Важная составляющая городских коммуникаций: канализационный коллектор

Что это такое, цель использования

Канализационным коллектором является гидротехническое сооружение, заглубленное в землю, для сбора сточных канализационных вод с большого количества потребителей и перенаправления потока к очистным сооружениям.

Коллектор по своей сути та же канализационная магистраль, но увеличенного диаметра. К коллектору подключаются трубы отведения стока с микрорайонов, поселков, городов, с учетом общего объема стока с этих участков.

Устройство, как работает?

Чаще всего коллекторы имеют круглое сечение и заглубляются на глубину от 1 до 10 и более метров, в зависимости от рельефа и возможной нагрузки после застройки поверхности. Как и обычная система канализации, коллекторы могут быть напорного и самотечного типов.

Устроено гидротехническое устройство следующим образом:

1. Из труб, бетонных элементов или кирпича собирается магистраль, диаметром более 1 метра.
2. К этой магистрали подключаются канализационные трубы диаметром от 110 до 800 мм, которые отводятся от накопительных колодцев, отвечающих за сбор стоков от отдельных домов, кварталов или улиц.
3. По всей протяженности, с периодичностью в 500 метров, коллектор оснащается вентиляционными трубами для вывода вредных и опасных газов.
4. Вход в коллектор осуществляется через люки, вмонтированные с периодичностью от 300 до 500 м
5. Дополнительно, магистраль может включать перепадные, фильтрационные, приемные устройства для сбора отходов и перенаправления в главный коллектор.
6. В условиях местности со сложным рельефом, коллектор может дополняться насосным оборудованием. Такой участок получает статус «напорный коллектор».

Принцип работы коллектора не отличается от обычной канализации. Стоки со всего прилегающего участка направляются в коллектор, по которому они перенаправляются к главной магистрали или прямо на очистные сооружения.

Виды

Канализационные коллекторы делятся на несколько разновидностей, в зависимости от диаметра и участка расположения.

По диаметру коллекторы бывают:

1. Не проходными. В отношении городских устройств отведения стоков, такие коллекторы монтируются из труб или бетонных колец диаметром от 1 до 2 м.
2. Проходными. Монтируются из элементов диаметром от 3 метров и выше. Проходные коллекторы позволяют обслуживающему персоналу входить в магистраль для проведения ремонтных и очистных работ.

С учетом участка расположения и отведения стоков, канализационные коллекторы бывают:

1. Коллектор одного канализационного бассейна. Магистраль предназначена для сбора и отведения стоков с определенного участка города, например, с одной улицы или нескольких кварталов.
2. Главный или основной коллектор. К нему подключаются коллекторы сразу нескольких канализационных бассейнов, для перенаправления общего объема к очистным сооружениям.
3. Транзитные или отводные. Подобные коллекторы не имеют связи с главным и отводят стоки напрямую к очистным сооружениям. Часто транзитные коллекторы обеспечивают отвод отходов с поселков, дачных кооперативов и иных населенных пунктов, находящихся на удалении от основной канализационной системы города. Также, крупные предприятия, расположенные вне города, строят собственные транзитные коллекторы, в целях отделения опасных химических стоков от основной системы.

Как выглядит на фото?

Как происходит строительство, из чего делают?

Строительство канализационных коллекторов может проводиться как при строительстве городов или отдельных районов, так и в условиях жилой застройки, если объем стоков превышает пропускную способность имеющейся магистрали.

Строят данную часть системы канализации двумя основными способами:

1. Поверхностное или наружное строительство. Выполняется путем раскопки траншеи с последующей укладкой полимерных труб или колец. Данный метод используется на этапе строительства жилых или промышленных объектов.
2. Проходческое или закрытое строительство. Выполняется путем бурения породы ниже точки промерзания грунта, установленных фундаментов и иных коммуникаций. По ходу бурения, тоннель обустраивается обделочными элементами, которые и формируют будущий тоннель коллектора.

Подбор материалов для строительства коллектора делается на основе расчета поверхностной нагрузки, особенностей грунта и его стабильности. Также немаловажен учет будущего объема стока и возможного совмещения коллекторов ливневой и бытовой канализации.

Полимерные или стеклопластиковые гофрированные трубы диаметром от 800 до 3000 мм. Трубы укладываются в заранее подготовленную траншею, которая может получить дополнительное усиление. В качестве усиления используется подушка из песка, бетона или (очень редко) каменной кладки.

На дно траншеи опускаются трубы и соединяются методом стыковки с помощью хомутов из стеклопластика или нержавеющих колец. Далее проводятся работы по герметизации стыков с помощью устойчивого к влаге и нагрузке клея.

Если монтаж проводится в условиях подъема грунтовых вод на уровень 10-15 м, дополнительная герметизация стыков проводится ламинированием. Соединительные муфты также комплектуются уплотнительными резиновыми кольцами, которые притягиваются методом выдавливания в сторону поверхности.

При создании тоннеля коллектора также могут использоваться бетонные кольца или отдельные блоки отделки. Кольца монтируются при наружном строительстве, путем «сращивания».

Герметизация также обеспечивается вставкой колец в пазы друг друга с дополнением в виде резиновых уплотнительных колец. Во избежание расхождения, кольца могут усиливаться стяжными пластинами из нержавеющей стали.

Монтаж коллектора из блоков отделки часто применяется при закрытой укладке. Для сборки также используются бетонные кольца, квадратные блоки или отдельные элементы Г-образной формы. Часто монтаж элементов проводится вдавливанием по мере прохождения бура.

Герметизация частей достигается за счет бетонного раствора марки W12 или уплотнительных колец. Отдельные элементы дополнительно стягиваются штифтами или пластинами из нержавеющей стали. В условиях высокого уровня грунтовых вод или нестабильного грунта, собранные участки могут усиливаться заливкой слоя бетонного «колпака».

В современном строительстве тоннелей коллекторов, бетонные блоки отделки могут дополняться полимерными оболочками внутри полости. Оболочки используются для снижения шероховатости и выравнивания многочисленных стыковочных мест.

Сборка коллектора из кирпича. По сути, сборка из кирпича осуществляется только на уровне свода коллектора. Пол тоннеля заливается цементным раствором с желобом посередине и широкими бортами по краям.

Стоки сливаются по самому желобу, а по краям можно свободно ходить, выполняя очистку канала и реставрацию свода. Кирпичные коллекторы отличаются большим диаметром, в пределах 3-5 м и небольшой прочностью. Не усиленный с внешней стороны свод может разрушаться под влиянием грунтовых вод.

В частном доме

Внешняя часть канализации частных домов, не подключенных к центральной системе отвода стоков, также можно считать коллектором. Система имеет отводную магистраль и очистное сооружение в виде выгребной ямы, септика или локальной системы очистки.

В качестве коллектора, в канализационной системе частного дома часто используются полимерные трубы (рыжего цвета), диаметром от 110 до 160 мм. Система может быть раздельной или совмещенной с ливневой канализацией.

Канализационный коллектор монтируется в траншею, глубиной ниже уровня промерзания грунта, иногда с дополнением в виде утеплителя. Как и в полноценном городском коллекторе, магистраль оснащается элементами очистки (ревизии), вентиляцией (фановые трубы), дополнительным устройством сбора и отстаивания (емкость).

Канализационный коллектор частного дома также может быть напорным и самотечным. Напорная система оснащается КНС высокого давления или полноценной системой биологической очистки.

Разновидности емкостей

В бытовом коллекторе основная роль отводится приемному устройству. Основные виды колодцев описаны далее.

Бытовой

Система канализации для сбора ЖБО стоков. Ее оконечным устройством является приемная емкость. В качестве нее могут использоваться:

1. Выгребная яма. Яма может иметь простую конструкцию с песчаными стенками, монтироваться из бетонных колец или кирпича. Ее особенностью является необходимость периодической откачки.
2. Септик. Представляет собой емкость из металла или пластика. Емкости оснащаются системой фильтрации, могут совмещаться из нескольких септиков в систему отстаивания. Септики также требуют периодической откачки, но при наличии насосного оборудования, позволяют создать отвод для почвенной очистки.
3. Станции биологической очистки отходов. Представляют собой сложную систему из одной или нескольких емкостей. Емкость разделяется на несколько отсеков, в которых с отходами производится отстаивание, деление на мелкие фракции и переработка аэробными бактериями. На выходе стоки очищаются до 98% и могут использоваться в качестве технической воды.

Дренажный

Система дренажной канализации предполагает сбор воды с грунта, при его сильном насыщении. Очищать такую воду не обязательно, так как в магистраль вмонтированы уловители песка и фильтры из перфорированных труб.

В качестве емкостей для подобных систем используются:

1. Отрезки пластиковых труб диаметром от 500 до 1200 мм. Такие отрезки монтируются на наиболее заводненных участках.

2. Колодцы из бетонных колец. Собираются самостоятельно, могут иметь гравийное или закрытое дно.

   При использовании гравийного дна, собранная вода перенаправляется обратно в почву или поднимается из нее на определенный уровень, для последующей откачки. Донные колодцы предполагают самотечный перелив за пределы участка или откачку насосом.

Для дренажной канализации также можно использовать готовые септики в виде пластиковых или металлических емкостей. Такую емкость можно оснастить насосом или трубой для перелива самотеком.

Пластиковые емкости обязательно монтируются с фиксацией якоря для устойчивости в период подъема грунтовых вод. Расчет объема бака для дренажных вод сделать очень сложно, часто учитывается сезонный объем после замера в течение нескольких лет.

Ливневый (дождевой)

Система ливневой канализации предполагает сбор воды с поверхности, в период проливных дождей или таяния снега. Для таких систем можно использовать емкости следующих типов:

1. Колодцы, собранные из бетонных колец, оснащенные дном или гравийным фильтром. Такие приемные устройства собираются из доборных элементов, герметизируются бетонным раствором. Колодец оснащается насосом или выполняется самотечный сброс в почву, иногда прилегающие источники воды.
2. Септик. Пластиковая или металлическая емкость. Может оснащаться полноценной системой автоматической откачки или двух уровневой системой фильтрации. Вода из таких систем может повторно использоваться для технических нужд.

Работы на участках сети канализации

Канализационные коллекторы являются сложно разветвленной системой тоннелей и труб, которые часто объединяют перенаправление бытовых и ливневых стоков, а иногда являются руслами подземных рек.

На таких участках системы проводится сразу несколько видов работ:

1. Контроль состояния коллектора. Выполняются работы по оценке состояния магистрали.
2. Ремонтные работы по устранению разгерметизации по местам стыков или повреждений.
3. Чистка засоров, скоплений крупного мусора, очистка фильтрующих решеток.
4. Очистка приемных и переливных колодцев.
5. Работы по профилактике и ремонту насосного оборудования.
6. Поиск и устранение незаконных врезок.

Также, на различных участках могут проводится работы по вентилированию коллектора в результате выявленного скопления подземных газов.

Механические способы прочистки

Способы очистки коллекторов подбираются в зависимости от диаметра магистрали. Среди основных механических способов можно выделить:

1. Прочистка гибким тросом. Выбирается для участков диаметром от 110 до 315 мм. Выполняется путем ручного или механического ввода троса со спиральным наконечником и его вращения до точки засора. Трос периодически вынимается, очищается от мусора и вводится снова.
2. Роботизированный способ очистки трубопроводов диаметром от 500 до 1200 мм. Способ похож на очистку тросом, но вместо наконечника, в трубу вводится колесная платформа, которая очищает затор путем прохода сквозь мусор по типу бура. Такой способ выбирается после крупных затоплений и насыщения магистралей песком и илом.

Коллекторы диаметром 3000 мм и выше очищаются специальной бригадой. Специалисты спускаются в коллектор, проводят очистку фильтрационных решеток, разбирают завалы из веток и крупного мусора, проводят удаление жировых наростов.

Срок эксплуатации

Срок службы канализационных коллекторов зависит от используемых для его строительства материалов, особенностей почвы и глубины залегания грунтовых вод.

Осмотр и его периодичность

Осмотр канализационных коллекторов выполняется в следующих целях:

1. Выявление точек разгерметизации.
2. Установление наиболее проблемных мест, в которых может образоваться засор.
3. Выявление конструкционных дефектов, таких как обрушение, смещение, пробой стен тоннеля.
4. Осмотр с целью поиска места незаконных врезок.
5. Составление карт расположения.

Осмотр коллекторов диаметром менее 3 метров выполняется 1 раз в год. Если магистраль имеет диаметр от 3 до 5 м, периодичность осмотра повышается до 1 раза в 2-3 года, в зависимости от особенностей местности.

Аварии

Аварийные ситуации не редкость в канализационных коллекторах. Среди наиболее частых можно выделить:

1. Засор. Часто приводит к затоплению больших территорий и к угрозе эпидемиологической катастрофы. Устраняется путем поиска и прочистки участка.
2. Обрушение части тоннеля. Приводит к образованию провала на поверхности, с затоплением прилегающей территории. Устраняется путем ремонта участка с заменой поврежденных элементов.
3. Поломка насосного или запорного оборудования. Также приводит к затоплению поверхности. Устраняется ремонтом или заменой насосов, задвижек, частей труб.

Заключение

Канализационный коллектор важная составляющая городских коммуникаций. Он служит для отвода канализационных стоков в большом объеме и перенаправления их к очистным сооружениям. Малой копией городского коллектора является внешняя часть системы канализации частных домов, которая функционирует ровно по тому же принципу.