Улична канализационна мрежа

Предназначението на уличната канализационна мрежа е да отвежда битовите отпадъчни и дъждовните води чрез система от тръби и съоръжения към пречиствателни станции (ПСОВ), откъдето те се връщат в природната среда. Като част от критичната градска инфраструктура, тази мрежа изисква значителни инвестиции както при изграждането, така и при последващата експлоатация и поддръжка. Надеждното ѝ функциониране е пряко свързано както с комфорта на населението, така и с опазването на околната среда. В настоящата статия ще разгледаме основните ѝ елементи, особености и експлоатационни предизвикателства.

Текст: списание Инфрабилд

Канализационната мрежа е една от онези части на градската инфраструктура, които остават почти незабележими в ежедневието, но чието значение става ясно веднага щом възникне проблем. Нормалното функциониране на съвременния град е немислимо без надеждна система за отвеждане на битовите и дъждовните води. С разрастването на урбанизираните територии, увеличаването на застрояването и зачестяването на интензивните валежи изискванията към тези системи стават все по-високи.

Канализационната инфраструктура трябва не само да осигурява непрекъсната проводимост на отпадъчните води, но и да гарантира безопасност, устойчивост и минимално въздействие върху околната среда. В същото време експлоатацията на подобна мрежа е свързана с редица технически предизвикателства, като запушвания, аварии, сложна поддръжка, работа в агресивна среда и необходимост от използване на специализирана техника и висококвалифициран персонал.

Именно затова канализационните системи представляват сложен инженерен комплекс, чието изграждане и поддържане изискват сериозен технически и организационен ресурс. В следващите редове ще разгледаме основните видове канализационни системи, характерните елементи на мрежата и най-често срещаните експлоатационни проблеми при тяхната поддръжка.

Видове канализационни системи

Битовата канализационна система представлява мрежа, предназначена за отвеждане на отпадъчните води, генерирани от човешката дейност. Тя обхваща водите от жилищни, административни и обществени сгради, хотели и други обекти с битово предназначение. Характерно за този тип система е относително постоянният състав и дебит на отпадъчните води, което позволява по-лесно хидравлично оразмеряване и предвидимост при експлоатацията.

В зависимост от инфраструктурата тя може да бъде свързана директно към пречиствателни станции или към смесена система, като основната ѝ цел е надеждното отвеждане на замърсените води до последващо третиране.

Дъждовната канализационна мрежа е предназначена за събиране и отвеждане на повърхностния отток, формиран при валежи. Тя функционира чрез система от дъждоприемни шахти, линейни отводнители, тръбопроводи и колектори, които транспортират водата към приемни водни обекти или пречиствателни съоръжения. За разлика от битовата канализация, при която потокът е относително равномерен, при дъждовната система се наблюдават силно променливи натоварвания в зависимост от интензивността и продължителността на валежите. Това налага по-големи хидравлични резерви и специфични конструктивни решения за избягване на претоварване и наводнения в урбанизираните територии.

Смесената канализационна система представлява комбинация от битова и дъждовна канализация, при която отпадъчните и повърхностните води се отвеждат в една обща мрежа. Това е едно от най-широко разпространените решения, особено в по-стари градски зони, където инфраструктурата е изграждана по исторически схеми. Основното ѝ предимство е икономическата ефективност, тъй като изисква по-малък брой трасета и съоръжения. От друга страна, при интензивни валежи може да се достигне до хидравлично претоварване, което налага използване на преливници и други регулиращи съоръжения за контрол на потока. Въпреки тези ограничения смесената система остава широко използвана поради своята конструктивна простота и по-ниска първоначална инвестиция.

Материали за изграждане на канализационната мрежа

Канализационната мрежа се състои от поредица от съоръжения, като най-разпространени са тръбите и ревизионните шахти. Тръбите могат да бъдат изработени от бетон, чугун, каменин, полимерни материали и стъклопласт, който набира популярност през последните години. Канализационните трасета могат да бъдат изпълнени като сглобяеми елементи, монолитни конструкции, отлети на място или иззидани тунели. Те формират т.нар. канализационни колектори, които представляват гръбнакa на градската канализационна система. Освен тръбопроводите и шахтите, в мрежата се включват и редица съоръжения като преливници, решетки, помпени и пречиствателни станции и т . н.

Сградните канализационни отклонения (СКО) осъществяват връзката между даден имот и уличната канализация. По тяхното протежение задължително се изграждат ревизионни шахти, като особено значение има т.нар. първа ревизионна шахта. Тя има едновременно техническа и нормативна функция, тъй като определя границата на отговорностите по поддръжката на системата. Участъкът от първата ревизионна шахта към имота, включително самата шахта, се поддържа от собственика, докато участъкът от нея до уличната канализация е отговорност на ВиК оператора, при регламентирана и официално въведена в експлоатация мрежа.

Разположението ѝ зависи от типа застрояване и градската инфраструктура. При еднофамилни къщи първата ревизионна шахта обикновено се разполага на около 2м от имотната граница, в рамките на двора. При жилищни кооперации, изградени на регулационната линия, тя често се позиционира в сутерена, непосредствено след въвеждането на СКО в сградата. При липса на мазе е възможно разполагане на шахтата в тротоарната зона, непосредствено до имотната граница. В жилищните комплекси най-често се среща вариант, при който шахтите са разположени в зелените площи пред сградите, които са публична общинска собственост.

Това създава специфичен практически казус, тъй като поддръжката на шахтите остава задължение на етажната собственост, въпреки че са разположени върху общински терени. В определени случаи се налага извършване на изкопни дейности върху публична собственост за сметка на собствениците, което води до припокриване на отговорности. Към настоящия момент действащата нормативна уредба не регламентира напълно този тип ситуации.

Експлоатационни проблеми в канализационните мрежи 

Канализационните мрежи, подобно на всяка инженерна инфраструктура, изискват непрекъсната поддръжка и системна експлоатационна грижа, която ангажира значителни технически и финансови ресурси. Съществена особеност на тези системи е, че за разлика от водопроводните мрежи те работят без вътрешно налягане, като транспортът на отпадъчните води се осъществява гравитационно.

Това определя и специфични конструктивни изисквания, включително значителна дълбочина на полагане, която при главните колектори може да достига до около 10м. Тази особеност води до сериозни разходи както при изграждане, така и при експлоатация, тъй като всяка намеса в мрежата често е свързана със сложни изкопни дейности. В допълнение, експлоатационната среда предполага възможност за аварийни ситуации, при които се налагат извънредни ремонтни дейности.

Запушванията са сред най-често срещаните експлоатационни проблеми в канализационните системи. За тяхното отстраняване се използват каналопочистващи машини. Те представляват специална установка на шаси от камион или микробус оборудвани със системи за продухване с високо налягане с чиста вода, достигащо до около 200bar. Преминавайки през специални маркучи завършващи със специални дюзи водата излиза под високо налягане, като по този начин ефективно разрушава и изнася натрупаните отложения по вътрешната повърхност на тръбите.

Другият способ за отпушване е с вакуум помпа, която изсмуква материала на запушването в специална цистерна на каналопочистващата машина. Съвременните комбинирани машини съчетават двете технологии, което повишава ефективността при обслужване на различни типове замърсявания. Тези методи са ефективни при запушвания свързани с механични отложения като кал, тиня, мазнини и твърди отпадъци от битов характер.

По-тежките случаи, като изхвърлен в канала бетон или асфалт или увисване, счупване, срутване на канала не подлежат на такова отпушване и тогава се налага механично отстраняване на проблема. То се извършва или от жива човешка сила работеща в по-големите канализационни съоръжения, или чрез подмяна на определения компрометиран участък с нов, което както стана ясно е доста скъпо, но понякога единственото възможно решение. 

Обследването на запушванията е ключов етап от решаването на даден експлоатационен проблем, както и при управлението на инфраструктурата. За целта се използват съвременни системи за видеодиагностика. Съществуват специални роботи с колелца, оборудвани с висококачествени камери, които биват пускани в канализационните трасета и командвани дистанционно. Те могат да дадат ясна представа на оператора за вида проблем и какъв подход да се приложи за разрешаването му.

При по-малки диаметри се използват гъвкави ендоскопи с камери, които позволяват инспекция на ограничени участъци. Видеороботите вървят в комплект с цялата апаратура за командване и обработка на видеозаписите, който комплект често е монтиран в специализирани микробуси. Получените данни се обработват чрез специализирани софтуерни системи и се използват за определяне на вида и мащаба на проблема.

Тези технологии намират приложение не само при аварийни ситуации, но и при откриване на индустриални замърсявания или нерегламентирани присъединявания към мрежата. В някои случаи се използват и роботизирани системи за локално почистване и саниране на участъци чрез химически или механизирани методи. При големи канализационни колектори с размери, сравними с пътни тунели, инспекциите и ремонтите се извършват и с човешко участие.

Само по себе си това е доста неприятно и опасно начинание и хората, които го правят трябва да са отлично обучени и оборудване за да работят в тази изключително враждебна среда. Те са подложени на риск от падания, задушвания, удавяния и т.н., което налага да се взимат специални и строги мерки за безопасност. Достъпът до съоръженията се осъществява чрез дълбоки ревизионни шахти с използване на обезопасителни системи, включително триподи, въжени осигуровки и системи против падане.

Персоналът задължително използва газоанализатори и дихателни апарати, поради потенциално опасната атмосфера, обусловена от органични разложения и липса на кислород. Контролът на работната среда е задължителен елемент от експлоатационните процедури, като при установяване на опасни концентрации се извършва незабавна евакуация. Ревизионните шахти са ключов елемент за достъп и поддръжка на канализационната система.

Срутените или заличени от земната повърхност шахти са често срещан проблем, който може да предизвиква запушвания или да затрудни профилактиката на даден канал Има и доста случаи на асфалтирани капаци на ревизионни шахти, които могат да бъдат локализирани с металотърсачи и в последствие възстановени. Наличието на терен на максимално много ревизионни шахти е от ключово значение за добрата поддръжка на една канализационна система. Шахтите позволяват достъп до съоръженията от различни точки и това улеснява диагностиката и ремонта на канализационните трасета. 

И най-добре направеният канал с времето започва да трупа отлагания от мръсотия и се нуждае от профилактика. Именно за да се гарантира добрата му работа и в екстремни моменти, като например проливни дъждове, той трябва системно да се подухва със специалните каналопочистващи машини, за които стана дума вече и проводимостта му да бъде гарантирана. Подценяването на тази дейност е една от основните причини да ставаме свидетели на завирявания по улиците при по-силни дъждове, които даже и да се не са поройни или екстремни създават своеобразни езера по улиците.

Тук е и моментът да се отбележи един важен елемент от мрежата, а именно дъждоприемните шахти и прилежащите към тях улични оттоци. Те са много важни и за съжаление често не добре поддържани съоръжения. Накратко тяхна цел е да улавят повърхностните води от дъждове и снегове и да ги отвеждат в канализационната мрежа, като по този начин осигуряват безпрепятствено ползване на улиците при силни валежи.

Поради директното им излагане на околната среда, тези съоръжения са подложени на бързо замърсяване с листна маса, утайки и отпадъци. Това води до чести запушвания и необходимост от периодична профилактика чрез механизирано почистване. В случаите, когато връзките между дъждоприемната и канализационната мрежа са прекъснати или неправилно изпълнени, се налага реконструкция на съответните участъци.

Поддръжката на публичната канализационна система се осъществява съвместно от ВиК операторите и общинските власти. Тази координация е необходима за осигуряване на непрекъсната експлоатация и своевременно отстраняване на аварии. Опасните отпадъчни вещества също представляват сериозно натоварване за канализационните системи.

Различните видове производства с опасно замърсяване са специално нормативно регламентирани като начин на пречистване и стъпки за обезвреждане преди да бъдат заустени отпадъчни води в публичната градска канализация. Изхвърлянето на опасни химикали, нефтопродукти, отпадъчни продукти от преработващата промишленост и т.н. е абсолютно забранено и се извършва само след съответното обработване и пречистване на водите.

Помпени станции и разходомери 

Канализационните системи в по-голямата си част работят гравитационно, което означава, че отпадъчните води се придвижват под действието на естествения наклон на терена. В случаите, когато трасето трябва да преодолее денивелации или когато релефът не позволява самотечно отвеждане, се изграждат помпени станции за отпадъчни води и напорни канализационни участъци.

Помпените станции представляват ключов елемент от канализационната инфраструктура, тъй като осигуряват транспортирането на отпадъчните води към по-високо разположени точки или към пречиствателни станции. Предвид характера на средата, преди постъпването на водата към помпеното оборудване обикновено се извършва предварително механично пречистване чрез решетки и сита, които задържат по-едри отпадъци и предпазват помпите от повреди. Конструкцията на самите помпи е специфична, тъй като те са проектирани за работа с отпадъчни води и агресивна експлоатационна среда.

Изработват се от износоустойчиви материали и разполагат с работни колела, позволяващи преминаването на твърди частици и влакнести материали без риск от блокиране. Надеждната работа на тези съоръжения е от критично значение, тъй като авария в помпена станция може да доведе до бързо претоварване на мрежата и локални наводнения. Друг важен елемент от експлоатацията на канализационните системи са разходомерите за измерване на канализационния поток. Те служат за измерване на дебита и проследяване на хидравличните параметри в различни участъци на мрежата.

Поради спецификата на безнапорния поток при канализационните системи се използват измервателни уреди за открити течения, които работят на базата на ниво, скорост или комбинирани методи за измерване. Обикновено се монтират на специално подбрани участъци с подходящи хидравлични характеристики, така че да се гарантира максимална точност на измерванията. Събраните данни се използват както за експлоатационен контрол, така и за анализ на натоварването на мрежата, планиране на ремонти и оптимизация на работата на канализационната инфраструктура.