Ugrás a tartalomhoz

Kommunális gépek II.

Dr. Szabó József (2011)

Szent István Egyetem

7. fejezet - Csatornahálózatok

7. fejezet - Csatornahálózatok

Bevezető

A csatornázás a mai település építésének, fejlesztésnek egyik legjelentősebb tényezője. A háztartásokba, intézményekbe, üzemekbe vezetett tiszta vizet felhasználás után el kell vezetni a szennyvíztisztító berendezéseken keresztül a befogadókba.

A csatornázás további feladata a beépített területekre kerülő csapadékvíz elvezetése.

Egy település csatornahálózatának dinamikus fejlődése, a szenny- és csapadékvíz elvezetési igények mennyiségi és minőségi növekedése egyben a csatornahálózat tisztításának egyre növekvő feladatait is jelenti. A csatornatisztítás a komplex fenntartási tevékenység alapvető eleme, megléte vagy meg nem léte a többi tevékenységre kihatással van. A keletkező szenny- és csapadékvíz zavartalan elvezetésén túl csatornatisztítás nélkül elképzelhetetlen az igényes vizsgálati és javítási munka.

7.1. Csatornázási alapismeretek

A településeken keletkező vizek elvezetésére a csatornák szolgálnak. A csatornák hálózatot alkotnak. További műtárgyakkal együtt csatornázási rendszerekről beszélünk. A csatornahálózat és működtetésének célja a háztartási és közintézményi (kommunális), valamint az ipari eredetű szennyvizek, továbbá a csapadékvizek összegyűjtése és gyors elvezetése vagy közvetlenül a befogadóba, vagy a kezelés helyére.

A szennyvizek a tiszta ivó- és ipari vízből keletkeznek. A használat során szennyeződtek, ezért maradéktalan elvezetésük és megfelelő tisztításuk közegészségügyi, környezetvédelmi szempontból elengedhetetlen.

A csapadékvizek elvezetése elsősorban az épített objektumok és a lakosság védelme. A csapadékvíz elvezetésének hiánya elsősorban a közutak pályaszerkezetének és az épületek falainak rongálódását okozhatja, de károsan hat más közművek (pl. távközlés). Az elfolyó csapadékvíz gyakran szintén jelentősen szennyezett (pl. nagy a lebegőanyag tartalma).

A kommunális szennyvizek

A különböző termelési, szolgáltatási folyamatokban, valamint a háztartásokban évente hatalmas mennyiségű szennyvíz keletkezik Az elmúlt évek jellemző hazai adatait mutatják be az alábbi grafikonok (forrás: KSH):

Az ábrákból láthatóan a tisztítatlan szennyvíz mennyisége csökkenő tendenciát mutat, de a 2006-os évi közel 35 millió m3 tisztítatlan szennyvíz jelentős környezetkárosítást okoz.

A különféle szennyeződéseket tartalmazó vizek tisztítás nélkül való visszavezetése a környezetbe az emberiség jövőjét veszélyeztetheti. Ezért ezeket a vizeket össze kell gyűjteni, és a tisztítótelepeken, vagy egyedi kis tisztítókban a befogadó környezetre előírt minőségűre kell átalakítani.

Az összegyűjtés

A közcsatornába engedett szennyvizet eredete szerint háztartási és ipari eredetűekre bonthatjuk szét.

Az ipari üzemek számára előírás, hogy csak a jogszabályokban előírt szennyezettségű vizet juttathatják a közcsatornákba. A háztartási vizekre jellemző módon a vegyi szennyezettség növekedése jellemző a felhasznált kemikáliák növekedése miatt. Az eredetileg különböző eredetű szennyvizek ezek a hatások miatt összetételüket tekintve közelednek egymáshoz.

Csapadékvíz nyílt felszínű árokban és zárt elvezető rendszerrel is gyűjthető, továbbítható.

A felszíni vízelvezető árkok főként forgalmi utak és járdák között helyezkednek el, funkciójuk, hogy a feléjük lejtő burkolatokról a fölösleges csapadékvizet elvezessék.

Legegyszerűbb típusuk a gyepes vízelvezető árok, amelynek szelvénye a természetes vízmedrekéhez hasonlatos, gyepes oldalfala és aljzata pedig gátolja a vízelvezető árok falainak erózióját. További előnyük, hogy a települési zöldhálózat részeként tudnak funkcionálni, illetve a helyben történő szikkasztás eredményeként megőrzik az egészséges talajvízháztartást.

Hátrányuk hogy fenntartás- és kaszálásigényesek, valamint hogy természetes feltöltődésük miatt idővel nem töltik be vízelvezető funkcióikat. További hátrányuk, hogy (mint minden felszíni vízelvezető árok) rendkívül területigényesek.

A burkolt nyílt felszíni vízelvezető árok műszaki szempontból egy stabilabb és megbízhatóbb vízelvezetést biztosít, de a csapadékvíz hordalékai miatt maga is rendkívül fenntartásigényes.

A burkolt árkok alsó részei általában előregyártott vasbeton U profilokból állnak, míg az árkok rézsűi beton vagy gyephézagos beton burkolatúak. A nyílt árkos rendszereknél a telkek megközelítését, útkereszteződést áthidaló átereszekre van szükség, amelyek általában zárt szelvényű beton, vasbeton vagy fém csövekből, betonba ágyazottan, felszíni burkolattal épülnek ki. Ezek a felszíni vízelvezető rendszer legszűkebb keresztmetszetei.

A kommunális szennyvizekben lévő szennyeződések csoportjai:

  • Úszó szennyeződések, halmazállapot szerint folyékonyak vagy szilárdak, a szennyvíz felszínén úsznak általában.

  • Ülepíthető lebegőanyagok, a kolloidálisnál nagyobb szilárdszemcsék, ezek lehetnek szerves és szervetlen formájúak.

  • Nem ülepíthető lebegőanyagok közé azokat a szerves és szervetlen kolloidális méretű szemcséket soroljuk, amelyek a Brown-féle mozgást végeznek.

  • A szennyvízben oldott szerves vagy szervetlen vegyületek és elegyek, amelyek mechanikai módszerekkel nem változtathatóak.

  • Görgetett szennyeződések, amelyek a csatorna fenekén a szennyvíz mozgatási energiája révén jutnak tovább a tisztító telepig.

A csatornák formái:

  • felszíni, nyílt árokhálózat (csak csapadékvíz elvezetésére!)

  • felszínközeli, zárt árokhálózatot (folyási fenékszintje nem éri el a fagyhatárt)

  • zárt csatorna (felszín alatti)

Statisztikai mérőszámok:

Hidraulikai adatok:

  • lejtés ‰ (max. 50‰);

  • vízsebesség m/s; (közepes vízsebesség: 0,4 – 3,0 m/s);

  • elvezetett vízmennyiség liter/s

  • úsztatási mélység cm (legalább 3 cm).

Vízszállító képesség

A csatornák vízszállító képességét számítással, vagy nomogrammok segítségével határozzák meg. A vízszállító képesség a csatorna keresztmetszettől és annak kitöltési mértékétől függ. Két általánosan alkalmazott csatorna keresztmetszetre vonatkozó diagram érzékelteti a szállítóképesség alakulását a csatornában lévő vízszint magasságától függően.

Csatornatérképek:

  • hálózati alaptérkép 1: 500, 1: 1000 méretarányú

  • (metszet) A4 méretű lapon

  • átnézetes térkép 1: 5000 méretarányú

  • műtárgyakról 1: 50 méretarányú részletrajzok

Csatornák fajtái

Anyag szerint:

  • tégla

  • vegyes falazat

  • beton

  • vasbeton

  • azbesztcement

  • öntöttvas

  • műanyag – kemény PVC, polietilén (KPE), polipropilén (PP),

  • üvegszál-erősítésű poliészter (ÜPE), epoxigyanta

  • összetett szerkezet (bélelés vagy körül- betonozás)

Illusztrációként tekintsen meg egy impozáns tégla falazatú csatornát (Minnesota).

Forma:

Működési elv:

  • gravitációs (szükség esetén átemelővel)

  • kényszer áramoltatású

    • vákuumos

    • túlnyomásos

  • kombinált

Méret (átmérő):

  • legalább 200 mm

  • bújható ( 600-1500 mm)

  • járható ( 1500 mm fölött)

  • "hajózható" (pl. budapesti főgyűjtőcsatorna)

Hálózat kialakítás szerint:

A csatornázási rendszer négy alapelemből áll:

Az egyesített csatornarendszerben a szennyvíz és a csapadékvíz közös csatornában kerül elvezetésre.

Az elválasztott rendszerű hálózatnál külön csatornában vezetik a szennyvizet a szennyvíztisztító telepre és külön a csapadékvizet.

Az elválasztott rendszerű csatornák gyakran közös közműárokban helyezkednek el, esetleg egybeépített csatornaelemekben kerülnek kialakításra.

A települési csatornahálózatok túlnyomó többsége egyesített rendszerű. A jelenlegi elvek szerint az elválasztott rendszer vízminőség-védelmi és közegészségügyi szempontból célszerűbb, bár költségesebb, de kedvezőbb a szennyvíztisztítás technológiája. A csapadékvíz nem terheli a szennyvíztisztító telepet. Meglévő egyesített rendszerekhez kapcsolódó új szennyvízcsatorna-hálózat esetén vegyes rendszer is kialakulhat.

A csapadékcsatornázás előnyei:

  • a csapadékvizet nem tisztítják, legfeljebb durva ülepítést alkalmaznak a befogadóba való bevezetés előtt;

  • a csapadékvizeket nem kell egy pontra összegyűjteni, hanem több helyen is bevezethetők a befogadóba vagy (akár különböző) befogadókba;

  • nem csak zárt csatornahálózat, hanem nyílt árkok is alkalmazhatók;

  • a csapadékvíz a szennyvízhez képest nagyságrendileg több, így lényegesen nagyobb csatornaszelvényekre, viszont kisebb esésekre van szükség.

A csapadékcsatorna rendszer kialakításánál figyelembe veszik a vízgyűjtő terület

  • méretét,

  • lefolyási paramétereit.

Nyílt árokból zárt csatornába történő csapadékvíz elvezetés csak néhány műszaki berendezés alkalmazásával történhet:

  • csak hordalékfogó tér és uszadékfogó rács beiktatásával vezethetjük a vizet

  • a hordalékfogó korláttal körülvett, 2-3 m3-es, tisztítható medence

  • az uszadékfogó rács 10-30 mm pálcaközű.

Vízelvezetéssel kapcsolatos alapelvek:

  • a mértékadó csapadékot kártétel nélkül kell elvezetni a befogadóig,

  • a vízelvezető rendszer kialakítása kapcsán a forgalombiztonság szempontjainak figyelembevétele,

  • fenntartás, karbantartás gazdaságos, egyszerűen elvégezhető legyen,

  • A közlekedési felületről lefolyó csapadékvizet a lehető leggyorsabban eljuttatni a befogadóig.

A csatornahálózatok többnyire településen belüli, helyi, ritkábban regionális csatornaművek formájában valósulnak meg.

A közművek helye a közutakon

Jelmagyarázat: 1 – közcsatorna, 2 – postakábel, 3 – gáz, 4 – víz, 5 - elektromos vezeték

Összefoglalás

A tanulási egység végére érve már képet alkothatott a települések csatornarendszereinek céljáról, fontosságáról. Tudja, hogy a szennyvizek és csapadékvizek elvezetésére milyen lehetőségek vannak.

Megismerte azokat a statisztikai mutatókat, amelyekkel jellemezni tudják egy település komfortját. Tudja, hogy milyen hidraulikai adatok alapján lehet értékelni a csatornák minőségét, vízszállító kapacitását.

Megismerte a csatornák kialakításánál használatos anyagokat és a csatornák keresztmetszeti alakjait, a működési elveket. Már tudja, hogy mi a különbség az egyesített, és a szétválasztott csatorna között.

A csatornahálózatok sokrétű kialakítása a településszerkezethez és a domborzathoz igazodik.

Önellenőrző kérdések, feladatok

  1. Mekkora a minimális úsztatási mélység a csatornákban?

  2. A csatornákról készült átnézetes térkép milyen méretarányban készül?

    1:50

    1:500

    1:1000

    1:5000

  3. Rajzolja le (külön lapon) a sárkányszelvény nevű csatorna-keresztmetszetet! Miután elkészült, hasonlítsa össze a tananyagban közölttel!

  4. Mekkora a bújható csatornák átmérője?

    5 – 20 cm

    20 – 60 cm

    60 – 150 cm

    150 - fölött