Systemy kanalizacyjne czy też krócej „kanalizacja”, jako system rur i kolektorów, których zadaniem jest odprowadzanie ścieków deszczowych lub sanitarnych, dzieli się na kanalizację pełną oraz częściową. W największym stopniu zewnętrzna sieć kanalizacyjna działa grawitacyjnie. W mniejszym stopniu stosowane są układy nadciśnieniowe lub podciśnieniowe.
Kanalizacja pełna
Kanalizacja pełna stosowana jest do odprowadzania wszystkich rodzajów ścieków. Dodatkowo, w zależności od rodzaju ścieków, wyróżniona zostaje kanalizacja ogólnospławna, kanalizacja rozdzielcza, kanalizacja półrozdzielcza.
W kanalizacji ogólnospławnej wszystkie ścieki odprowadzane są jednym, wspólnym kanałem. W okresie suchym i bezdeszczowym odbierane są ścieki sanitarne i przemysłowe, a w okresie mokrym i deszczowym dodatkowo jeszcze ścieki opadowe. Ze względów ekonomicznych, kanalizacja ogólnospławna jest najtańszym sposobem odprowadzania ścieków sanitarnych (bytowo-gospodarczych i przemysłowych) deszczowych (opadowe i roztopowe).
W kanalizacji rozdzielczej osobną instalacją odprowadzane są ścieki sanitarne, a osobną pozostałość po opadach i roztopach. Ścieki opadowe zostają oczyszczone z zanieczyszczeń ropopochodnych, a następnie dostarczone do zbiornika wód powierzchniowych.
Specyfika kanalizacji półrozdzielczej polega na odprowadzaniu ścieków bytowych oraz deszczowych dwoma instalacjami, lecz obie sieci współdziałają ze sobą. Ścieki pochodzące z opadów, roztopów oraz z oczyszczania ulic odbierane są przez separatory w kanałach deszczowych, gdzie po oczyszczeniu przepływają do kanalizacji sanitarnej. Kanalizacja półrozdzielcza jest rozwiązaniem kosztowym, jednak najbardziej pożądanym, ponieważ łącznie odprowadza każdy rodzaj ścieków, przy czym nie zanieczyszcza odbiornika chemikaliami znajdującymi się w ściekach opadowych.
Kanalizacja częściowa
Kanalizacja częściowa stosowana jest głównie do odprowadzania ścieków bytowych i przemysłowych, jednak możliwy jest odbiór tylko ścieków opadowych (na wybranym terenie). Takie rozwiązanie stosowane jest najczęściej w rejonie charakteryzującym się niskim poziomem wód gruntowych oraz z luźną zabudową mieszkaniową. W tym wypadku odbiór ścieków opadowych nie jest obligatoryjny, które w takiej sytuacji wsiąkają w grunt. Systemy kanalizacyjne częściowe dzielą się na kanalizację rozdzielczą lub półrozdzielczą.
Systemy kanalizacji w Polsce
Obecne najczęściej spotykanymi systemami ściekowymi w Polsce są instalacje kanalizacji rozdzielczej. Historycznie najpopularniejszą siecią była kanalizacja ogólnospławna, w której pomijano ilość zanieczyszczeń dostarczanych do odbiornika wód. Z racji na coraz większą świadomość ochrony środowiska oraz dbanie o jakość wody, rezygnuje się z budowania instalacji tego typu, na rzecz bardziej ekologicznych i bardziej wydajnych systemów kanalizacyjnych.
Zarówno istniejące już sieci kanalizacyjne, jak i te dopiero powstające najczęściej zaliczane są do układów pracujących w sposób grawitacyjny. W mniejszym stopniu przepływ ścieków wymuszany jest podciśnieniowo lub nadciśnieniowo. Grawitacyjny przepływ ścieków, zwany kanalizacją konwencjonalną, może zostać wybudowany w systemie kanalizacji ogólnospławnej, rozdzielczej, półrozdzielczej oraz w systemie mieszanym. W kanalizacji niekonwencjonalnej stosuje się mechaniczne wymuszenie przepływu ścieków – systemy znane jako kanalizacja nadciśnieniowa bądź kanalizacja podciśnieniowa.
Kanalizacja konwencjonalna
Kanalizacja grawitacyjna jest systemem najmniej awaryjnym, a przez co instalacją o niskich kosztach eksploatacyjnych. W systemie tym ścieki spływają samoistnie pod wpływem własnego ciężaru. Aby kanalizacja konwencjonalna działała sprawnie, koniecznością jest położenie całej instalacji wraz ze spadkiem. Wadą systemu grawitacyjnego jest brak możliwości odprowadzania ścieków z pomieszczeń położonych poniżej przykanalika – na przykład piwnic czy innych pomieszczeń znajdujących się pod ziemią.
Kanalizacja grawitacyjna najlepiej sprawdza się na terenach miejskich o gęstej zabudowie mieszkaniowej oraz o dużej produkcji ścieków.
W przypadku terenów wiejskich, gdzie istnieje duże zróżnicowanie terenu, a także mniejsza ilość ścieków, najlepszym zastosowaniem jest kanalizacja konwencjonalna grawitacyjno-pompowa. W przypadku konieczności transportu ścieków na duże odległości na instalacji montowane są przepompownie ścieków.
O przepompowniach ścieków obszernie piszemy w artykule: „Przepompownia ścieków – zasada działania, ceny [2018]”
Niekonwencjonalne systemy kanalizacyjne
Kanalizacja niekonwencjonalna stosowana jest jako alternatywa kanalizacji grawitacyjnej. Kanalizacja nadciśnieniowa lub podciśnieniowa stosowana jest w sytuacji:
- wysokich wód gruntowych,
- rozproszona zabudowa,
- duże różnice w wysokościach terenu oraz skaliste podłoże,
- niekorzystny spadek,
- obszary zamieszkałe okresowo, np. obozowiska.
Mechaniczne wymuszenie różnicy ciśnień, które generuje przepływ ścieków, powoduje konieczność ciągłego dostarczania energii elektrycznej. Z tego powodu niekonwencjonalne systemy kanalizacyjne są droższe w utrzymaniu oraz bardziej wymagające podczas eksploatacji (regularne przeglądy serwisowe, awaria elementów mechanicznych).
Temat kosztów eksploatacyjnych przepompowni ścieków rozwijamy w osobnym artykule pt: „Przepompownie ścieków sanitarnych i ich koszty eksploatacyjne”.
Duża zaletą instalacji nadciśnieniowych oraz podciśnieniowych jest szczelność systemów. Prawidłowo działające instalacje nie dopuszczają do eksfiltracji (przenikaniu ścieków do podłoża, wód podziemnych) oraz do infiltracji (napływ wód podziemnych do kanalizacji).
Instalacja nadciśnieniowa
Przepływ ścieków wymuszany jest przez pracę zatapialnych pomp, które wywołują nadciśnienie. Wewnętrzna sieć kanalizacyjna nie różni się budową dla kanalizacji nadciśnieniowej, jak i grawitacyjnej. Na początkowym etapie ścieki spływają grawitacyjnie do zbiorników, skąd hydraulicznie (za pomocą rozdrabniających pomp) bądź pneumatycznie (za pomocą wytłaczania sprężonym powietrzem) tłoczone zostają do kolektora sanitarnego znajdującego się wyżej od instalacji lub do oczyszczalni ścieków. Podczas eksploatacji kanalizacji nadciśnieniowej znacznym problemem jest zapychanie się pomp poprzez włókniste tekstylia czy środki higieny osobistej. Rozwiązaniem jest montaż osadników z kratami, w celu wyłapania dużych zanieczyszczeń.
Instalacja podciśnieniowa
Instalacja podciśnieniowa działa dzięki wytworzeniu przez pompy niższego ciśnienia niż ciśnienie atmosferyczne. Rozróżniając kanalizację próżniową, należy dokonać podziału na instalacje jedno- i dwuprzewodową. Układ dwuprzewodowy osobno odprowadza ścieki wytworzone podczas higieny (ścieki z wanien, zlewozmywaków itp.), a osobno ścieki fekalne (WC). Taki system ma największe zastosowanie w budowlach i obiektach o utrudnionym dostępie do wody i odbioru ścieków (np. na statkach, w pociągach). Odbiór zanieczyszczeń z toalety następuje poprzez opróżnienie (zassanie) zaworu podciśnieniowo, a następnie misa zostaje tylko przepłukana wodą.
Podsumowanie
Kanalizacja grawitacyjna stanowi obecnie najpowszechniejszy sposób transportowania ścieków bytowych i przemysłowych. O wyborze danego rodzaju instalacji kanalizacyjnej powinny decydować takie czynniki, jak:
- warunki urbanistyczne (gęstość zaludnienia, zabudowa mieszkaniowa itp.),
- warunki geograficzne (spadek terenu, rodzaj gruntu, zasobność wód),
- warunki wodno-sanitarne (wielkość zbiornika wodnego, ryzyko podtapiania ulic).
