Как работает городская канализация

Городская канализация устраивается, чтобы собирать сточные жидкости, продукты человеческой жизнедеятельности, осадочные воды, а также хозбытовые отходы. Если система работает без проблем, а сливы подвергаются качественной очистке, даже в мегаполисе можно сохранить природную среду и экологическую безопасность.

Виды и устройство городской канализации

Общегородские канализационные трубопроводы подразделяют на три разновидности:

• Хозбытовая. Необходима для отвода стоков от жилых зданий и учреждений. Является самым масштабным разветвлением общегородской канализационной сети.
• Промышленная. Позволяет транспортировать жидкие индустриальные стоки. Такие отходы представляют максимальную опасность, они требуют тщательной очистки перед утилизацией.
• Ливневая. Применяется для отведения с улиц атмосферных осадков. Дождевая канализация обустроена так, чтобы водные потоки не только впитывались в землю, но и направлялась в водоприемник.

Устройство городской системы отличается от автономной канализации масштабами и наличием фекальных помп. Ведь перегнать к очистным устройствам большой объем сливов практически невозможно. Схема магистрали включает в себя фановые трубы, коллекторы, колодцы и станции для очистки стоков.

Для правильного устройства сточного трубопровода в городе ориентируются на нормативные документы: ГОСТ 21.704-2011 и СНиП «Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации».

Принцип работы общегородской магистрали

Как работает система канализации в городе:

1. Все сточные воды, кроме осадочных, через приемные магистрали транспортируются в поэтажные отводы, потом в вертикальный стояк.
2. Стояк в подвале подсоединяется к выпуску, а он – к ближайшему колодцу канализации. Резервуар обустраивают на семиметровом расстоянии от дома ниже уровня промерзания земли.
3. В колодце происходит удержание крупного мусора, устанавливаются уловители жира. Колодезный резервуар предохраняет трубы от возникновения засоров.

В зависимости от предназначения и общего числа подключенных зданий обустраивается несколько колодцев. Там осуществляется соединение труб, выполняется поэтапное очищение жидкости. При выходе из строя одного резервуара его временно заменяет другой. После прохождения колодцев стоки по коллекторной трубе направляются в очистные сооружения.

Работу канализации в городских условиях курируют организации жилищно-коммунального хозяйства. Если в подъезде стоит неприятный запах или в подвале прорвало трубу, обращаться надо в управляющую компанию либо в жилинспекцию.

Основные методы очистки сточных вод

Принцип отвода канализационных стоков подразумевает отдельные ответвления для хозбытовой канализации и ливневки. Стоки нельзя смешивать, поскольку осадочные воды достаточно чистые, чтобы после незначительной фильтрации направляться в естественные водоемы.

Другие же сливные жидкости требуют очистки на специально оборудованных станциях:

• Механический способ очищения удаляет из стоков пластик, битый камень, песок и другой твердый мусор. Часть его уже осела в песколовках канализационной сети. Эти устройства также являются узлами механической очистки и необходимы для предотвращения засоров магистрали. Принцип очищения основан на силе гравитации, благодаря которой тяжелый мусор выпадает в осадок на дно фильтрационных установок.
• Химическая и физико-химическая очистка канализационных сливов основана на взаимодействии химреагентов с загрязняющими примесями чаще всего неорганического происхождения. Вредные вещества окисляются или переходят в нейтральную форму, выпадают в осадок и удаляются. Метод подходит для осветления производственных стоков, поскольку ни в ливневке, ни хозбытовой сети нет такого количества активных химических примесей. Если производство относится к вредным, первоначальную обработку жидких отходов обязательно проводят на базе предприятия.
• Биоочистка направлена на ликвидацию патогенных микроорганизмов, азотистых и фосфорных соединений. Такие загрязнения чаще всего встречаются в бытовых стоках. Чтобы их осветлить, применяют метановые тэнки, биологические фильтры, активный ил, облучение ультрафиолетом и колонии бактерий-очистителей.

Механический способ применяют для всех типов сточных вод в первую очередь. Если требуется химобработка, вначале проводят очищение механикой, затем биоочистку и только после этого вносят химреагенты.

Работа канализационного оборудования и показатели чистоты осветленных вод должны соответствовать всем законодательным и нормативным критериям. От правильного обустройства водоотводящих сетей зависит здоровье, безопасность и комфорт горожан.

Система канализации имеет многовековую историю. Отведение стоков из городов осуществлялось во многих странах: древнеримская и древнеегипетская, древнегреческая и древнекитайская культуры – все они знали о необходимости удаления стоков из черты города, поэтому канализация была необходимой системой.

Конечно, подключение к городской канализации частного дома в то время не было возможным, но люди все же заботились о чистоте своего города. Через некоторое время канализацией перестали пользоваться из-за многочисленных территориальных войн, что привело к самым разным неприятностям, включая эпидемии, происходившие по причине загрязнения воды в городе.

В эпоху Средневековья, например, было нормально выйти на улицу и обнаружить там нечистоты. Возрождение канализации начало проявляться в годы Просвещения, а окончательно система вжилась в человеческую жизнь после эпидемии холеры 1830 года. Древнерусская культура тоже была знакома с канализацией, но исторически сложилось так, что нормальная городская система канализации появилась в России лишь в ХХ веке.

Несмотря на то, что канализация является довольно древним изобретением, изменений в ее конструкции за все это время было сделано немного, поскольку главный принцип один – доставить стоки в место, максимально удаленное от людей. Впрочем, раньше системе было проще работать: к конструкции относились с большим уважением и не сбрасывали туда твердые и большие предметы. На сегодняшний день существуют правила приема сточных вод в городскую канализацию, но далеко не всем известно об этом.

Как устроена центральная городская канализация

Канализация в городе – это система, позволяющая доставить людям чистую воду и отвести все образуемые стоки.

Все городские очистные сооружения канализации можно поделить на три основных вида:

1. Бытовая канализация. Обеспечивает отведение стоков из мест, где находятся люди, начиная с жилых домов и заканчивая муниципальными учреждениями. Нередко осуществляется подключение к городской канализации бытовой системы.
2. Ливневая (дождевая) канализация. Позволяет отводить с улицы воду, появившуюся на земле в результате выпадения атмосферных осадков. Конструктивно дождевая канализационная система устроена таким образом, чтобы вода уходила не только в почву, но и отправлялась в водоприемник. Устройство ливневки вокруг дома — важный этап работ.
3. Производственная канализация. Дает возможность удалять жидкие производственные стоки. Этот вид канализации находится под самым большим напряжением, поскольку такие отходы являются довольно опасными, и их приходится очищать перед утилизацией.

Из всего вышесказанного можно сделать выводы о том, как устроена канализация в городе, и насколько она важна для нормальной жизнедеятельности людей. Канализационная система – это сложная конструкция, которую необходимо очень тщательно проектировать и создавать. Качественная система способна предотвратить появление характерных запахов, протекания и попадания воды туда, где ее быть не должно.

Если же канализационная система сделана неправильно, то ее работа будет соответствующей: отходы обязательно застрянут в канализации и станут причиной прорыва, трубы постоянно будут протекать, а в худшем случае потребителям придется столкнуться со сточными водами лицом к лицу. Далеко не всем нужно знать, как работает городская канализация, но все должны понимать важность этой системы в повседневной жизни.

Подключение к канализации в городе частного дома

Людям интересно, как работает канализация в городе, и куда сливается городская канализация. Канализация в городе обычно обустраивается, начиная с жилых квартир и административных построек. Все стоки, кроме атмосферных, попадают в отводы соответствующих этажей и в результате оказываются в общем стояке. Стояк в нижней своей точке соединен с выводной трубой, которая подсоединена к первому канализационному колодцу, установленному в соответствии со всеми правилами.

В этом колодце осуществляется первичная очистка от различного твердого мусора, что снижает вероятность засорения трубопровода. Количество колодцев регламентируется государственными стандартами и может отличаться в зависимости от назначения потребителей.

К колодцам подсоединяются трубы, осуществляющие дальнейшую очистку стоков. При необходимости колодцы можно отключать поодиночке, и канализация продолжит работу. Трубопроводы стандартных конструкций выполняются из труб разных диаметров: например, отвод воды от сантехники может осуществляться 50-мм трубами, а дойдя до стояка, диаметр трубы будет увеличен до 110 мм. В дальнейшем трубопровод расширяется и дальше, в зависимости от назначения и особенностей конструкции.

Диаметр окончательной трубы обычно довольно высок, поэтому ее монтаж сопровождается некоторыми проблемами. При некачественной установке этой части системы ее функции могут не выполняться в достаточной степени. Материал для изготовления труб и других элементов конструкции также в немалой степени влияет на ее работоспособность и особенности.

Так, железобетонные канализационные трубы большого диаметра могут использоваться только вне здания, а вот изделия из чугуна или полимеров способны работать в домах. При необходимости обеспечения хороших эстетических качеств могут применяться трубы из стекла или керамики. Для обустройства коллекторов чаще всего используется железобетон или пластик. Читайте также: "Какие бывают канализационные очистные сооружения – виды. преимущества и недостатки".

Все написанное выше дает некоторое понимание того, как устроена канализация в городе.

Правила приема и очистки сточных вод городской канализации

Все методы очистки можно разделить на три больших категории:

• механическая очистка;
• химическая очистка;
• биологическая очистка.

Механический метод очистки позволяет удалить из воды любые твердые вещества, вроде пластмассы, строительного мусора или других предметов. Система канализации, оборудованная пескоуловителями и отстойниками, обладает хорошей защитой от песка, который нередко оказывается в трубопроводе и становится причиной засорения. Как правило, принцип работы механической очистки заключается в использовании гравитационной силы, под воздействием которой все твердые вещества оседают на дне конструкции.

Очистка химическими веществами работает по иному принципу: здесь для удаления лишних веществ из воды применяются специальные реагенты. Происходящие реакции выводят из стоков различные вредные составы, в результате чего остается твердый осадок и выделяется газ.

Такой метод подходит только для очистки отходов производства, которые представляют большую угрозу для окружающей среды и человеческого здоровья. Как правило, химическая очистка осуществляется на территории предприятия, чтобы опасные химикаты не попали в городскую канализацию.

При биологической очистке канализационные стоки очищаются при помощи специальных микроорганизмов, биофильтров или других методов, позволяющих вывести из воды самые разные вредные вещества – от вредоносных бактерий до опасных химических элементов. Иногда возникает необходимость серьезной очистки от разных видов загрязнения, и в таких случаях в одной конструкции могут работать два вида биобактерий: аэробные и анаэробные (первые могут работать только при наличии кислорода, а вторые прекрасно обходятся без него). Как правило, биологическая очистка осуществляется после механической. При использовании химического метода очистки применять биоочистку нужно как до этого, так и после.

Из этой статьи можно узнать, как устроена городская канализация. Важно помнить, что всегда можно выполнить подключение к центральной канализации частного дома, и это будет очень правильным решением. Центральная канализация в частном доме сразу же избавляет домовладельца от всех проблем, связанных с самостоятельной утилизацией отходов.

Куда уходит то, что москвичи смывают в унитаз

The Village продолжается рассказывать, как устроено то, чем горожане пользуются каждый день. В этом выпуске — система канализации. После того как мы нажимаем кнопку смыва на унитазе, закрываем кран и отправляемся по своим делам, водопроводная вода превращается в сточную и начинает свой путь. Чтобы снова попасть в Москву-реку, ей нужно пройти километры канализационных сетей и несколько этапов очистки. Как это происходит, The Village узнал, побывав на городских очистных сооружениях.

По трубам

В самом начале вода попадает во внутренние трубы дома диаметром всего 50–100 миллиметров. Дальше идет по сети чуть шире — дворовые, а оттуда — в уличные. На границе каждой дворовой сети и в месте перехода ее в уличную установлен смотровой колодец, через который можно следить за работой сети и прочищать при необходимости.

Протяженность городских канализационных труб в Москве больше 8 тысяч километров. Вся территория, по которой проходят трубы, делится на части–бассейны. Участок сети, который собирает сточную воду из бассейна, называют коллектором. Его диаметр достигает трех метров, это вдвое больше, чем труба в аквапарке.

В основном в силу глубины заложения и естественного рельефа территории вода течет по трубам сама, но в некоторых местах требуются насосные станции, всего в Москве их 156.

Сточная вода поступает на один из четырех очистных сооружений. Процесс очистки непрерывен, а пики гидравлической нагрузки приходятся на 12 часов дня и 12 часов ночи. Курьяновские очистные сооружения, которые находятся около Марьина и считаются одними из самых крупных в Европе, принимают воду с южной, юго-восточной и юго-западной частей города. Стоки из северной и восточной частей города поступают на очистные в Люберцы.

Очистные

Курьяновские очистные сооружения рассчитаны на 3 миллиона кубометров сточных вод в сутки, но поступает сюда только полтора. 1,5 миллиона кубометров — это 600 олимпийских бассейнов.

Раньше это место называлось станцией аэрации, она была запущена в декабре 1950 года. Сейчас очистным 66 лет, и 36 из них здесь проработал Вадим Гелиевич Исаков. Он пришел сюда мастером одного из цехов и стал начальником технологического отдела. На вопрос, рассчитывал ли провести на таком месте всю жизнь, Вадим Гелиевич отвечает, что уже и не помнит, так давно это было.

Исаков рассказывает, что станция состоит из трех блоков по очистке. Кроме того, здесь есть целый комплекс сооружений по обработке осадков, которые образуются в процессе.

Механическая очистка

Мутная и зловонная сточная вода приходит на очистные теплой. Даже в самое холодное время года ее температура не опускается ниже плюс 18 градусов. Сточные воды встречает приемно-распределительная камера. Но что происходит там, мы не увидим: камеру полностью закрыли, чтобы не распространялся запах. Кстати, пахнет на огромной (почти 160 гектаров) территории очистных вполне сносно.

После этого начинается этап механической очистки. Здесь на специальных решетках задерживается мусор, который приплыл вместе с водой. Чаще всего это тряпье, бумага, средства личной гигиены (салфетки, памперсы), а еще пищевые отходы — например, картофельные очистки и куриные кости. «Чего только не встретишь. Бывало, что приплывали кости и шкуры с мясоперерабатывающих производств», — с содроганием говорят на очистных. Из приятного — только золотые украшения, хотя очевидцев такого улова мы не нашли. Лицезреть сорозадерживающую решетку — самая ужасная часть экскурсии. Помимо всякой гадости, в ней застряло много-много кружочков лимонов: «По содержимому можно время года угадывать», — отмечают сотрудники.

Со сточными водами приходит много песка, и, чтобы он не оседал на сооружениях и не забивал трубопроводы, его удаляют в песколовках. Песок в жидком виде поступает на специальный участок, где отмывается технической водой и становится обычным, то есть пригодным для благоустройства. Очистные используют песок для собственных нужд.

Завершается этап механической очистки в первичных отстойниках. Это большие резервуары, в которых из воды удаляется мелкая взвесь. Сюда вода приходит мутной, а уходит осветленной.

Биологическая очистка

Начинается биологическая очистка. Она происходит в сооружениях, которые называются аэротенками. В них искусственно поддерживается жизнедеятельность сообщества микроорганизмов, которые называют активным илом. Органические загрязнения в воде — самая желанная пища для микроорганизмов. В аэротенки подается воздух, который не дает илу осесть, чтобы тот контактировал со сточной водой как можно больше. Так продолжается восемь-десять часов. «В любом естественном водоеме происходят аналогичные процессы. Концентрация микроорганизмов там в сотни раз ниже, чем создаем мы. В естественных условиях это бы длилось недели и месяцы», — говорит Исаков.

Аэротенк представляет собой прямоугольный резервуар, разделенный на секции, в которых сточная вода вьется змейкой. «Если посмотреть в микроскоп, то там все ползает, шевелится, движется, плавает. Заставляем их работать на наше благо», — говорит наш проводник.

На выходе из аэротенков получается смесь очищенной воды и активного ила, которые теперь нужно отделить друг от друга. Эта задача решается во вторичных отстойниках. Там ил оседает на дне, собирается илососами, после чего 90 % возвращается в аэротенки для непрерывного процесса очистки, а 10 % считается избыточным и утилизируется.

Возвращение в реку

Биологически очищенная вода проходит третичную очистку. Для проверки она процеживается через очень мелкое сито, а после сбрасывается в выводной канал станции, на котором стоит блок ультрафиолетового обеззараживания. Обеззараживание ультрафиолетом — четвертый и последний этап очистки. На станции вода делится на 17 каналов, каждый из которых просвечивается лампой: вода в этом месте приобретает кислотный оттенок. Это современный и самый большой в мире подобный блок. Хотя по старому проекту его не было, раньше воду хотели обеззараживать жидким хлором. «Хорошо, что до этого не дошло. Мы бы все живое в Москве-реке погубили. Водоем был бы стерильный, но мертвый», — говорит Вадим Гелиевич.

Параллельно с очисткой воды на станции разбираются с осадком. Осадок из первичных отстойников и избыточный активный ил проходят совместную обработку. Они поступают в метантенки, где при температуре плюс 50–55 градусов почти неделю идет процесс сбраживания. В результате осадок теряет способность загнивать и не выделяет неприятного запаха. Затем этот осадок перекачивается на обезвоживающие комплексы за пределами МКАД. «30–40 лет назад осадок сушился на иловых площадках в естественных условиях. Процесс этот длился от трех до пяти лет, сейчас же обезвоживание мгновенное. Сам по себе осадок — это ценное минеральное удобрение, в советские времена он пользовался популярностью, совхозы с удовольствием его брали. Но сейчас он стал никому не нужен, а за утилизацию станция платит до 30 % от общих затрат на очистку», — говорит Вадим Гелиевич.

Треть осадка распадается, превращаясь в воду и биогаз, что позволяет экономить на утилизации. Часть биогаза сжигается в котельной, а часть направляется на комбинированную теплоэлектростанцию. Теплоэлектростанция — не рядовой элемент очистных сооружений, а скорее полезное дополнение, которое дает очистным относительную энергонезависимость.

Рыбы в канализации

Раньше на территории Курьяновских очистных находился инженерный центр со своей производственной базой. Сотрудники ставили необычные эксперименты, например разводили стерлядь и карпа. Часть рыб жила в водопроводной воде, а часть в канализационной, которая прошла очистку. Сейчас же рыба водится только в сбросном канале, там даже висят таблички «Лов рыбы запрещен».

После всех процессов очистки вода по сбросному каналу — небольшой речке длиной 650 метров — идет в Москву-реку. Здесь и везде, где процесс идет под открытым небом, на воде плавает много чаек. «Процессам они не мешают, но портят эстетический внешний вид», — уверен Исаков.

Качество очищенных сточных вод, выпускаемых в реку, намного лучше воды в реке по всем санитарным показателям. Но пить такую воду без кипячения не рекомендуется.

Объем очищенных сточных вод равен примерно трети всей воды в Москве-реке выше сброса. Если бы очистные вышли из строя, населенные пункты ниже по течению оказались бы на грани экологической катастрофы. Но такое практически невозможно.