7. Způsob dopravy odpadních vod

Způsob dopravy odpadních vod je závislý na mnoha faktorech, zejména však na morfologii terénu a použité soustavě odkanalizování.

Dopravu odpadních vod můžeme rozdělit na:

  • Tradiční způsob dopravy vod – zde patří jednotné či oddílné soustavy s gravitační dopravou odpadních vod. Důraz je kladen na jednoduchost a spolehlivost provozování.
  • Alternativní způsoby odvádění odpadních vod – tyto způsoby dopravy se využívají u oblastí malých sídelních celků s velmi roztroušenou zástavbou, nebo u příměstských oblastí s plochým či zvlněným reliéfem terénu.

Alternativní způsoby odkanalizování je možno členit na:

  • kanalizaci tlakovou,
  • kanalizaci podtlakovou, vakuovou,
  • kanalizaci gravitační maloprofilovou,
  • kanalizace pneumatická.

Výhody alternativního způsobu odvádění odpadních vod:

  • rozptýlená zástavba (venkovského či vilového typu);
  • konfigurace terénu;
  • zájmové území s několika samostatnými povodími a společnou ČOV;
  • terasovitá zástavba, či široké ulice, kde by situace vyžadovala souběh dvou gravitačních stok;
  • oblasti s nepříznivými podmínkami pro zakládání stok (vysoká hladina podzemních vod s agresivitou na konstrukční materiál, skalní podloží v malé hloubce, oblasti věčně zmrzlé půdy, poddolovaná území apod.)

Nevýhody alternativního způsobu odvádění odpadních vod:

  • absence dlouhodobých zkušeností provozováním v podmínkách ČR;
  • provozní náročnost systému;
  • vyšší nároky na provozní energie;
  • kratší životnost a vyšší četnost provozních poruch;
  • systémy nejsou vhodné pro odvádění dešťových odpadních vod.

Tlaková kanalizace

Jedná se o nejrozšířenějším způsob z alternativních způsobů odvádění odpadních vod, díky pořizovacím nákladům, které jsou z uvedených metod nejnižší.

Podstatou tohoto způsobu dopravy odpadních vod je výstavba čerpacích šachet – jímek (lze využít stávající žumpy), do nichž jsou gravitačně svedeny splašky z jednotlivých případně hvězdicovitě z více nemovitostí (viz obr. 7.1).

Obr. 7.1 Schéma tlakové stokové sítě (zokruhované) (Nypl a Synáčková, 1998)

Z jímky jsou pomocí ponorného objemového čerpadla, případně vybaveného drtičem nečistot, dopravovány splašky tlakovým potrubím podstatně menšího průměru do ČOV, příp. stokové sítě.

Běžný provozní pracovní přetlak čerpadla v jímce se pohybuje v rozmezí cca   20 – 50 m v. sl.

Tlak v hlavním uličním potrubí , do kterého jsou přes domovní čerpací stanice čerpány odpadní vody z akumulačních jímek se pohybuje v rozsahu 0,5 – 3,0 MPa (50 – 300 m v. sl.).

Systém tlakové kanalizace se skládá z:

  • gravitační přípojky do sběrné jímky;
  • vlastní akumulační a čerpací jímky s ponorným čerpadlem (nutná el. přípojka 380 V);
  • výtlaku do sběrného tlakového potrubí;
  • sběrného tlakového potrubí.

Tlakovou kanalizaci podle navržené topologie sítě můžeme rozdělit na: větevnou, liniovou a okruhovou tlakovou síť (viz obr. 7.2).

Obr. 7.2 Schéma topologie tlakové sítě (Hlavínek a kol., 2001)

Čerpadlo v domovní čerpací jímce je řízeno v závislosti na hladině vody v jímce („zapínací“ a „vypínací“ hladina obr. 7.3).

Hladina v jímce , od které nastává zpětné vzdutí v gravitačních přípojkách musí být projekčně stanovena („maximální“ hladina v DČJ) a její dosažení již předem signalizováno („havarijní“ hladina viz obr. 7.3).

Je to důležité zejména u DČJ bez bezpečnostního přelivu , na kterou je napojeno více bytových jednotek, či jiných odvodňovacích objektů.

Obr. 7.3 Rozdělení objemů v domovní čerpací jímce (Hlavínek a kol., 2001)

Pracovní objem – je objem mezi „zapínací“ a „vypínací“ hladinou, které ovládají čerpadlo. Mezi „zapínací“ úrovní a „signalizační hladinou“ je stanovena bezpečnostní rezerva.

Ta slouží jako vyrovnávací objemová rezerva pro pokrytí rozdílu mezi maximálním přítokem a dopravním množstvím čerpadla v období přítokové špičky (cca 3 minuty) z gravitační domovní přípojky.

Havarijní objem – je rezerva mezi „havarijní“ hladinou a maximální hladinou.

Jeho velikost by měla korespondovat s dobou plnění jímky , za kterou je schopen provozovatel zajistit opravu nebo výpadek elektrického proudu.

Mrtvý prostor – nachází se pod pracovním objemem (viz obr. 7.3). Je dán požadovanou výškou sacího hrdla nade dnem a převýšením vypínací (minimální) hladiny nad sacím hrdlem, tak aby čerpadlo nenasávalo vytvářenou virovou depresí vzduch.

Mělnící systém čerpadla v DČJ – vytváří předřazeným řezným nástavcem z pevných složek splašků velmi řídkou „kaši“, schopnou projít i velmi malými průměry tlakových kanalizačních přípojek a hlavních řadů.

Používají se dva principy řezacího zařízení:

  • řezací zařízení uložené „uvnitř“ (zapuštěné do vstupního hrdla);
  • řezací zařízení uložené „vně“ (předsazené před vstupní hrdlo).

Pohon řezné hlavy je zajištěn jejím nasazením na hřídel rotoru čerpadla.

Prováděcí požadavky na tlakovou kanalizaci:

  • navrhuje se z tlakových trub PE, PVC min jmenovité světlosti DN 80 mm (v případě mělnících čerpadel i DN 50);
  • Ukládá se do nezamrzne hloubky min. 1,0 – 1,2 m, využívá se zelených pásů u chodníků;
  • Návrhová minimální průtočná rychlost v kanalizačním potrubí potřebná k proplachu se uvažuje 0,7 m·s-1 ;
  • Přibližně po 300 m se zřizují armaturní šachty pro odvzdušňování (ve vrcholech), odkalování (v nejnižších místech), proplachování.

Podtlaková, vakuová kanalizace

Vakuové odkanalizování je založeno na principu:

  • vyvození podtlaku v hlavním uličním stokovém potrubí,
  • do kterého se přes domovní sací ventily domovních kanalizačních přípojek nasávají odpadní vody z napojené nemovitosti.

Transportní rychlost odpadní vody se pohybuje kolem 6 – 8 m·s-1 bez ohledu na spád potrubí.

Odpadní voda není dopravována jako uzavřený vodní válec, ale po jednotlivých dávkách (porcích).

Porce tvoří směs kapek unášených proudícím vzduchem ve směru většího podtlaku.

Sací tlak o hodnotě 60 – 70 kPa (0,6 – 0,7 baru) oproti atmosférickému tlaku je trvale udržován v podtlakových nádobách podtlakové stanice.

Tento podtlak působí prostřednictvím potrubí na speciální sací ventil osazený ve sběrné šachtě.

Po otevření sacího ventilu se nasává odpadní voda a vzduch do potrubního systému, společně proudí k podtlakové stanici do podtlakových nádob .

Z podtlakových nádob je odpadní voda čerpána konvenčními čerpadly na ČOV .

Podtlaková (vakuová) kanalizace se skládá z následujících částí (obr. 7.4):

  • gravitační přítok;
  • sběrná šachta (domovní přípojková šachta);
  • podtlaková část kanalizační přípojky;
  • podtlaková stoka;
  • podtlaková (vakuová stanice).

Základní normy a předpisy pro vakuovou kanalizaci

  • pro navrhování a provoz vakuových kanalizací slouží ( ČSN 75 6101), evropská norma (ČSN EN 109).
  • nejpodrobnějším podkladem jsou Pracovní listy ATV A 116.
  • (EN 12109) norma pro vakuovou kanalizaci v objektech.
Obr. 7.4 Schéma podtlakové kanalizace (Hlavínek a kol., 2001)

Gravitační přítok

Odpadní vody přitékají gravitačně z domovní kanalizace do jímky sběrné šachty.

Až 100 osob může být napojeno do jedné sběrné šachty.

Do jedné sběrné šachty mohou být napojeny až čtyři domy, ale také je možné napojit komerční budovy, např. restaurace, hotely apod.

Sběrná šachta

Slouží jako spojovací část mezi gravitačním přítokem a podtlakovou částí domovní přípojky .

V základním provedení se sběrná šachta skládá ze sběrné jímky na odpadní vodu (15 nebo 40 l), sacího ventilu v suché nebo mokré ventilové šachtě.

Podtlaková část domovní přípojky

Podtlaková část domovní přípojky spojuje sběrnou šachtu s podtlakovým kanalizačním potrubím.

Podtlakové části domovních přípojek (DN 65 – 80 mm) jsou obvykle pokládány ve sklonu 0,2 % do max. délky 15 m.

Podtlakové potrubí

Podtlakové potrubí musí mít průměr nejméně DN 65 mm.

Největší průměry podtlakového potrubí nepřesahují DN 180 mm.

Potrubí musí mít atest na přetlak PN 10 a na podtlak.

Jako materiál potrubí se používá PVC nebo PE.

Ukládá se do nezamrzne hloubky s ohledem na sklon území, kdy nejnižší a nejvyšší body vedení jsou systematicky uspořádány (viz obr. 7.5).

Stoupací část je dlouhá cca 10m a klesající cca 15 m s převýšením 150 – 200 mm.

Klesající část je možno provést také jako cca 100 m úsek (s min. spádem 0,2 %) s následným krátkým 3 m dlouhým stoupáním s min. převýšením 300 mm.

Každých 50 m se doporučuje zřídit kontrolní trouby (pro zjišťování netěsností).

Obr. 7.5 Podélný profil podtlakové kanalizace – profil vlnový, zubový a s „kapsami“ (Hlavínek a kol., 2001)

Podtlaková stanice

Stanici tvoří:

  • podtlakové nádoby,
  • vývěvy,
  • kalová čerpadla na přečerpávání odpadních vod na ČOV,
  • záložní zdroj elektrické energie (dieselagregát).

Výhody podtlakové kanalizace:

  • velké rychlosti 6 – 8 m·s -1;
  • čistírně odpadních vod nejsou třeba mělnící česle;
  • odpadá údržba stok;
  • poruchy jsou rychle zjistitelné ve stanici;
  • jsou předpoklady pro minimum balastních vod;
  • provzdušnění splňuje aerobní podmínky v odpadních vodách.

Maloprofilová kanalizace

Maloprofilová kanalizace je specifická použitým trubním materiálem velkých délek s malými světlými profily, nízkou drsností a integrovanými, dokonale vodotěsnými spoji.

Revizní šachty jsou nahrazovány kontrolními šachticemi (inspekční odbočky DN 80, vyvedené na povrch terénu, kde jsou zakončené hydrantem).

Celý systém je znázorněn na obr. 7.6.

Obr. 7.6 Schéma maloprofilové kanalizace (Hlavínek a kol., 2001)

Z obrázku je patrné, že celý systém odvádění odpadních vod je gravitační s možností využití násoskového efektu v úsecích s negativním spádem nivelety.

Centrální sběrný bod s jímkou nebo ČOV musí být tedy umístěn výrazně níže než ostatní připojované objekty, propojené jedním hlavním, gravitačním sběračem malého profilu.

Nevýhodou je nutnost provozování lapačů pevných nečistot (konstrukční obdoba našich septiků), které zabraňují zaústění lehce sedimentujících látek do systému.

Pneumatická kanalizace

Jedná se o alternativní způsob transportu splašků z místa soustředění, tlakovým vzduchem, i na velké vzdálenosti.

U pneumatické dopravy splašků lze dopravovat i velmi znečištěné médium.

Potrubí je uloženo v nezamrzne hloubce a kopíruje terén.

Vzduch v potrubí tlumí rázy, směs splašků je bohatě provzdušňována.

Systém provozu je patrný z níže uvedeného obrázku.

Obr. 7.7 Systém provozu pneumatického zařízení (Nypl a Synáčková, 1998)

Odpadní vody natékají gravitačně do předšachty, dále do pracovní nádrže.

Při jejím naplnění se do ní automaticky zavede tlakový vzduch (kompresorem), odpadní voda je vytlačována do výtlaku tlakovým vzduchem.

Vestavné zpětné klapky řídí směr toku odpadních vod. 

Po vyprázdnění se pracovní nádrž odvzdušní a proces se opakuje.