Введение

канализация, которая транспортирует сточные воды или поверхностный сток с использованием канализационных сетей

Канализация (или канализационная система) – это инфраструктура, предназначенная для транспортировки сточных вод или поверхностного стока (дождевые, талые и ливневые воды) по канализационным сетям. Она включает в себя такие элементы, как приемные колодцы, смотровые люки, насосные станции, аварийные выпуски и очистные сооружения комбинированной или раздельной канализации. Канализация заканчивается на входе в очистные сооружения или в точке сброса в окружающую среду. Это система труб, камер, смотровых люков и других сооружений, предназначенная для транспортировки сточных или ливневых вод. Во многих городах сточные воды (городские сточные воды) вместе с ливневыми водами транспортируются по комбинированной канализационной системе на очистные сооружения. В некоторых городских районах сточные воды отводятся раздельно по канализационным сетям, а поверхностный сток с улиц – по ливневым канализационным сетям. Доступ к этим системам для обслуживания обычно осуществляется через смотровой люк. В периоды интенсивных осадков в канализационной системе может произойти переполнение комбинированной или раздельной канализации, в результате чего неочищенные сточные воды могут сбрасываться непосредственно в водоемы. Это может представлять серьезную угрозу для здоровья населения и окружающей среды. Система канализационных сетей называется канализацией или канализационной системой в британском английском языке и sewage system или sewer system – в американском английском языке.

История

Вероятно, потребность избавиться от зловонных запахов, а не понимание вреда для здоровья, наносимого человеческими отходами, привела к созданию первых полноценных канализационных систем. Большинство поселений вырастало рядом с естественными водотоками, в которые легко сбрасывались отходы из выгребных ям, но рост крупных городов выявил несостоятельность такого подхода. Ранние цивилизации, такие как вавилоняне, выкапывали выгребные ямы под полом в своих домах и создавали примитивные дренажные системы для отвода дождевой воды. Однако сети канализационных каналов, тщательно выложенных кирпичом, для отвода отходов из домов были построены вдоль улиц только в 2000 году до нашей эры в цивилизации долины Инда. Туалеты в домах, выходившие на улицу, подключались непосредственно к этим уличным канализационным сетям и промывались вручную чистой водой. Спустя столетия крупные города, такие как Рим и Константинополь, построили все более сложные системы канализации, некоторые из которых используются до сих пор. Осознание снижения рисков для здоровья пришло уже после строительства этих канализационных систем.

Содержание и восстановление

В канализационных системах действуют серьезные ограничения, которые могут привести к преждевременному износу. К ним относятся врастание корней, смещение соединений, трещины и образование полостей, вызывающие значительные утечки, представляющие опасность для окружающей среды и здоровья населения. Например, по оценкам, в Германии ежегодно в почву и грунтовые воды просачивается 500 миллионов кубических метров загрязненной воды. Ремонт и замена поврежденных канализационных сетей – дорогостоящая задача. Годовые затраты на ремонт в округе Лос-Анджелес составляют около 400 миллионов евро, а в Германии – около 100 миллионов евро. Сероводород (H2S) косвенно вызывает биогенную коррозию сульфидов, что требует проведения ремонтных работ в канализационных сетях. Владельцам доступны различные методы ремонта, различающиеся по стоимости и потенциальной долговечности. Один из вариантов – применение цементирующего материала на основе алюминатно-кальциевого цемента после очистки корродированной конструкции от рыхлых частиц и загрязнений для обнажения прочной, шероховатой и чистой поверхности. В зависимости от состояния бетона и степени загрязнения, очистка может варьироваться от простой очистки струей воды под высоким давлением (200 бар) до гидродемонтажа (2000 бар). Для обеспечения обнажения прочного бетона необходимо убедиться, что pH поверхности превышает 10. Как и при любом ремонте бетона, необходимо соблюдать современные нормы и правила. После очистки цементирующий материал наносится на насыщенную поверхность сухого основания одним из следующих способов:
Распыление под низким давлением с водой: этот метод наиболее распространен, поскольку не образует пыль и практически не приводит к потере материала из-за отскока. Используется классический роторный насос для фасадных работ, который легко доступен на рынке. Основной недостаток – ограниченное расстояние перекачки, не превышающее 75 метров. Распыление под высоким давлением с вращающейся головкой: этот метод аналогичен предыдущему, но ручное распыление заменено вращающейся головкой, которая наносит раствор на ремонтируемую поверхность. Этот метод быстрый и особенно подходит для цилиндрических конструкций, таких как колодцы. Если конструкция сильно корродирована и вход в нее опасен для человека, применение вращающейся головки позволяет проводить консолидацию колодца без присутствия персонала внутри. Распыление сухой смесью под высоким давлением: этот метод, также известный как «торкретирование», позволяет ускорить процесс ремонта и наносить более толстый слой за один проход. Основное преимущество сухого торкретирования – возможность перекачки раствора на большие расстояния, что необходимо при удаленном расположении точек доступа. Один из самых длинных участков сухого торкретирования был реализован на строительной площадке в Австралии в 2014 году, где 100% алюминатно-кальциевый раствор транспортировался по воздуху на расстояние более 800 метров перед распылением. Основной недостаток сухого торкретирования – образование пыли и отскока, которые можно ограничить и контролировать с помощью соответствующих мер (предварительное увлажнение, гранулометрический состав заполнителя, опытный оператор, водяные завесы и т.д.).

Поверхностный уровень воды

Инфраструктура канализационной системы часто понижает уровень грунтовых вод в отдельных районах, особенно в густонаселенных, где дождевая вода (с крыш домов) отводится непосредственно в систему, а не впитывается в почву. В некоторых районах это привело к значительному понижению уровня грунтовых вод. Например, в Бельгии уровень грунтовых вод понизился на 100 метров. Пресная вода, накапливаемая системой, затем отводится в море. В районах, где это вызывает опасения, вместо этого могут использоваться вакуумные канализационные системы, благодаря возможности их неглубокой прокладки.

Отсутствие инфраструктуры

Во многих странах с низким уровнем дохода сточные воды в некоторых случаях могут сбрасываться непосредственно в водные объекты без наличия канализационных систем. Это может вызывать загрязнение воды. Патогенные микроорганизмы могут быть причиной различных заболеваний. Некоторые химические вещества представляют опасность даже при очень низких концентрациях и могут оставаться угрозой в течение длительного времени из-за биоаккумуляции в тканях животных или человека.

Регламенты

Во многих европейских странах граждане обязаны, где это возможно, подключать домашнюю канализацию к общенациональной канализационной сети. Это привело к тому, что к системе подключено значительное количество населения. Например, в Нидерландах к системе подключено 99% населения, а 1% использует индивидуальную систему канализации или очистные сооружения, например, септик. В других странах показатели несколько ниже (хотя все еще значительны), например, в Германии – 96%.

Тенденции

Текущие подходы к управлению сточными водами могут включать разделение обработки поверхностного стока и сточных вод, разделение обработки серой воды и черной воды (от смыва унитазов), а также более эффективное реагирование на нештатные ситуации (например, пиковые объемы дождевых вод при экстремальных погодных явлениях).