) jest tańszy niż pompownia przydomowa

6. Znacznie większe problemy niezawodnościowe(nie mówć dr Olszewskiemu ) – nieodporna na śmieci

7. W związku z tymi problemamy należało wprowadzić sygnalizacjęzużycie prąduwzrost kosztów

8. Jeżeli jeden zawór się zepsuje, to cała sieć stoi

9. Nadaje się głównie do układów centralnych

10. Przewody wymagają szczególnego układania(górka-dołek-górka-dołek)-w części powietrze

11. Koszty inwestycyjne nie układają się korzystnie

    Wykład 13. Warunki odprowadzania ścieków

    Wykład 14. Kanalizacja infiltracyjna deszczowa

Przepływ wody w gruncie

Wzór Darcy’ego Q = k * i * F gdzie

k- wsp. filtracji

i – spadek hydrauliczny

F – powierzchnia

v_n ∼ 0, 5v_u ∼ k

v_n - warunki nieustalone

v_u - warunki ustalone

Chłonność gruntu:

10^-3 żwiry

k[m/s] 10^-4 piasek gruby

10^-5 pasek drobny

10^-6 glina piaszczysta

10^-7 iły, pyły – praktycznie nie przepuszczalne

Sczytowe natężenie deszczu:

$$q_{\max} \approx \frac{100l}{\text{ha}}$$

Opad maksymalny powinien nam całkowicie wsiąkać w grunt jeżeli jest on co najmniej piaskiem drobnym, ale ingerencja człowieka powoduje utrudnienia:

1. Uszczelnienie powierzchni

2. Urządzenie ziemi(strzyżenie trawników, pożądkowanie terenu etc)

Największą możliwość chłonną ma ziemia nie urządzona. Jesieli musimy utwardzać to nie powinniśmy uszczelniać, albo przy najmniej nie uszczelniać całkowicie. Niewyrównuje się terenu tylko wykorzystuje naturalne ukształtowanie.

Im deszcz jest krótszy tym ma większe natężenie Q=q*F

Maksymalne natężenie zrzutu zależy od porowatości gruntu, która zależy od:

1. Wielkości, kształtu ziaren – im ziarna większe i bardziej równomiarne(bardziej jednorodna frakcja) tym porowatość większa(max porowatość gruntu 25%)

2. Krzywej presiewu

Do 3 dób możemy odprowadzać wodę do terenu, przy dłuższych wylewach roślinność będzie gniła. Resztę wody należy odprowadzi:

1. Do kanalizacji deszczowej

2. Podziemne możliwości drenów(do warstw głębszych; gdy mamy utwardzony teren

3. Retencjonujemy w sposób sztuczny(zbiorniki retencyjne)

Jaki czas daje nam objętość krytyczną?

Przy maksymalnym Q=100l/ha na 10 s – 1m³; na 100s -10m³ ~1mm opadu(ok 15 min).

Przy największych opadeach w Polsce ~5-6cm opadu (2-3h)

Opłaty?

W Polsce mamy to nieuporządkowane. Za opłaty odpowiada właściel terenu, ale wyznaczenie działki i jej możliwości odpływu - ze wzg na rodzaj gruntów etc jest problematyczne

1. Wszystko co płynie po terenie jest wodą powierzchniową i nie trzeba niczego oczyszczać

2. Kiedy już to zaczniemy gdzieś odprowadzimy to są to ścieki i należy podczyszczać. Najczęstszy problem ścieków deszczowych:

   1. Zawiesiny

   2. Zanieczyszczenia ropopochodne(ekstrat eterowy)

Wykład 15. Wymagane badania przy doborze przewodów kanalizacyjnych

---

1. Syfony, estakady, komory rozprężne i wyloty wymagają indywidualnego projektowania↩