1. Podział i charakterystyka systemów odprowadzania ścieków

a) ze względu na rozdział ścieków:

- system rozdzielczy: sieć dwuprzewodowa - oddzielna dla ścieków byt-gosp i przemysłowych i oddzielna dla ścieków deszczowych i roztopowych

- system ogólnospławny - sieć jednoprzewodowa, wspólna dla ścieków byt-gosp, przemysłowych, deszczowych i roztopowych. Tego systemu już się nie projektuje.

- system półrozdzielczy - sieć dwuprzewodowa jak w kanalizacji rozdzielczej. W systemie tym, na kanałach deszczowych buduje się tzw. Separatory, za pomocą których ścieki deszczowe najbardziej zanieczyszczone odprowadza się do kanalizacji ściekowej.

- system mieszany - część miasta posiada kanalizację systemu rozdzielczego, a pozostała część kanalizację systemu ogólnospławnego.

- system bezodpływowy - ścieki z kanalizacji gromadzone w osadnikach lub szambach, potem wywożone do oczyszczalni.

b) ze względu na sposób przepływu ścieków:

- system grawitacyjny - przepływ ścieków wymuszony spadkiem przewodu

- system ciśnieniowy - przepływ ścieków jest wymuszony pompami instalowanymi w przepompowniach

- system podciśnieniowy - przepływ ścieków jest wymuszony pompami próżniowymi zainstalowanymi w stacji pompowo próżniowej na końcu układu

- system mieszany - połączenie różnych systemów

2. Wady i zalety poszczególnych systemów

- system grawitacyjny - prosta i tania eksploatacja, wadą stosunkowo wysoki koszt budowy, związany z robotami ziemnymi dla ułożenia przewodu o dużej średnicy. Przewody muszą być ułożone z odpowiednim spadkiem co wiąże się z wykonaniem głębokich wykopów. Przy dużych odległościach transportu, gdy zagłębienie wzrasta do 6 m, trzeba zastosować pompownię, która podniesie ścieki na głębokość poniżej głębokości przemarzania gruntu (zwykle 1,5 m), co pozwoli na dalszy transport grawitacyjny. W warunkach zwartej zabudowy gminy miejskiej sieć grawitacyjna jest najlepszym rozwiązaniem. Przy rzadkiej zabudowie wiejskiej sieć grawitacyjna może nie być konkurencyjna ekonomicznie z siecią ciśnieniową.

- system ciśnieniowy - sieci te umożliwiają stosowanie znacznie mniejszych zagłębień kanałów i mniejszych przekrojów przewodów oraz eliminują infiltrację wód podziemnych, powodującą wzrost przepływu i stopnia rozcieńczenia ścieków. Do zasadniczych wad tych sieci należą wysokie koszty inwestycyjne oraz znaczny koszt i trudność eksploatacji urządzeń mechanicznych (pompy rozdrabniające, zawory odcinające i zaporowe).

- system podciśnieniowy - ma podobne zalety i wady jak sieci ciśnieniowe, z tym, że nie nadają się do pofałdowanego terenu. Topografia terenu powinna być zbliżona do płaskiej ze względu na ograniczoną wysokość podciśnień, jakie mogą być wytwarzane przez pompy próżniowe.

14. Płukanie kanałów i urządzenia do płukania

Urządzenia służące do płukania kanałów to płuczki kanałowe które są zbiornikami wody o różnych objętościach, zainstalowane w najwyższych punktach sieci jak i zamknięcia kanałów (klapy, zastawki). Płukanie kanałów jest wymagane w przewodach gdzie prędkość ścieków jest mniejsza od prędkości samooczyszczania.

Płuczki mogą być ręczne bądź automatyczne. Płuczka ręczna jest to swego rodzaju studnia która ma zamknięty wylot klapą, zadziałanie płuczki następuje przez otworzenie klapy przez obsługę. Płuczka automatyczna działa na zasadzie zalewarowania cieczy pod dzwonem przy maksymalnym napełnieniu. Gdy w płuczce jest minimalna ilość cieczy pod dzwonem znajduje się powietrze. W czasie napełniania płuczki powietrze te spręża się pod naporem wody a nie może ulecieć do kanału ponieważ jest zablokowane korkiem wodnym znajdującym się w syfonie. Płuczka jest tak obliczona aby przy maksymalnym napełnieniu płuczki spręż powietrza był tak duży aby przepchał korek wodny i tym samym zassał wodę znajdującą się w płuczce. Po opróżnieniu płuczki w syfonie znowu pozostaje korek wodny, a pod dzwonem powietrze.

Można także stosować wywrotne naczynie do płukania kanału które przy odpowiednio wysokim napełnieniu samoczynnie się przewraca wylewając do kanału medium płuczące.

Objętość wody do płukania:

f - d wewnętrzne kanału

L - długość odcinka płukanego

i_k- spadek dna kanału płukanego

i_d- teoretyczny spadek linii ciśnienia podczas płukania ze wzoru Malinga

V₂- prędkość wody płuczącej (nie mniej niż 0,8[m/s])

V₁- prędkość wypływu wody płuczącej z płuczki (V₁=0,75√2gh)

4. Zasady projektowania spadków dna kanału w zależności od spadku terenu

1. gdy spadek terenu jest mniejszy od spadku minimalnego kanału wynikającego ze średnicy:
   

2. gdy spadek terenu jest większy od minimalnego spadku kanału a mniejszy od maksymalnego spadku kanału:
   

3. gdy spadek terenu jest większy od maksymalnego spadku kanału:
   

Należy pamiętać że nie zawsze należy zaczynać prowadzenie kanału od Hmax ponieważ może okazać się że ekonomiczniej będzie zastosować w mniejszej odległości studnie spadowa niż kopać do Hmax.

5. Rodzaje spływów do kanalizacji i zasady obliczania (bez ścieków deszczowych) Qśrd, Qmaxd, Qmaxh:

Średniodobową ilość ścieków oblicza się na podstawie zaopatrzenia na wodę wg zasad:

- z rejonów zabudowy mieszkaniowej, usług, administracji do kanałów odpływa 95% dostarczonej wody

- z zaplecza komunikacji zbiorowej dopływa 100% dostarczonej wody

- woda pobrana do mycia ulic i placów jest uwzględniania tylko dla kanalizacji ogólnospławnej w okresie bezdeszczowym w ilości od 25-50% zużytej wody

- woda na polewanie zieleni miejskiej i ogrodów działkowych nie jest uwzględniania

- z zakładów przemysłowych, składów i zaplecza budownictwa po uwzględnieniu bezzwrotnego zużycia wody w procesach technologicznych oraz dopływu ścieków z zakładów przemysłowych pobierających wodę z ujęć własnych.

W - wskaźnik jednostkowego odpływu ścieków dla danej klasy wyposażenia sanitarnego

LM - liczba mieszkańców w danej klasie wyposażenia sanitarnego

, z wytycznych lub z pomiarów

- określa się w zależności od warunków gruntowo wodnych i materiałów zastosowanych do budowy sieci. W nowej technologii tworzyw sztucznych teoretycznie wynosi 0.

γ - współczynnik bezpieczeństwa uwzględniający dopływ wód przypadkowych. (1,2 - gdy istnieje sieć deszczowa, 1,4 - gdy brak innej sieci)

q_jip - określamy z badań lub wytycznych

7. Zależność pomiędzy natężeniem deszczu, czasem trwania i prawdopodobieństwem wystąpienia oraz parametry deszczu.

Parametry:

-zasięg,

-prawdopodobieństwo wystąpienia P,

-czas trwania tm[min],

-wysokość opadu H[mm],

-natężenie q[dm3/sha]

Natężenie deszczu miarodajnego:

C=100/p [lata],

P - prawdopodobieństwo wystąpienia deszczu miarodajnego

p=100 lub 50,

To C=1 lub 2.

H - średni normalny opad z wielolecia [mm]

MGN: t_m=t_p+t_r+t_k [min]

t_r - czas retencji kanałowej t_r=20%t_p

tk - czas retencji terenowej (koncentracji ternowa) tkє(5,10)

t_m=1,2∙t_p+t_k

tp=V/L

MSN: tm=15 lub 20 minut.

8. Obliczanie przepływu ścieków deszczowych metodą granicznych natężeń (metoda tradycyjna i ulepszona: założenia, czas miarodajny, retencja kanałowa i terenowa)

MGN:

• natężenie deszczu zmienia się w zależności od czasu trwania deszczu

• dla określonego czasu trwania natężenie deszczu jest stałe, a deszcz obejmuje swym zasięgiem całą odwadnianą zlewnię obliczeniowa

• czas trwania deszczu równa się czasowi przepływu tp, liczonemu od początku kanału do punktu obliczeniowego, powiększonemu o czas retencji kanałowej 0,2tp i terenowej tk

• współczynnik spływu jest stały dla zlewni obliczeniowej

t_m=t_p+t_r+t_k [min] - czas miarodajny: czas trwania deszczu miarodajnego o określonym natężeniu qm.

tp - czas przepływu ścieków przez kanał

tr - czas retencji kanałowej: czas wypełnienia ściekami kanałów i osiągnięcia przez nie prędkości obliczeniowej

tk - cza retencji terenowej: czas spływu opadu z powierzchni przez wpusty do kanałów

t_r - czas retencji kanałowej t_r=20%t_p

tk - czas retencji terenowej (koncentracji ternowa) tkє(5,10)

t_m=1,2∙t_p+t_k, tp=V/l

- natężenie deszczu miarodajnego

Q=Fψqm - przepływ obliczeniowy

UMGN:

Q=Fψqmß - przepływ obliczeniowy

- współczynnik redukujący punktowe natężenie opadu zależny od zasięgu opadu i czasu trwania opadu

A - zasięg opadu który można przyjmować równy powierzchni okręgu opisanego na zlewni

W UMGN tm zależy dodatkowo od pojemności zlewni, studzienek, przykanalików.

9. Obliczenie przepływu ścieków deszczowych metodą stałych natężeń, założenia, współczynnik redukcji, jednostki.

MSN:

- czas trwania deszczu wynosi t=15min

- deszcz obejmuje swym zasięgiem zlewnię obliczeniową, a współczynnik spływu jest stały

- natężenie deszczu miarodajnego dla czasu trwania t=15min jest redukowane w zależności od wielkości zlewni obliczeniowej lub długości projektowanych kanałów

- maksymalna wielkość zlewni to 50[ha]

zależny od wielkości zlewni:

F[ha]

n od 3 do 8,

n=3, zlewnie wydłużone, teren płaski małe spadki kanałów

n=8, duże spadki terenu, zlewnie zwarte

zależny od długości kanałów:

L[hm]

m od 2,5 do 3,5, 2,5 małe spadki, 3,5 - duże spadki.

- natężenie deszczu miarodajnego

Q=Fψqmφ - przepływ obliczeniowy

10. Zasady projektowania kanalizacji ściekowej, powierzchnie cząstkowe, dopływy odcinkowe, przepływy obliczeniowe, średnica, prędkość, zagłębienie, wypełnienie

Zasady:

• kanały powinny obejmować cały obszar miasta, zgodnie z planem zagospodarowania przestrzennego

• oczyszczalnia ścieków i wylot kolektora do odbiornika muszą być zlokalizowane poniżej terenów zabudowanych, z zachowaniem strefy ochronnej

• ze względów eksploatacyjnych pierwszeństwo powinny mieć układy sieci z możliwie małą liczba płuczek

• trasa kanałów w planie powinna w zasadzie być dostosowana do planu ulic

• zagłębienia kanałów, spadki i prędkości przepływu zgodnie z zasadami

Powierzchnie cząstkowe: stosuje się podział przylegających powierzchni wg dwusiecznych katów między kanałami lub liniami rozgraniczającymi. Od strony kanału linią rozgraniczającą jest oś kanału lub linia zabudowy.

Dopływ odcinkowy: dopływ ścieków z powierzchni przyległych do danego odcinka.

Q_odc=F∙qj

Przepływ obliczeniowy: suma dopływów odcinkowych lezących powyżej rozpatrywanego punktu obliczeniowego

Średnica:

Minimalna średnica w aglomeracji miejsko-przemysłowej to DN=200mm

A dla wiejskiej DN=150mm

Prędkość:

Minimalna prędkość wynikająca z prędkości samooczyszczania kanału to Vmin=0,6m/s, a maksymalna Vmax=3m/s

Zagłębienie:

Minimalne zagłębienie to Hz=2,5m, a maksymalne do 4,5; w uzasadnionych przypadkach 6,5m.

Na terenach wiejskich minimalne zagłębienie może być mniejsze i powinno wynikać z rodzaju zabudowy i konieczności uniknięcia kolizji z innym uzbrojeniem podziemnym, minimalne przykrycie kanału nie powinno być mniejsze od 1,6m dla terenów miejskich i 1,4m dla terenów wiejskich.

Wypełnienie: maksymalne wypełnienie nie powinno przekroczyć 60% z uwagi na przewietrzanie kanału.

16. Zasady projektowania kanalizacji deszczowej, powierzchnie cząstkowe, przepływ obliczeniowy, średnica, wypełnienie, prędkość przepływu, zagłębienie

Zasady:

• kolektory i kanały powinny być dostosowane do układu komunikacyjnego gdyż oprócz ścieków opadowych odprowadzanych z nieruchomości, służy także do odwadniania jezdni

• zagłębienia kanałów, spadki i prędkości przepływu zgodnie z zasadami

Powierzchnie cząstkowe: powinno się określić wg granic wododziałów i kierunków spływania ścieków z powierzchni zlewni. Lecz gdy zabudowa miejska powoduje pewne wyrównanie terenu można stosować podział wg dwusiecznych kątów między osiami kanałów, podobnie jak w kanalizacji ściekowej.

Przepływ obliczeniowy:

Q=Fψqm - MGN

Q=Fψqmφ - MSN

Średnica minimalna: DN=250mm

Wypełnienie: należy projektować pod wypełnienie 100%

Prędkość: prędkość minimalna 0,6m/s, maksymalna 5m/s

Zagłębienie: minimalne Hz=2,0m, maksymalne 4,5 (6,5)m - dla aglomeracji miejsko-przemysłowej. Na terenach miejskich może być 1,6, a wiejskich może być 1,4.

17. W zależności od jakich parametrów można obliczyć minimalny spadek dna kanału i zasady obliczania

1. minimalny spadek zależny od średnicy kanału

• dla kanalizacji ściekowej: imin=1/d - dla rur betonowych i kamionkowych

imin=0,8/d - dla rur z PVC, PE

• dla kanalizacji deszczowej: imin=0,8/d - dla rur betonowych i kamionkowych

imin=0,65/d - dla rur z PCV i PE

2. minimalny spadek zależny od prędkości przepływu przy całkowitym napełnieniu:

Przy tak dobranych spadkach prędkość ścieków wynosi 0,8m/s. Spadki są w granicach od 1,9 do 5,9 promila dla rur 400-160mm wykonanych z PVC, oraz 2,4 do 9 promila dla rur wykonanych z kamionki.

3. minimalny spadek w zależności od konfiguracji terenu

i=Δh/L

20. Optymalizacja zagłębienia kanału poprzez stosowanie pompowni pośrednich. Porównać koszty energii elektrycznej dla rozpatrywanych wariantów

1. układ z pompownia rejonową PR do której ścieki dopływają w ilości 3Q, ciągła praca pomp:

Koszty energii elektrycznej:

2. ciągła praca pomp, do pompowni pośredniej dopływają ścieki w ilości Q, mamy 2 pompownie pośrednie:

Koszty energii elektrycznej:

Z powyższego widać że koszty energii elektrycznej na pompownie ścieków są niższe w układzie 2 o 33% w stosunku do układu 1.

21. Zasady prowadzenia kanałów przy przekraczaniu wzniesień terenowych:

1. prowadzenie kanału ze spadkiem minimalnym, pomimo przekroczenia zagłębienia maksymalnego

2. przed wzniesieniem wybudować pompownię ścieków i przetłoczyć ścieki do kanału za wzniesieniem, którego realizację należy rozpocząć od zagłębienia minimalnego

---