Kanalizacja grawitacyjna
Kanalizacja grawitacyjna to kanał wykorzystujący energię wynikającą z różnicy poziomów do odprowadzania niechcianej wody. Termin kanalizacja oznacza raczej usuwanie ścieków lub spływów powierzchniowych niż wody przeznaczonej do użytku; a termin grawitacja nie obejmuje ruchu wody wywołanego przez sieci ciśnieniowe lub kanały próżniowe . Większość kanałów ściekowych to kanały grawitacyjne; ponieważ grawitacja zapewnia niezawodny ruch wody bez kosztów energii wszędzie tam, gdzie nachylenia są korzystne. Kanały grawitacyjne mogą spływać do studzienek ściekowych gdzie wymagane jest pompowanie, aby albo skierować ścieki do odległego miejsca, albo podnieść ścieki na wyższą wysokość w celu wprowadzenia do innego kanału grawitacyjnego, a przepompownie są często wymagane do podnoszenia ścieków do oczyszczalni ścieków . Kanalizacja grawitacyjna może być kanalizacją sanitarną , ogólnospławną , burzową lub ściekową .
Hydraulika kanalizacji grawitacyjnej
Systemy kanalizacji grawitacyjnej zazwyczaj przypominają regionalny schemat spływu z dużymi kanałami głównymi w każdej dolinie, do których spływają mniejsze boczne kanały ściekowe rozciągające się na zboczach wzgórz. Systemy kanalizacyjne na stosunkowo równym terenie wymagają starannego planowania i budowy, aby zminimalizować straty energii podczas swobodnych spadków, ostrych zakrętów lub turbulentnych skrzyżowań. Każdy odcinek kanału ściekowego powinien rutynowo charakteryzować się minimalną prędkością niezbędną do utrzymania ciał stałych w zawiesinie i uniknięcia zatorów w wyniku osadzania się ciał stałych w obszarach o niskiej prędkości. Kanały na obszarach pagórkowatych mogą jednak wymagać funkcji rozpraszania energii, aby uniknąć uszkodzeń kanałów ściekowych spowodowanych dużymi prędkościami płynów i efektami czyszczącymi ziarnistych ciał stałych w przepływ turbulentny . Kryte kanały ściekowe są zakopane poniżej linii zamarzania , aby uniknąć zamarznięcia i wystarczająco głęboko, aby odbierać przepływ grawitacyjny z przewidywanych źródeł ścieków. Długie kanały grawitacyjne mogą wymagać znacznych głębokości wykopów lub tuneli w celu utrzymania akceptowalnych nachyleń w pobliżu wylotu ścieków.
Pompowanie alternatywy dla grawitacji
Dostępność niezawodnych pomp umożliwia pompowanie nagromadzonej wody do kanalizacji grawitacyjnej ze studzienek zbiorczych w wyrobiskach kopalnianych lub fundamentach budynków; ale koszt pompowania spływów powierzchniowych zniechęca do korzystania z przepompowni w kanałach burzowych lub ogólnospławnych. Skapitalizowany koszt eksploatacji i konserwacji przepompowni i zasilaczy awaryjnych zazwyczaj uzasadnia znaczny pierwszy koszt wykopu lub drążenia tuneli w celu budowy kanalizacji grawitacyjnej. Oczyszczanie ścieków jest najbardziej wydajne w lokalizacjach scentralizowanych; a pompowanie jest często wymagane do podnoszenia ścieków z niższych wysokości do głowic oczyszczalni ścieków . Konstrukcje zwane regulatorami umożliwiają przelew do kanalizacji grawitacyjnej, gdy przepływ szczytowy w kanalizacji ogólnospławnej przekroczy wydajność pompowania. Kanały sanitarne są preferowane do ekonomicznego pompowania ścieków, gdy wymagane jest ich oczyszczenie. Kanały grawitacyjne są preferowane tam, gdzie stopnie są korzystne, ale przepompownie często odprowadzają ścieki do oczyszczalni.
Kanały próżniowe mają stałe podciśnienie; dzięki ulepszeniom technologicznym stały się bardziej porównywalne z kanałami grawitacyjnymi pod względem kosztów eksploatacji i konserwacji oraz są tańsze w montażu.
Historia
Najwcześniejszymi kanałami ściekowymi były rowy do usuwania stojącej wody z błotnistych miejsc, gdzie suchy grunt był preferowany dla działalności człowieka. Wczesne kanały ściekowe pełniły funkcję podobną do współczesnych kanałów burzowych (czasami nazywanych kanałami burzowymi). Kanały ogólnospławne wyewoluowały z praktyki wykorzystywania przepływu we wczesnych rowach melioracyjnych do usuwania innych odpadów, w tym odchodów zwierząt pociągowych . Kanały stały się uciążliwe, gdy stężenie odpadów wzrosło w społecznościach o dużej gęstości zaludnienia. Zainstalowano przepusty , aby zakryć ofensywne płyny. Wykorzystano zamożne społeczności mur i cegła na pokrycie wczesnych kanałów ściekowych. Rury z terakoty były używane do kanalizacji o małej objętości. Część kanału ściekowego odprowadzana do naturalnego elementu wodnego nazywana jest odpływem .
Ulepszone materiały kanalizacyjne
Rewolucja przemysłowa zwiększyła gęstość zaludnienia w dzielnicach produkcyjnych i wyprodukowała rury przydatne w systemach odprowadzania ścieków z budynków do kanałów ściekowych. Kanalizacja grawitacyjna została zmontowana z rury żeliwnej , rury kamionkowej , prefabrykowanej rury betonowej , rury azbestowo-cementowej i rury z tworzywa sztucznego . Podczas gdy niektóre starsze kanały ściekowe z cegły pozostają w użyciu, nowe kanały ściekowe o średnicach przekraczających 1 metr (39 cali) zwykle wykorzystują żelbet . Falisty metal rura może być stosowana do kanalizacji burzowej lub ścieków o podobnie niskim ryzyku wystąpienia warunków korozyjnych. Przekroje niecylindryczne mogą mieć zalety w przypadku kanałów ściekowych o dużej średnicy.
Źródła
- Abbett, Robert W. (1956). Amerykańska praktyka inżynierii lądowej . Tom. II. Nowy Jork: John Wiley & Sons.
- Stal, EW; McGhee, Terence J. (1979). Zaopatrzenie w wodę i kanalizacja (wyd. Piąte). Nowy Jork: McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-060929-2 .
- Okun, Daniel A. (1959). Projekt Oczyszczalni Ścieków . Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Budownictwa i Federacja Kontroli Zanieczyszczeń Wody.
- Urquhart, Kościół Leonarda (1959). Podręcznik inżynierii lądowej . Tom. II (wyd. Czwarte). Nowy Jork: McGraw-Hill Book Company.
- Projektowanie i budowa kanalizacji sanitarnej i deszczowej . Nowy Jork: Amerykańskie Towarzystwo Inżynierów Budownictwa. 1970.