История лондонской канализации

Часть II

Mary Gayman

Очистка системы канализации и водостоков Лондона

После того как была принята концепция использования воды в качестве среды, уносящей нечистоты, лондонская Комиссия по Стокам приняла решение проложить по всему городу большие сточные коллекторы яйцеобразного сечения, в которые входили бы индивидуальные сточные трубы от жилых и общественных зданий.

В результате многочисленных исследований стало ясно, что "гладкость" внутренней поверхности труб является критическим фактором, определяющим нормальное движение стоков по трубам. Глазированные изнутри глиняные трубы были признаны наилучшими по сравнению с другими материалами. Комиссия утверждала, что при правильной прокладке с надлежащим уклоном при условии качественного выполнения работ "использование глазированных глиняных труб обеспечивает успешную работу системы". К 1847 году в докладах Комиссии отмечается, что за неделю прокладывается от 10 до 11 миль глиняных труб, что составит 2 600 миль за год.

"Три четверти всех засоров на сточных трубах от жилых домов произошли по причине неправильной прокладки труб, неверно выбранной глубины, наличия обратных уклонов. При прокладке во многих случаях создавались препятствия для перемещения стоков, и хотя это и было очевидной причиной засоров, такие случаи использовались, чтобы опрочить основной принцип канализации".

Доктор Дэлби, врач, составляющий доклады для Комиссии, сообщал, что "засор труб был возможной причиной трех случаев тифа в одном из домовладений".

Утверждалось, что "для домовладельцев будет менее накладно вносить ежегодную плату за новую систему канализации, чем ежемесячно подвергаться риску засоров и испытывать все неудобства, связанные с утечкой нечистот под дом и угрозой размыва фундаментов и стен".

Проблема создания общегородской канализации стала актуальной после эпидемии холеры в 1849 году. Паника среди населения привела к тому, что "все запасы труб в гончарных мастерских были раскуплены начисто".

В течение этого периода изготовление и прокладка труб "выполнялись без должной тщательности, трубы наспех приобретались и поспешно прокладывались людьми, совершенно неосведомленными об основах работы канализационной системы", что порождало сомнения в правильности принятой схемы. Комиссия сочла необходимым взять на себя руководство работой по массовой замене выгребных ям канализационными трубами.

Неграмотное проектирование и некачественное выполнение работ приводили к многочисленным ошибкам и необходимости раскопок из-за возникающих засоров. В большинстве домовладений канализационный выпуск был у задней стены дома, труба проходила под всем зданием к коллектору, проложенному по улице.

Изучение таких конструкций показало, что "вредное, зловонное вещество транспортировалось под домом вместо того, чтобы быть немедленно отведенным в сторону; возникновение засоров связано с увеличением внутренней поверхности трения и уменьшением перепадов высоты по ходу сточных труб".

"При такой неграмотной и непрофессиональной прокладке труб для устранения возникшего засора часто бывает необходимо вскрывать пол как в задних, так и в передних комнатах, а также раскапывать мостовые, чтобы подойти к центральному уличному коллектору. Эти работы связаны со значительными неудобствами и обременительными расходами".

Иногда газы из центрального коллектора проникали в дома. Врачи, навещающие пациентов, сообщали об "отвратительных запахах и чрезвычайной загрязненности воздуха в жилых домах". Эти "миазмы" были названы источником эпидемий тифа и холеры, "продолжающих уносить жизни обитателей города".

Тем временем, главные уличные коллекторы постепенно заменялись новыми, сделанными из кирпича и имевшими в сечении яйцеобразную форму.

Вода как средство очистки

Опыт мытья улиц с помощью пожарных шлангов показал, что струей под напором из шланга можно промывать поверхность улиц, водосточные отверстия и сточные трубы. При демонстрации высоконапорных шлангов пожарник поливал стены домов, "чтобы отмыть пятна, оставляемые нечистотами".

Мэр Лондона приказал направить струю воды на мостовую, заваленную конским навозом, чтобы посмотреть, насколько эффективно можно очистить таким образом поверхность, вымощенную булыжником.

Поскольку в сточном коллекторе находились нечистоты из выгребных ям, конский навоз и мусор, сметаемый с мостовой, с отверстий в коллекторах были сняты решетки и туда были направлены струи воды из пожарных шлангов.

Члены Комиссии были поражены, увидев улицы и дома и сточные трубы такими чистыми и поспешили направить в Комиссию восторженный доклад о новом поразительном достижении.

"Присутствовали Мэр, Городской регент и многие другие влиятельные особы. Шланг был кожаным, диаметром 3 дюйма и длиной около 60 ярдов, с насадкой диаметром 1/4 дюйма. Поверхность, которую можно обрабатывать из такого шланга, составляет 20-24 фута в ширину и 150 ярдов в длину. В течение 5 минут эта поверхность стала чистой, как пол в комнате".

"Поверхность резервуара по отношению к уровню разбора воды находилась на высоте 350 футов и на удалении 2 557 ярдов. Время, требуемое для промывки, и ее эффективность, разумеется, зависят от количества и напора воды".

Все усилия были направлены на то, чтобы определить стоимость "смывной уборки" по сравнению с подметанием, соскребанием, перелопачиванием и вывозом слежавшегося навоза и других уличных отбросов. Было доказано, что смыв намного дешевле.

"Вполне очевидно, что экономия времени и трудозатрат - это важный фактор, который повлияет на общественные расходы по уборке улиц с использованием воды".

Инженеры Комиссии также подсчитали потери напора воды на выходе из сопла в зависимости от длины шланга (в фунтах на один фут длины). Операторы поливочных машин и в наше время обязаны поддерживать напор при удлинении шланга. Чем длиннее шланг, тем больший напор необходим для эффективного смыва.

Критический размер коллектора, обеспечивающий беспрепятственное течение сточной жидкости

Для определения оптимального размера коллекторов были выполнены гидравлические расчеты течения стоков. В итоге был принят стандарт диаметра труб для ответвлений - 3 дюйма, для промежуточных участков - 9 дюймов, для главных коллекторов наиболее эффективным решением считали площадь поперечного сечения, в 75 раз превышающую сечение концевых участков и в 8-13 раз - сечение промежуточных участков.

Проектирование сборных коллекторов с яйцеобразной формой поперечного сечения, по-видимому, было следствием V-образной формы существующих сточных канав, со временем перекрытых арочным кирпичным сводом. В ходе дальнейших исследований обсуждались преимущества и недостатки яйцеобразной формы сечения коллекторов.

Впоследствии опытным путем было определено оптимальное соотношение размеров канализационных труб, при этом размер 3 дюйма для ответвлений по-прежнему принят в Великобритании и в большинстве районов Канады. Интересно отметить, что сантехнический стандарт Калифорнии в настоящее время предписывает размер ответвлений 3 дюйма для новых домов с целью компенсации малых расходов воды в экономичных смывных устройствах.

Расход воды как определяющий фактор при расчете нагрузки на систему канализации

Перепись 1841 года показала, что в Великобритании имеется 270 000 домовладений. Основываясь на этих данных, инженеры Комиссии провели нижеописанное обсуждение использования воды для канализационных нужд.

"Теперь, если к каждому дому будет подведена труба диаметром не менее 9 дюймов, как рекомендуете Вы и другие архитекторы, получается, что потоки, заполняющие все эти трубы, в совокупности составят реку шириной 1 132 фута и глубиной 105 футов… Так?"

"Потребление воды для всей страны определяется, исходя из 125 галлонов на домовладение (25 галлонов на человека, число проживающих - 5), при этом размер водоподводящих тоннелей или акведуков будет пропорционален числу домов, в сумме это составит, скажем, одну четверть от Вашей оценки".

"Определив размер водоподводящих трубопроводов, можно предположить, что размер сточных труб для смыва тем же количеством воды не должен существенно его превышать, при наличии достаточных уклонов".

"Утверждается, что чем менее диаметр трубы, тем меньше вероятность накопления осадка. Каково Ваше мнение по этому вопросу?"

"Мое мнение таково: я беру пример смывной раковины и кухарки, сливающей туда все подряд; если все отходы попадут в трубу диаметром 4 дюйма, она будет полностью забита, однако, в трубу диаметром 9 дюймов капустная кочерыжка пройдет свободно и будет там лежать и разлагаться".

"Таким образом, господин председатель, единственный довод в пользу диаметра труб 9 дюймов - предотвращение засоров; недостатки большого диаметра, связанные с медленным течением, будут неизбежно проявляться".

Дискуссии, касающиеся смыва и самотека сточных жидкостей привели к бесчисленным исследованиям расхода воды, необходимого для уноса твердых отходов. Все согласились с тем, что сечение канала широкой плоской формы (подобное руслу равнинной реки) будет способствовать накоплению осадка, в то время как течение такого же количества воды в узких каналах позволит его смывать. В первом случае на дне будет скапливаться ил и песок, во втором случае почти наверняка этого не произойдет.

Каналы яйцеобразного сечения будут эффективны для ливневой канализации и в то же время позволят обеспечивать самоочистку при небольшом расходе воды.

Продолжение следует.

Перепечатано из журнала "Cleaner" с разрешения автора и "COLE Publishing", Three Lakes, Wisconsin, USA.

Перевод с английского О. П. Булычевой.

Воспроизведение рисунков В. Марфич.