Въпреки че са почти невидими (само капак на повърхността показва тяхното подземно присъствие), канализационните шахти са критични компоненти на системите за отпадъчни и дъждовни води, позволяващи безопасна инспекция, почистване, ремонти и мониторинг на водния поток.
Правилното проектиране, монтаж и поддръжка на шахтите подобряват надеждността на мрежата, намаляват оперативните разходи и удължават живота на канализационните системи.
Тази статия разглежда разликите между често срещаните типове канализационни шахти, добрите практики за тяхното проектиране, монтаж и поддръжка, както и съображения при изграждане на канализационни системи, които могат да издържат над 100 години. Въпреки че основните обсъждани приложения са свързани с битовата канализация, много от принципите важат и за шахти, използвани в комбинирани и дъждовни системи.
Канализационните шахти са подземни съоръжения, част от канализационните мрежи, чиято основна функция е да осигурят безопасен достъп до положени тръбопроводи, позволявайки тяхната инспекция, почистване и ремонт. Съвременните канализационни шахти позволяват също така промяна в посоката на потока, преодоляване на денивелация и преход между различни диаметри тръби.
Обикновено шахтата се състои от дъно (база), което се свързва с канализационните тръби посредством вход/изход, вертикално тяло (райзер) и рамка с капак на повърхността. Заедно тези компоненти образуват контролиран отвор към битовата или дъждовната канализационна мрежа, като предотвратяват контакта на хората с открити отпадъчни води.
Компоненти на канализационните шахти |
|
База |
Основата на конструкцията на шахтата, която държи входните и изходните връзки. |
Канал на потока |
Оформен профил, разположен в най-ниската точка на базата, който отвежда отпадъчните води през шахтата. |
Удължение |
Основната вертикална конструкция, която позволява достъп до канализацията. Дълбоките шахти са оборудвани със стъпала или стълби, за да осигурят безопасно влизане и излизане. |
Конус |
Елемент с конусовидна форма, който осигурява преход от диаметъра на шахтата към по-малък, съответстващ на рамката и капака. |
Рамка |
Метална или бетонова рамка, която поддържа теглото на капака и поема натоварването от трафика. Пръстени за регулиране на нивото могат да се използват за регулиране на височината на капака така, че да съответства на нивото на земята. |
Капак |
Подвижна, тежка плоча – обикновено от чугун, стомана или композитен материал, която уплътнява и затваря горната част на шахтата на нивото на терена и предотвратява падането на хора, превозни средства и отпадъци в нея. |
Без канализационни шахти, инспекцията и поддръжката на подземните битови канализационни мрежи би изисквала изкопни работи, което прави процеса бавен, скъп и причиняващ неудобства.
Шахтите изпълняват няколко ключови функции:
Най-ранните шахти датират още от 3500 г. пр.н.е. и по същество са били ровове, покрити с каменни плочи или дървени дъски.
Първите съвременни шахти датират от XIX век, когато е приет и първият европейски стандарт, според който в конструкцията трябва да има място за човек със среден ръст.
Според европейския стандарт EN 476, шахтите са проектирани за човешки достъп и затова обикновено имат вътрешен диаметър 1000 мм или по-голям. Шахтите с DN/ID от 800 мм до по-малко от 1000 мм могат да позволят човешки достъп при определени обстоятелства, с подходящо оборудване за безопасност.
По-малките конструкции, които не осигуряват човешки достъп, проектирани да позволят достъп на почистващо и инспекционно оборудване от нивото на земята, се наричат инспекционни шахти.
Не всички вертикални подземни конструкции с достъп са проектирани и подходящи за използване в канализационни мрежи. Различни видове шахти се използват широко за осигуряване на достъп и обслужване на дренажни системи, водопроводни тръби под налягане, телекомуникационни и електрически мрежи и други комунални услуги.
Висококачествените канализационни шахти трябва да отговарят на следните критерии:
· Висока устойчивост на корозия, тъй като отпадъчните води могат да съдържат биологични киселини и агресивни химикали
· Водоплътността предотвратява проникването на подпочвени води и изтичането на отпадъчни води в околната среда
· Хидравлично оптимизиран дизайн за осигуряване на плавен поток на отпадъчни води, минимизирайки риска от натрупване и запушване от отпадъци
· Лесна и бърза инсталация, минимизираща човешкия труд и рисковете от грешки
· Безопасен достъп за инспекция, позволяващ на работниците безопасно да влизат и излизат от конструкцията
· Гъвкавост в дизайна, включително наличност в различни размери и поддръжка на различни конфигурации на изходни и входни тръби
· Достатъчна товароносимост, за да издържи на предвидения трафик, почвените натоварвания и налягането на подпочвените води без това да доведе до напуквания, трайна деформация или повреда на конструктивната цялост.
Тези конструкции са разположени по прави канализационни клонове и имат един вход и един изход - на нивото на потока. Те се използват основно за рутинна поддръжка и инспекции.
Събирателните шахти свързват множество канализационни клонове и позволяват промяна в посоката на потока, като същевременно се запазва хидравличната ефективност. Конфигурациите на входовете обикновено включват връзки разположени между 90° и 270° с плавни хидравлични профили на потока, предназначени да намалят смущенията на потока и да осигурят плавен преход между входовете и изходите.
Каскадните шахти се използват, когато входовете са разположени значително по-високо от изходите. Те са проектирани да управляват безопасно промените във височина на мрежата, като същевременно контролират скоростта на потока на отпадъчните води, намаляват турбуленцията и осигуряват вентилация.
Канализационните помпени станции (КПС) са помпени съоръжения, обикновено монтирани в шахта, които насочват отпадъчните води от по-ниска към по-висока кота, позволявайки им отново да преминат в гравитационен тръбопровод. Помпените станции се използват в равнинни терени с недостатъчен естествен наклон, както и за преодоляване на различни препятствия.
Крайни (начални) ревизионни шахти обикновено се монтират в началото на гравитационните канализационни мрежи и разполагат само с изходящи връзки. Тези шахти се използват за инспекция и почистване на тръбопровода, тъй като твърдите частици често се натрупват в началния участък.
Инспекционните шахти са по-малки съоръжения за достъп, проектирани основно за поддръжка и инспекция от кота терен. Типичните размери включват вътрешен диаметър от 200 mm, 315 mm, 400 mm, 425 mm и 600/630 mm. Шахтите от този тип се използват масово в по-малки по мащаб проекти, като например битови или дъждовни площадкови канализационни мрежи в жилищни и малки търговски обекти, при които не се налага човешки достъп. В зависимост от цялостния проект на мрежата, инспекционните шахти могат да се монтират вместо традиционните ревизионни шахти на дълги прави участъци, във възлови точки и в крайните участъци на трасето.
С течение на времето шахтите могат да предизвикат редица проблеми, които влияят на експлоатацията, надеждността и екологичната безопасност на мрежите за отпадъчни води:
Методите за реконструкция при по-леки случаи включват повторно уплътняване на фуги, поставяне на защитни облицовки или покрития и подмяна на капаците на шахтите. В по-тежки случаи често се препоръчва пълна подмяна на конструкцията на шахтата, тъй като ремонтите трябва да възстановят водоплътността и структурната цялост, като същевременно се запазва безопасен достъп за операторите.
Ревизираната Директива на ЕС за пречистване на градски отпадъчни води, която влезе в сила на 1 януари 2025 г., затяга изискванията към държавите членки относно събирането, съхранението и пречистването на отпадъчни води.
Ревизираната Директива поставя по-силен акцент върху справянето с преливанията и изпусканията на замърсени отпадъчни води и призовава за по-строг контрол и защита от течове дори на малки градски мрежи за отпадъчни води, както и за тяхната редовна поддръжка и инспекция.
"В цяла Европа много градове все още разчитат на комбинирани канализационни системи, които са по-податливи на преливания и увеличават натоварването върху пречиствателните станции. Настоящата тенденция е модернизиране на тези мрежи, като се разделят битовите и дъждовните канализации " казва Оливър Банерт, мениджър бизнес развитие на системите за вътрешносградна и инфраструктурна канализация.
Исторически ревизионните шахти за битова канализация са се изграждали от бетон или тухли директно на строителния обект, което е било сложен и времеемък процес. Днес технологиите и материалите са развити и сред най-често използваните опции са сглобяемите бетонови, пластмасови и стъклопластови ревизионни шахти.
Изборът на материали зависи от почвените условия, нивото на подпочвените води, характеристиките на отпадъчните води, натоварването от трафика, както и от местните стандарти и регулации, обяснява Карол Марзеджон, мениджър решения за водна инфраструктура в Пайплайф Полша:
" Сглобяемите бетонови ревизионни шахти често са предпочитан избор, когато ключови фактори са по-ниските първоначални разходи и възможността за лесно производство на големи габаритни размери. За разлика от тях, пластмасовите шахти са за предпочитане при проекти, при които приоритет са по-бързият монтаж, минималната поддръжка и по-дългият експлоатационен живот."
Сравнение между бетонови и пластмасови канализационни шахти |
||
Плюсове |
Минуси |
|
Бетонови шахти |
• Висока конструктивна якост и пригодност за големи натоварвания • Високо собствено тегло, осигуряващо естествена устойчивост на изплуване при високи нива на подпочвените води • Лесно пригодими към различен дизайн • Като цяло по-ниски първоначални разходи за материали |
• По-времеемък и физически трудоемък монтаж, изискващ тежка механизация • Висока уязвимост към корозия, налагаща използването на защитни облицовки, покрития и/или по-честа реконструкция • Твърда (корава) конструкция и по-висок риск от изместване на връзките и течове с течение на времето поради движения на почвата • По-висок риск от натрупване на утайки и запушвания поради грапавината на материала По-високо въздействие върху околната среда, свързано с производството на бетон и енергоемките процеси по транспортиране и монтаж |
Пластмасови шахти |
• Бърз и ефективен монтаж благодарение на по-ниското тегло и предварителното сглобяване • Висока устойчивост на корозия и агресивна среда от отпадъчни води, включително срещу сярна киселина • Водоплътност благодарение на херметичните тръбни връзки • По-висока гъвкавост и устойчивост на напукване при разместване на почвите и движения на земните маси • Отлични хидравлични характеристики благодарение на гладките, вътрешни повърхности и високата устойчивост на абразия (износване) • Дълъг експлоатационен живот в диапазона от 50 до 100 години |
• Като цяло по-високи първоначални разходи за материали • По-висока уязвимост към изплуване, ако не са правилно инсталирани или уплътнени при обратното засипване • Конструктивното поведение и носещата способност зависят от правилния монтаж и взаимодействието с околната почва, което прави правилното обратно насипване и уплътняване от съществено значение |
Тест, проведен от TEPPFA (Европейската асоциация за пластмасови тръби и фитинги) през 2013 г., сравни скоростта на монтаж на 90-метрова канализационна система с две шахти, положени на 2 метра дълбочина, при използване на системата Pipelife PRO, спрямо предварително изляти бетонни шахти и тръби.
Системата от бетон изискваше 5 часа и 12 минути за монтаж, докато пластмасовата беше инсталирана за 3 часа и 19 минути, което доведе до 30% спестяване на време.
Специфицирането на канализационните ревизионни шахти изисква внимателна оценка на необходимите размери, класа на натоварване и условията на околната среда, за да се гарантира надеждна и дълготрайна експлоатация.
Хидравличните аспекти са също толкова съществени, тъй като шахтите не трябва да нарушават непрекъснатата и самопочистващата скорост на флуида в канализационните клонове, като същевременно трябва да осигуряват плавни преходи при промяна на диаметрите, денивелацията и посоката на трасето.
Pipelife предлага широка гама от пластмасови ревизионни шахти за битова и дъждовна канализация, произведени чрез инжекционно леене, спирално навиване, ротационно леене (ротоформоване) и дори 3D печат.
„Процесът винаги започва със специфицирането на размерите на ревизионната шахта, отстоянието между шахтите (шахтовата стъпка) и необходимите зауствания към входните и изходните тръби“, обяснява Марзеджон. „След това оценяваме условията на самия обект, като например очакваното натоварване от трафика, нивата на подпочвените води, типа на почвата, вида на канализационната система, свойствата на отпадъчните води, ограниченията при монтажа и други подобни. Използваме специализиран софтуер за симулиране на реакцията на конструкцията при реални натоварвания и въздействия, за да идентифицираме най-доброто решение.“
Пайплайф разполага с над три десетилетия опит в производството на висококачествени ревизионни и инспекционни шахти, които се използват широко в цяла Европа. Продуктовата гама Pipelife PRO включва полипропиленови (PP-B) инспекционни шахти с размери от 200 mm до 630 mm и ревизионни шахти с размери 800 mm и 1000 mm. Системата поддържа връзки с диаметри на тръбите от 110 mm до 600 mm.
Системата PRO намира широко приложение както при ново изграждане, така и при реконструкция на:
Ревизионните и инспекционните шахти Pipelife PRO са безопасни за употреба при различни почвени условия и нива на подпочвените води и са проектирани да издържат на екстремни температурни колебания, като същевременно показват изключителна устойчивост на удар. Те са съвместими с PVC и PP тръби, в това число и полипропиленовата канализационна система Pragma (PP-B) на Pipelife. Въпреки това те могат да се използват и при реконструкция и разширение на битови канализационни мрежи от други материали, като керамика и бетон.
„Ревизионните и инспекционни шахти Pipelife PRO осигуряват съвременно решение за канализационни и отводнителни мрежи“, казва Марзеджон. „Техният дизайн, свойства на материала и широка гама от конфигурации могат да предоставят практически и технически предимства спрямо други решения за пластмасови шахти, в зависимост от приложението и специфичните изисквания на проекта.“
Висока безопасност за оператора, включваща предварително монтирана стълба с противоплъзгащи стъпала и устойчивост на корозия във всички конструкции на дълбоки ревизионни шахти
Като световен пионер Pipelife е и първата компания, която прилага автоматизиран 3D печат и софтуер за производство на шахти и профили. Благодарение на увеличената производствена скорост и възможността за работа на принтера 24/7, е възможно обработването на повече поръчки за по-кратък период от време. И по този начин оптимизиране на времето за доставка до клиента.
Прецизността на 3D печата позволява производителност 1:1 със зададения проект, при това с гладка вътрешна повърхност, което подобрява цялостното качество на продукта и намалява нуждата от поддръжка.
В момента Pipelife използва няколко автоматизирани 3D принтера, като един от тях се намира във фабриката на Pipelife във Ботевград.
„3D принтерът ни осигурява спокойствие, като ускорява и автоматизира производството на изработени по поръчка елементи за ревизионни шахти. Нашите 3D принтирани продукти се отличават с висока надеждност при експлоатация и оптимизирана хидравлика – характеристики, които са от съществено значение за нашите клиенти“, споделя Станимир Георгиев, продуктов мениджър инфраструктурни системи в Пайплайф България.
Европейската подземна инфраструктура все по-силно се нуждае от модернизация, тласкана от по-строги нормативни изисквания и нарастващи очаквания за експлоатационни показатели, надеждност и безопасност. В този контекст шахтите за битова и дъждовна канализация са много повече от обикновени точки за достъп: те са се превърнали в ключови експлоатационни активи, които позволяват инспекция, почистване, поддръжка, рехабилитация и дългосрочно управление на канализационните мрежи.
Напредъкът в термопластичните технологии води до промяна в дизайна и функционалните характеристики на шахтите, предлагайки по-добра устойчивост на корозия, подобрени хидравлични свойства, дълготрайност, водоплътност и ефективност при монтаж. С развитието на канализационните мрежи тези решения играят важна роля за изграждането на по-устойчива, надеждна и подготвена за бъдещето подземна инфраструктура, казва Банерт:
" Pipelife е в отлична позиция да подкрепи модернизацията на канализационната инфраструктура с иновативни и високотехнологични решения. Нашата система от ревизионни и инспекционни шахти PRO е неделима част от това предложение, осигурявайки надеждно и гъвкаво решение за съвременните инфраструктурни нужди."
1. КАКВО ПРИЧИНЯВА МИРИЗМИТЕ ОТ КАНАЛИЗАЦИОННИ ШАХТИ?
Миризми от канализационни шахти се причиняват от растежа на сулфат-редуциращи бактерии, които произвеждат сероводород (H₂S) при анаеробни условия. Образуването и освобождаването на H₂S се влияят от фактори като време за задържане на отпадни води, температура, pH, условия на потока и съдържание на органична материя. Проблемът е по-често срещан в компрометирани участъци, засегнати от запушвания и недостатъчен поток на отпадъчните води.
Почистването под високо налягане може да помогне за изчистване на натрупаната органична материя и възстановяване на потока на отпадъчните води. Повтарящите се миризми обикновено изискват възстановяване на компрометирани участъци, за да се подобри потокът и да се намали появата на канализационни газове.
2. КАК ДА ПОЧИСТИМ КАНАЛИЗАЦИОННИ ШАХТИ?
Струята с вода под високо налягане е най-ефективният метод за отстраняване на натрупани твърди частици. Опитът в индустрията показва, че по-големи обеми вода при по-ниски налягания могат да почистят битовите и дъждовните канализационни клонове по-ефективно в сравнение с високонапорни системи с по-нисък дебит.
Препоръчителните диапазони за почистване под налягане за термопластичните шахти и тръби на Pipelife са:
3. КАК ДА ИЗБЕРА КАПАК НА ШАХТА ЗА БИТОВА КАНАЛИЗАЦИя?
Класовете на капаците се определят спрямо теглото им и статичната товароносимост, следвайки стандарта EN 124, и варират от A15 до F900:
Pipelife предлага услуги по проектиране и спецификация на шахти и мрежи, включително подходящ избор на класове капаци.
4. ЗАЩО КАПАЦИТЕ НА КАНАЛИЗАЦИОННИТЕ ШАХТИ СА КРЪГЛИ?
Капаците на шахтите са кръгли основно поради съображения за безопасност — кръгъл капак не може да се промъкне през отвора си и няма слаби места или ъгли, които да са по-податливи на удари от трафика. Кръглата форма също прави капаците на шахтите лесни за преместване, като се изтъркулват настрани при необходима поддръжка.
5. КАКВО Е PP-B?
PP-B (полипропиленов блоков кополимер) е висококачествен термопластичен материал, произведен чрез кополимеризиране на пропилен с етилен, за да се създаде хетерофазна структура с повишена устойчивост на удар.
Шахтите Pipelife PRO и канализационните тръби Pragma са изработени от PP-B поради превъзходната устойчивост на материала на удар, температура и корозия в сравнение с традиционните алтернативи, като бетон.
6. С КАКВИ КАНАЛИЗАЦИОННИ ТРЪБИ СА СЪВМЕСТИМИ ШАХТИТЕ PIPELIFE PRO?
В идеалния случай PRO шахтите се комбинират с PP-B и PVC, PP тръбни системи. Преходни фитинги са налични за случаи, когато PRO системата е свързана към канализационна мрежа, изработена от други материали.
7. ПОДХОДЯЩИ ЛИ СА ШАХТИТЕ PIPELIFE PRO СЪЩО ЗА ДЪЖДОВНИ СИСТЕМИ?
Да, серията Pipelife PRO се използва широко в комбинирани канализационни и отделни дъждовни системи. За дъждовните системи портфолиото включва и шахти за утаяване, които осигуряват предварително пречистване чрез улавяне на пясък, суспендирани вещества и други частици.
Освен това Pipelife предлага услуги по проектиране на решения за дъждовни води в съответствие с европейските и националните регулации, за да постигне максимален капацитет на системата и да предотврати рискове от преливане и наводнения.
8. PIPELIFE ОСИГУРЯВА ЛИ КАПАЦИТЕ и решетките НА ШАХТИТЕ?
Да, портфолиото на Pipelife включва широка гама от композитни и чугунени капаци и решетки в класове A15-D400.
Композитните капаци предлагат лека, устойчива на корозия алтернатива на чугун, като същевременно осигуряват лесен монтаж, добра издръжливост и плътно прилягане, което помага да се минимизира навлизането на дъждовна вода и излизането на миризми.