Колекторни системи за отпадъчни води

Колекторните системи служат за събиране и отвеждане на отпадъчни води до пречиствателните станции. Сложността им се определя от големината на обслужваната територия и от типа на избраната система. Методите за събиране и отвеждане на отпадъчните водни потоци включват гравитачни системи, системи под налягане и вакуумни системи, както и комбинации на всички изброени видове.

При гравитачните колекторни системи линиите са под наклон, което позволява преминаването на потока през системата да се осъществи с възможно най-малка степен на изпомпване. Наклонът на линиите трябва да поддържа движение на водата със скорост от 0,6 до 1,2 м/с. В противен случай, при по-ниски скорости твърдите частици в отпадъчните води ще се утаят и ще предизвикат запушвания, преливания и отделяне на лоши миризми. За да бъдат линиите на колекторните системи на достатъчна дълбочина, отпадъчните води трябва периодично да бъдат изпомпвани. Това позволява потокът да продължи пътя си надолу до пречиствателната станция.

За целта в определени точки на системата се инсталират помпени станции.

В типичната колекторна система под налягане отпадъчните води се събират в централни точки, откъдето се препомпват под налягане до пречиствателната станция. Този тип системи обикновено се използват за отвеждане на отпадъчните води на големи разстояния. Прилагането на система под налягане позволява отпадъчният воден поток да достигне пречиствателната станция с желаната скорост, без да се налага линиите да са под наклон. Трябва да се отбележи, че изходящите от помпените станции линии в една гравитачна система се разглеждат като част от система под налягане.

При вакуумните системи отпадъчните води се събират в централни точки и се изсмукват към пречиствателната станция под вакуум. Системата се състои от голямо количество механично оборудване и изисква висока степен на поддръжка, за да функционира правилно. Като цяло, често вакуумните колекторни системи се смятат за нежизнеспособни от икономическа гледна точка.

Гравитачни системи

Както беше споменато, тези системи трябва да бъдат монтирани така, че линиите да са с достатъчен наклон, за да се предотврати утаяването на суспендираните частици. Ако предвидената за обслужване територия е с равнинен релеф, каналите се монтират на все по-голяма дълбочина по продължение на трасето. При хълмист терен линиите се монтират така, че да отвеждат отпадъчни води от върховете на възвишенията надолу. В случай че наклонът на хълма е достатъчен за транспортирането на отпадъчните води, не е необходимо тръбите да се вкопават на все по-голяма дълбочина. Монтирането на тръбите, шахтите за инспекция, помпените станции, сградните свързвания и разпределителните камери изисква значителни изкопни дейности, свързани с нарушаване на услугите, затваряне на пътища и др.

Ефективното функциониране на една конвенционална гравитачна система изисква на първо място правилно проектиране и изграждане. Регулярната инспекция на системните компоненти също е от критично значение. Спуканите тръбопроводни свързвания са потенциален източник на инфилтрация на подземни или дъждовни води. При навлизането на такива води в гравитачната колекторна система те се превръщат в отпадъчни и трябва да бъдат третирани. Инфилтрацията трябва да се контролира и за да не се превиши капацитетът на пречиствателната система при валежи. Благодарение на съвременните конструкционни материали проблемът с инфилтрацията е до голяма степен овладян. Предизвикателство обаче остават корени на дървета, подвижни почви и недобре изпълнени свързвания, особено при шахтите за инспекция.

Подходящата поддръжка на гравитачните системи включва периодични ремонти и инспекции на линиите, отстраняване на запушвания и рехабилитация на участъци, в които се регистрира значителна инфилтрация. Приблизително на всеки 10 години всяка линия от гравитачната колекторна система трябва да се инспектира с камера, за да се идентифицират зоните, в които е необходим ремонт.

Системи под налягане

Сред предимствата на тези системи е това, че осигуряват ефективно транспортиране на отпадъчните води при минимална дълбочина на монтаж на линиите, което редуцира в значителна степен необходимите изкопни дейности. Други преимущества са независимостта от гравитацията и релефа на терена, както и по-ниските разходи в сравнение с конвенционалните гравитачни колекторни системи поради намалените изисквания за диаметъра на тръбите и по-малката дълбочина на вкопаване. Също така, използването на множество малки помпи е по-разходно ефективно, отколкото експлоатацията на подемни станции с голям капацитет. Като недостатъци могат да се посочат високите капиталови разходи.

Регулярното обслужване на колекторните системи под налягане е важно за всички техни компоненти, за да се гарантира дългосрочно функциониране и да се защитят общественото здраве и околната среда. Честотата на поддръжка се определя от обема на отпадъчните води, относителния риск за здравето на хората и околната среда, както и сложността на използваните компоненти. Източник на електроенергия е необходим през цялото време, за да захранва помпите, които също трябва да се инспектират редовно.

Вакуумни системи

Изграждането на вакуумни колекторни системи е по-лесно в сравнение с конструирането на гравитачна система. Не са необходими шахти за инспекция или междинни помпени станции, само отвори за тестване на налягането. Тръбите за вакуумните колекторни системи са с по-малък диаметър (80 до 250 мм), а траншеите са тесни и плитки (1 до 1,2 м), което е предимство при наличие на високи подземни води. Неочаквани препятствия могат да бъдат заобикаляни лесно благодарение на модифицираната и по-гъвкава конфигурация на тръбите. При спукана тръба рискът от инфилтрация на отпадъчните води е много нисък поради отрицателното налягане в системата.

Рискът от запушвания също е нисък и почти не са необходими дейности по почистване/източване. Периодично трябва да се проверява налягането във вакуумните колекторни системи. При условие че е осигурена подходяща поддръжка, тези системи гарантират високо ниво на хигиена. Съществува много малък риск от замърсявания поради течове. Системата е затворена, поради което почти няма контакт между отпадъчните води и операторите.

Като цяло, вакуумните колекторни системи са подходящи за зони, в които събирането на отпадъчните води не може да се реализира по друг начин, например при равнинен терен, затруднени изкопни дейности поради наличие на скални слоеве или високи подземни води. Те са предпочитани и в екологично чувствителни зони, райони, в които могат да възникнат наводнения или където има препятствия за прекарване на гравитачна линия.

Помпени станции

Както е известно, помпените станции осигуряват енергията за придвижването на отпадъчните води с желаната скорост. Използват се както в системите под налягане, така и в гравитачните колекторни системи. Проектират се в няколко възможни конфигурации, като източникът на енергия за задвижването на отпадъчната вода може да е различен (помпи, сгъстен въздух или вакуум).

Един от най-разпространените видове помпени станции е конфигурацията със суха и мокра камера. Те се състоят от две камери, разделени с обща преградна стена.

Отпадъчните води се събират в мократа секция, а помпеното оборудване, в много случаи заедно с двигателите и контролерите, се разполага в сухата камера.

Съществуват много различни варианти на този тип система, но най-често за тях се избират центробежни помпи. Сред основните фактори за избора на центробежни помпи е това, че позволяват отделянето на механичното оборудване (помпи, двигатели, контролери, кабели) от потенциално корозивната среда (сулфиди) на отпадъчните води, както и че обикновено са по-безопасни за работниците, тъй като дават възможност за мониторинг, поддръжка и ремонт на оборудването без да сеналага влизане в мократа камера на помпената станция.

Друг тип конфигурация са помпените станции само с мокра камера, в която се събира отпадъчният воден поток. Помпата е потопена в отпадъчните води, като двигателят и управлението са разположени във водонепроницаем корпус над камерата. В този тип помпени станции обикновено се използват потопяеми центробежни помпи.

Пневматичните помпени станции се състоят от мокра камера и система за управление, която контролира функционирането на входния и изходния вентил и предоставя сгъстен въздух за придвижване на отпадъчните води през системата. Точният работен принцип зависи от дизайна на системата. Когато отпадъчните води в мократа камера достигнат предварително определено ниво, се задейства автоматичен вентил, който затваря входната линия. След това налягането в резервоара (мократа камера) се увеличава до зададено ниво. Когато налягането достигне това ниво, вентилът на изходната линия се отваря и под действието на налягането отпадъчният поток преминава в изпускателния тръбопровод.

Инспекция

Необходимо е изготвяне на програми за инспекция с цел да се определят настоящите условия в колекторните системи и да се подпомогне планирането на стратегия за поддръжка. Препоръчва се инспекциите да се извършват в условия на нисък дебит на отпадъчните води – обикновено в периода между полунощ и 5 часа сутринта. Друга възможност е временното запушване на тръбите, за да се редуцира дебитът. Повечето колекторни системи за отпадъчни води се инспектират посредством една или няколко техники – CCTV, визуална инспекция и др.

CCTV инспекциите са най-широкоразпространени и най-разходно ефективни в дългосрочен план. Методът се препоръчва за колекторни линии с диаметри от 0,1 до 1,2 м. Камерата трябва да бъде монтирана така, че обективът да е възможно най-близо до центъра на тръбата. При по-големите канали камерата и осветлението се монтират на сал, който преминава през тръбата от една шахта за инспекция до друга. Камерата и осветлението могат да се завъртат във вертикално и хоризонтално направление, позволявайки детайлен оглед на стените на колектора.

Визуалните инспекции са жизненоважни за добиване на цялостна представа за състоянието на колекторната система. Проверката на шахтите и тръбопроводите включва инспекции на повърхността и във вътрешността. Необходимо е детайлно да се проверят условията на местата, където се пресичат водни потоци, конструкцията и капаците на шахтите и други структури. При колекторите с голям диаметър се препоръчва обхождане и вътрешна визуална инспекция, при която е изключително важно да се следват всички разпоредби по здраве и безопасност. В случай че влизането в шахтите не е възможно, могат да се използват огледала, които се поставят при две съседни шахти така, че да отразяват вътрешността на канала.