Канализация

КАНАЛИЗАЦИЯ, комплекс инженерных сооружений, оборудования и санитарных мероприятий, обеспечивающих сбор и отведение за пределы населённых пунктов и промышленных предприятий сточных вод, их очистку и обезвреживание перед сбросом в реки и водоёмы. Различают внутреннюю и наружную канализации. Внутренняя канализация служит для приёма сточных вод (в местах их образования) и отведения в наружную канализационную сеть. Состоит из приёмников сточных вод (санитарных приборов), внутренней канализационной сети, стояков, выпуска из здания в канализационный колодец (рис. 1). Внутренняя канализационная сеть выполняется в основном из чугунных или пластмассовых труб диаметром 50-100 мм. Чугунные трубы соединяются с помощью раструбов или фасонных частей (патрубки, отводы, тройники и др.); пластмассовые трубы - с помощью уплотнительных колец методом склеивания или сварки. Наружная канализация предназначена для отведения сточных вод за пределы населённых пунктов и промышленных предприятий. Включает наружную самотёчную и напорную канализационные сети, коллекторы, дюкеры, районные и главный насосные станции, ливнеспуски, сооружения по очистке сточных вод и выпуску их в реку после очистки и обеззараживания (рис. 2).

В зависимости от применяемого технологического приёма объединения или разделения потоков сточных вод различного происхождения (бытовых, производственных, дождевых) различают общесплавные и раздельные системы канализации; последние бывают полными раздельными, неполными раздельными и полураздельными. Общесплавная система канализации имеет единую канализационную сеть для отведения всех трёх видов сточных вод. Особенность этой системы - оснащение коллекторов ливнеспусками для сброса в водоём смеси сточных вод без очистки. Раздельные системы канализации включают несколько канализационных сетей, каждая из которых предназначена для отведения сточных вод определённого вида (рис. 3): для отвода бытовых вод от города и промышленных предприятий (бытовая сеть), производственных вод (производственная сеть) и дождевых вод (водостоки или дождевая сеть).

Наиболее сложным является отведение и очистка сточных вод промышленных предприятий, так как их состав зависит от специфики водных технологических процессов, видов исходного сырья, промежуточных и конечных продуктов или изделий. Системы канализации промышленных предприятий также подразделяются на общесплавные и раздельные. Выбор системы канализации для предприятий весьма важен, так как на отдельных предприятиях могут образовываться до 5-10 различных видов сточных вод, отличающихся по расходу, составу и свойствам содержащихся в них загрязнений. При выборе системы канализования необходимо учитывать следующие возможности: совместной и раздельной очистки отдельных видов (от различных цехов) сточных вод; извлечения и использования ценных веществ, содержащихся в сточных водах; повторного использования производственных сточных вод без очистки или после частичной очистки в системе оборотного водоснабжения, а также для технических нужд другого цеха или производства; использования для производственных целей очищенных бытовых и дождевых вод; применения производственных вод для орошения сельскохозяйственных  и технических культур.

В зависимости от местных топографических и гидрогеологических условий различают схемы канализационной сети: перпендикулярную, пересечённую, параллельную, зонную и радиальную. Системы и схемы канализации должны быть технически и экономически обоснованы с учётом многих факторов: перспектив развития объекта (населённого пункта, промышленного предприятия); природно-климатических условий (виды грунтов, глубина промерзания, горизонты подземных вод и т. п.); наличия и вида водоёма - приёмника сточных вод (годовые колебания расхода и уровня воды в водоёме, скорость течения, извилистость русла, вид водопользования и, соответственно, необходимая степень очистки сточных вод, наличие загрязнений и др.). В зависимости от рельефа местности канализуемая территория населённого пункта делится на бассейны канализования (т. е. участки, ограниченные водоразделами), затем осуществляется трассировка канализационной сети и коллекторов. С учётом глубины промерзания грунта определяется глубина заложения начальных участков канализационной сети и ведётся её расчёт с целью определения минимально допустимых уклонов лотковой части трубопроводов, диаметров и материала труб, мест расположения насосных станций и трасс напорных трубопроводов, комплекса сооружений по очистке сточных вод, мест размещения и конструкции выпуска в реку или водоём очищенных сточных вод.

Трубопроводы самотёчной уличной сети выполняют из керамических, асбестоцементных, бетонных, железобетонных, стеклопластиковых, пластмассовых и чугунных труб диаметром 200 мм и более (для дворовой сети применяют трубы диаметром 150-200 мм). Напорные трубопроводы устраивают из стальных, чугунных, пластмассовых и других труб, которые укладывают в две «нитки» от насосных станций до очистных сооружений или расчётной точки самотёчного трубопровода либо коллектора уличной сети. При благоприятных условиях прокладки и небольшой глубине заложения самотёчной канализационной сети трубы укладывают открытым способом в траншеях строго по расчётному уклону и высотным отметкам; при этом ограничения по диаметрам труб практически отсутствуют. При неблагоприятных грунтовых условиях и невозможности открытой прокладки трубы диаметром более 600-700 мм проводят методом щитовой проходки с последующей обделкой внутренней части коллектора. Например, при строительстве Обручевского канала Юго-Западной системы канализации Москвы применялись механизированные щитовые комплексы диаметром 3,6-5,6 м. Протяжённость канала 6,2 км; глубина заложения 8-46 м, внутренний диаметр до 4,5 м. Ремонт и реконструкция трубопроводов осуществляются различными методами, в том числе и бестраншейной прокладкой. На канализационных сетях и коллекторах устраиваются канализационные смотровые колодцы и камеры, обеспечивающие необходимость переключения магистральных напорных трубопроводов. В местах пересечения самотёчных трубопроводов или коллекторов с возможными естественными (реки, ручьи, овраги) или искусственными препятствиями (автомобильные и железные дороги, трубопроводы различного назначения, линии метрополитена) необходимо устраивать дюкеры. Дюкер состоит из верхней и нижней камер, оборудованных задвижками и щитовыми затворами, двумя «нитками» трубопроводов (диаметром не менее 150 мм), подводящим самотёчным трубопроводом и аварийным выпуском.

Около 97% городов в России имеют систему канализации, протяжённость канализационных сетей 75 тысяч км. Самые крупные системы канализации функционируют в Москве и Санкт-Петербурге.

Канализационная система Санкт-Петербурга включает (2007) 6,5 тысяч км канализационных сетей и 4 комплекса очистных сооружений общей производительностью 2,2 млн. м³/сутки. Среднесуточное количество сточных вод 3 миллиона м³. Часть неочищенных сточных вод через 170 общесплавных и бытовых выпусков сбрасывается в водные протоки города. К Центральной и Северной станциям аэрации сточные воды поступают по коллекторам диаметром 4,7 м, их протяжённость соответственно 3 и 12 км.

В Москве система канализации включает (2007) более 7 тысяч км канализационных сетей, около 150 насосных станций перекачки сточных вод и 4 комплекса очистных сооружений общей производительностью более 6,4 миллионов м³/сутки [среди них - две крупнейшие станции аэрации в Европе: Курьяновская (3,2 миллионов м³/сутки) и Люберецкая (3 миллионов м³/сутки)]. Ежесуточно в систему канализации поступает около 6 миллионов м³ сточных вод.

Примером крупной канализационной системы Европы является канализационная сеть Берлина; её протяжённость составляет (2007) 11,7 тысяч км. В системе канализации работают 6 комплексов очистных сооружений общей производительностью 0,7 миллионов м³/сутки; среднесуточное количество отводимых сточных вод 0,7 миллионов м³.

Историческая справка. Канализация, как необходимая часть городской цивилизации, возникла в древнейших городах Ближнего Востока, Египта, Индии (в городах хараппской цивилизации сеть подземных каналов, выложенных кирпичом, обслуживала уборные, частные и общественные бани), Китая, минойского Крита, античной Греции. В Дур-Шаррукине в Ассирии Саргоном II был построен канал глубиной 1,4 м, шириной 1,2 м, в Афинах - канал для отведения сточных вод шириной до 4,2 м (конец 6-5 века до нашей эры). В Риме первый большой канал - Клоака (Cloaca Maxima) (рис. 4), выводивший сточные воды в Тибр (вероятно, первоначально открытый, затем перекрытый сводом), был проложен в 6 веке до нашей эры (римская традиция приписывала эту постройку царю Тарквинию Приску). Система меньших каналов соединяла Клоаку с общественными уборными (латрина), термами и др. Сходные системы канализации существовали в других римских городах и поддерживались до конца периода Империи (в Константинополе канализация сохранялась на протяжении всего византийского периода; участки римской Клоаки функционировали до 20 века). В средневековых городах Западной Европы не было канализации, нечистоты большей частью выплёскивались на улицу (в Париже был принят закон, обязывавший перед этим трижды крикнуть, предупреждая прохожих). В позднем Средневековье в богатых домах появились уборные, нечистоты выводились через керамические трубы в выгребные ямы. Подобные сооружения стали распространяться и в городах Западной Европы. В Англии с 1622 года действовала Комиссия по стокам, следившая за своевременной очисткой сточных канав. В 1844 началось сооружение сети закрытых коллекторов, выложенных изнутри глазурованной керамической плиткой. Тогда же стала впервые применяться система смыва нечистот водой (water closet). Во 2-й половине 19 века системы канализации стали строить и в других странах Западной Европы и Северной Америки.

В России деревянные трубы для отвода сточных вод существовали в Новгороде (с 12 века), Москве (с 14 века) и других городах. В 15-16 веках в Москве в Кремле имелась система из деревянных дренажных труб и каналов из кирпича и камня. В 1783-85 на Змеиногорском руднике на Алтае при участии К. Д. Фролова создана уникальная система водоснабжения и канализации общей протяжённостью около 2,5 км и с суммарным расходом воды 17,3 тысяч м³/сутки. В Санкт-Петербурге с 1710 года стали прокладывать дренажные канавы и подземные каналы, с 1770 - систему подземных кирпичных труб для стока дождевых вод. В 1864 в Санкт-Петербурге и в 1874 в Москве были образованы комиссии по устройству городских канализационных систем. В 1893-98 в Москве построили 1-ю очередь раздельной канализации, включавшую самотёчные и напорные канализационные сети, насосную станцию (на левом берегу реки Москва, у Новоспасского монастыря) и Люблинские поля орошения. Она охватывала территорию в черте Садового кольца, Хамовников, Мещанской части и Тверских улиц. В 1911-24 построили 2-ю очередь канализации (включала территорию внутри Камер-Коллежского вала). В Санкт-Петербурге (Петрограде) проект канализации разрабатывался в 1912-17. В 1925 году сооружение современной канализационной системы началось на Васильевском острове. В 1940 была утверждена Генеральная схема канализации Ленинграда, однако реализована она была лишь в конце 1940-х - 1960-е годы.

Лит.: Тимонов В. Е. Водоснабжение и водостоки. 2-е изд. СПб., 1913. Т. 3: Водостоки; Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод. М., 2006; Водоотведение / Под редакцией Ю. В. Воронова. М., 2008.