KANALİZASYON SİSTEMLERİ

Transkript

1 B Ö L Ü M 6 KANALİZASYON SİSTEMLERİ Su temini tesisleri ile yerleşim merkezlerine dağıtılan sular çeşitli şekillerde kullanıldıktan sonra başka bir sistemle uzaklaştırılır. Meskun bölgelere düşey yağış suları da yağmur suyu kanal sistemi ile toplanarak uzaklaştırılır. Kullanılmış sular ve yağmur suları kanallarda toplandıktan sonra çevreye zarar vermeyecek şekilde arıtılmaları gerekmektedir. Alıcı ortam Kanalizasyon sistemlerinde bazen kullanılmış sular ve yağmur suları bir kanal içinde beraberce toplanır (birleşik sistem), bazen de yağmur suları ayrı bir kanal ağında,kullanılmış sular ayrı bir kanal ağında toplanır (ayrık sistem) 1

2 Kaynak itibariyle kanallara gelen kullanılmış sular: 1. Evlerden gelen kullanılmış sular, 2. Sanayi tesislerinden gelen kullanılmış sular, 3. Meskun bölgeden gelen yağış suları, 4. Sızıntı suları, olmak üzere dört grupta incelenir. Evden gelen kullanılmış sular: Bu sular şehir içme suyu şebekesiyle evlere verilen temiz suların çeşitli şekillerde kullanıldıktan sonra aldıkları şekildir. İçerisinde bol miktarda organik madde, sabun, deterjan atıkları, kağıt parçaları ve mutfak artıkları içerir. Bu suların içindeki maddeler zamanla ayrışacak niteliktedir. Ayrışma esnasında kötü kokular etrafa yayılır. Ayrıca evlerden gelen kullanılmış sular patojen bakterileri de içerir. Bunlardan dolayı bu sular hiç bekletilmeden ve tekniğine uygun bir şekilde uzaklaştırılmalıdır Sanayi tesislerinden gelen sular: Bu suların özelliği meydana geldiği sanayi tipine bağlıdır. Alıcı ortamlara doğrudan verilebilecek kadar temiz olanların yanında, belediye kanallarına ve tasfiye tesislerine verilemeyecek derecede kirli olanları vardır. Sanayi tesislerinden gelen asitli sular; sıcak (ekseri 40 o C 50 o C den fazla) sular; benzin, benzol ve gazolin gibi maddeleri içeren sular; fenol, siyanür ve arsenik gibi zehirli kimyasal madde ihtiva eden sular belediye kanallarına doğrudan bağlanamazlar. 2

3 Yağış suları: Binaların çatılarından, caddelerden, bahçe ve parklardan gelen yağmur sularıdır. Bu sular toz, toprak, kum ve çakıl gibi inorganik maddelerle, yaprak, süprüntü ve çöp artıkları gibi organik maddeleri ihtiva ederler. Sokakları temiz olmayan yerleşim merkezlerinde ilk düşen yağmurlardan sonra oluşan yağış suları alıcı sular için zaman zaman tehlikeli olabilir; dikkatli olunması gerekir Sızıntı suları: Yer altında kanalların bağlantı yerlerinde kanallara sızan sular özellik itibarı ile genel olarak temizdir. Bölgedeki zemin ve yer altı suyunun durumuna göre kanal debisinin hesabında miktar olarak göz önünde tutulur. Bir yerleşim merkezindeki kullanılmış suları, sanayi sularını ve yağış sularını toplayan kanal şebekesinin: 1. Ayrıcı (ayrık) sistem, 2. Birleşik sistem, 3. Karışık sistem olmak üzere üç sistemden birinde teşkil edilmesi mümkündür. Ayrık sistem: Bu sistemde evde ve bazı sanayi tesislerinde kullanılan suları toplamak üzere bir, yağış sularını toplamak üzere de bir tane olmak üzere iki ayrı kanal şebekesi yapılır. Son 50 yıldan beri bu sistem tavsiye edilmektedir. Bu itibarla yeni kurulan şehirler ile kanal şebekesi yeni inşa edilmiş yerleşim merkezlerinde bu sisteme daha çok rastlanır. 3

4 Birleşik sistem: Bu sistemde kullanılmış suları ve yağış sularını toplayan tek bir kanal şebekesi yapılır. Bilhassa esli şehirlerde bu sistem yaygındır. Genellikle yağmur sulrı için inşa edilmiş olan kanallara, kullanılmış suların bağlanması sonucu ortaya çıkmıştır. Bununla beraber bazı şartlar altında bugün dahi birleşik sistem tercih edilebilir. Karışık sistem: Eski ve büyük şehirlerin bazı bölgelerinde birleşik sistem, bazı bölgelerinde ise ayrık sistem kanal şebekesi inşa edilebilir. Böyle sistemlere karışık kanalşebekesi adı verilir Birleşik Sistem Mahzurları: 1. Birleşik sistemin çok önemli bir mahzuru, su kirlenmesine sebep olmasıdır. Birleşik sistem, eski şehirlerin büyük çaplı yağmur kanallarına atık suların verilmesi suretiyle, tarihi gelişim içinde ortaya çıkmıştır. Yani bu eski beldelerin kanalizasyonları birleşik sistemde yapılmıştır. 2. Debinin geniş bir aralık içinde değişmesi, kurak havalarda taban çökelmelerine sebep olur. Yani su hızını, minimum üstünde tutmak mümkün olmaz. Bilhassa ters sifonların projelendirilmesinde aynı sebeple büyük güçlük vardır. Zira burada basınçlı bir akım mevcuttur ve tıkanma tehlikesi çok büyüktür. Birden fazla sayıda boru döşeyerek hız değişimi kısmen önlenebilir. 4

5 3. Ana toplama kanallarının tasfiye tesisine getirdiği fazla miktarda suların tasfiye ve pompaj masrafları büyüktür. 4. Birleşik sistem kanalların yağmurlar sırasında zaman zaman geri tepmesi ve yağış sularından ziyade bunlarla karışmış atıksuların, rahatsız edici durumlar ortaya çıkarması söz konusudur. Etrafında parklar ve diğer dinlenme yerleri yapılabilecek olan birçok küçük akarsular, birleşik kanalizasyon sistemlerinin kullanılması dolayısıyla zamanla açıkta akan atık su kanalları halini almışlardır Birleşik Sistemin Üstünlükleri ve Sistem Seçimi Birleşik sistemin önemli bir üstünlüğü, her sokakta sadece bir kanalın mevcut olması sebebiyle inşaatın daha ucuza çıkmasıdır. Buna karşılık ayrık sistemde her sokağa bir atıksu kanalı, bir de yağmur suyu kanalı inşa etmek gerekir ve sistem pahalıya mal olur. Fakat arazi eğiminin müsait olduğu yerlerde, yağmur sularının akıtılması kolay olduğundan, bir çok caddeye yağmur suyu kanalı inşa edilmeyebilir ve sadece çukur yerlerin drenajı ile yetinilebilir. Bu takdirde ayrık sistemin ekonomik bakımdan mahzuru ortadan kalkar. Kanallara Verilecek En kesitin Seçimi Normal olarak kanallara dairesel kesit verilir. Daireden farklı bir kesit kullanılması ancak teknik ve ekonomik sebeplerden olur. Birleşik sistem kanallarında minimum ve maksimum debi arasında büyük fark vardır. Kurak havalarda kanalda yeterli hız sağlamak için, kanalın alt kısmı sivri olan ve küçük debileri yeterli bir su yüksekliği ile iletebilen enkesitler yapılmıştır. Yumurta enkesit bu düşüncelerin sonucudur. Aslında yumurta şekilli kesitler dairesel iki kanalın bir araya gelmesinden oluşurlar. Aşağıdaki kanala atıksu kanalı, yukarıdakine yağmur suyu kanalı gözüyle bakılabilir. 5

6 Ancak çok büyük debilerin böyle bir kesitle iletilmesi halinde profil yüksekliğinin büyük çıkması sebebiyle hendek derinliği çok fazla olur ve civardaki binaların temellerine zarar verilebilir. Ayrıca büyük kot kaybı meydana gelebilir. Yani düz yerlerde bu profil ekonomik olmayabilir (Terfi masraflarını arttırır veya kazı hacmi fazla çıkar). Bu durumda tabanında bir su arkı bulunan açık ağız enkesitler kullanılır. Kurak hava debisi tabandaki arkta yeteri bir hız ve derinlikte akara. Kanal yüksekliğinin daha da sınırlandırılması mecburiyeti varsa, dikdörtgen enkesitler kullanılır. Bu üstünlüğüne karşılık, dikdörtgen enkesitler, dış yüklere karşı dayanıksızdır. At nalı enkesitler ise, dikdörtgen enkesitin bu mahzurunu ortadan kaldırır ve makul bir su yüksekliği ile büyük debilerin iletilmesine imkan verirler. Yani atnalı enkesitler, açık ağız enkesitlerle dikdörtgen enkesitler arasında yer alırlar. Bunlar, açık ağız enkesitlerle dikdörtgen enkesitler arasında her ikisinin faydalarını üzerinde toplamış, mahzurlu taraflarını ortadan kaldırmış bir enkesit tipini temsil eder. 6

7 KULLANıLMıŞ SU MİKTARı Kullanılmış su miktarı yerleşim alanına dağıtılan su kullanıldıktan sonra atık su haline gelir ve bir kanal ağı ile toplanır.kullanılmış su şebekesi evlerden,endüstri ve sanayi kuruluşlarından gelen pis sular ile zeminden sızan yer altı sularını taşır. Bu nedenle kullanılmış suyun miktarı yerleşim alanının nüfusuna ticaret ve endüstride kullanılan suya, yer altı su seviyesine bağlıdır.yerleşim bölgelerine verilen suyun belirli bir kısmı kullanılmış su olarak kanalizasyona geri döner.evsel atık su miktarının yaklaşık olarak %65-80 ni o alana verilen içme suyu şebekesinden gelen sulardan oluşur.bu nedenle yerleşim bölgesine verilen su miktarı biliniyorsa kolaylıkla atık su miktarı hesaplanabilir. Endüstri tesislerinin bir çoğu kullanma suyunu kendi imkanlarıyla temin ederler ve atık sularını kanalizasyon şebekesiyle uzaklaştırırlar.bu oranın dışında kalan su bahçe sulama,araba yıkama ve cadde temizliği gibi pis su kanallarına girmeyen işlerde kullanılır. Büyük şehirlerde içme suyu geri dönüşüm oranı =% Bahçeli seyrek yerleşim bölgesi geri dönüşüm oranı =%60-90 Özel durumların dışında emniyetli tarafta kalmak için dağıtılan suyun tamamının kanalizasyona ulaştığı kabul edilir ve =1 alınır. Bir günde dağıtılan suyun daha kısa zaman aralığında kanalizasyona döneceği β katsayısı ile tanımlanır. β(suyun geri dönüşüm katsayısı) nüfusa bağlı olarak β=24/m Ng gelecekteki nüfüs; Ng<20000 için 20000<Ng< için Ng> için m=8-10 saat m=10-12 saat m=14-16 saat İller bankası şartnamesine göre 24 saatte dağıtılan suyun m=12 saatte döneceği kabul edilir. Dolayısıyla β=24/12 = 2 olarak hesaplarda kullanılır. Kentin ihtiyacı olan su miktarı iletim debisi(q ile )kanalizasyon sisteminin boyutlandırılmasında esas olacak debidir. Yani yerleşim bölgesindeki Q kul (kullanılmış su debisi) Q kul =α.β.q ile 7

8 KANALİZASYON ŞEBEKESİNİN ÖZELLİKLERİ Atık su kanallarında dibe çöken organik maddelerin çürümesini kontrol altına almak için çökelmeyi önleyen hızlara gerek vardır İller bankası talimatnamesinde bu değer v=0.5m/sn olarak alınmaktadır. Alışıla gelmiş olmayan çok düz yerler hariç pis su kanalları yeteri kadar dolu akarken bu hız şartları sağlayacak şekilde kanallara eğim verilir. Bununla beraber bazı katı maddeler kanal cidarına yapışır kontrol ve bakım için yeteri derecede büyük olmayan kanaların içine girilebilmesi gerekir. İçine girmek için yeteri derecede büyük olmayan kanaların tüm birleşim noktaları ile eğim ve yön değişim yerlerinde bu amaçlar için bacalar bırakılabilir. Ayrık sistem pis su kanaları için min çap D=20cm Ayrık sistem yağmur suyu kanalları için min çap D=30cm Birleşik sistem kanallarında D=30cm alınır. Ev bağlantıları D=15cm olarak teşkil edilir. Küçük çaplı borular greseramik, PVC büyük çaplı borular prefabrik beton kullanılarak oluşturulur. MUAYENE BACALARı Muayene bacaları sokakların kavşak yerlerinde, akım yönü değiştiğinde, kot değişikliklerinde, büyük meyil değişikliklerinde ve iki baca arasındaki uzunluk çapa göre belli değerleri aştığında inşaa edilir. Akımın kontrol edilmesinde kanal içerisinde akan kirli suyun aerobik (hava ile temasta) şartlarda kalması için gereken havayı (oksijen) sağlar ve tıkanan kanalların açılması olanağı verir. Çapa bağlı olarak müsaade edilen maksimum baca ara mesafeleri ÇAP MAKSİMUM BACA ARA MESAFELERİ cm 50m cm 70m cm 90m 140 cm den büyük m 8

9 MECRA İÇ SıRT DERİNLİKLERİ Mecra iç sırt derinlikleri zeminle boru üstü arasındaki toprak dolgusunun kalınlığıdır. Mecraların zemin içindeki derinlikleri yerel iklim şartlarına, bodrum derinliklerine ve daha önce yapılmış olan içme suyu yağmur, su, havagazı, elektrik ve PTT tesislerinin derinliklerine bağlı olarak belirlenir. İçme suyu borusu ile kanalizasyon borusu arasında en az 30cm kot farkı bulunmalıdır. Eğer bu tesisler yoksa ve yapılmayacaksa en az derinlik 1 metre eğer yapılacaksa en az 1.50 metre olmalıdır. zemin İç sırt derinlik Mecra koruma betonu Mecra temeli Boru kırılmalarını önlemek için yükü geniş bir yüzeye yaymak gerekir. Bu amaçla hendek tabanı 90 derece bir merkez açısını görecek şekilde çukurlaştırılır. Eklerin bulunduğu yerde hendek tabanı ayrıca 10-15cm derinleştirilmelidir. Çürük zeminlerde boru beton gömlek içine alınır. 9

10 Sert zeminlerde (kayada) boruların sivri zemin çıkıntıları üzerine oturmasını, böylece gerilme yığılmasını önlemek için hendek tabanına kum çakıl tabakası serilmeli ve boru bunun üzerine oturtulmalıdır. Islak zeminlerde yer altı su seviyesini kanal tabanının altına indirmek için dren boruları döşenmelidir veya geçirimsiz eklerle teşkil edilmiş borular döşenmelidir (PVC gibi) MAX VE MİN AKIŞ HIZLARI VE EĞİMLER Kanallarda çökelme olmaması için akış hızının m/sn değerinden büyük olması istenir. Maksimum akış hızı iller bankasınca 2 ile 2.5 m/sn olarak belirlenmiştir. Büyük hızlar borunun aşınmasına ve tahrip olmasına neden olur ve akım yönünün değiştiği yerlerde büyük itki kuvvetleri oluşturduğu için istenmezler. Mecralar Asgari meyil Azami meyil Normal İstisnai Ev bağlantıları θ15cm 1/100 1/15 1/7 1/50 En müsait meyil Başlangıç mecraları θ /300 1/15 1/7 1/50-1/150 Tali mecralar θ /500 1/25 1/15 1/100-1/200 Ana mecralar θ /1000 1/50 1/200-1/500 Ana kolektörde θ /3000 1/75 1/300-1/750 Kanallara verilecek eğimler İller bankası şartnamesinde verilmiştir. Minimum ve maksimum hız ve pis suyun minimum derinlik şartı göz önünde tutularak aşağıdaki eğimler kullanılabilir. 10

11 MİN VE MAX AKIŞ DERİNLİKLERİ Kullanılmış su kanallarında su derinliği en az çapın % 10 u kadar olmalı iller bankası yönetmeliğinde kanallarda suyun azami maksimum h/d=%60 doluluk oranında akıtılmasını uygun görmektedir. Yer altı suyunun bulunmadığı yerlerde kanala yer altı suyunun giremeyeceği ve evlerde kanala yağmur sularının gelmeyeceği bilinen bölgelerde %80 doluluk oranına kadar müsaade edilmektedir. Kanalların yarı doluluk oranı ile boyutlandırılmasının nedenleri: 1-Kullanılmış suların kimyasal özelliklerinden dolayı kanal kapasitesini zamanla azaltması 2-Kullanılmış suların zamanla ayrışarak metan,sülfür gibi tehlikeli gazları oluşturması 3-Yeraltından kanala sızabilen suların varlığı 4-İlerde artacak ihtiyaca cevap verebilmesidir. MAKSİMUM HENDEK DERİNLİĞİ Maksimum hendek derinliği 4m dır. Kazı masraflarından kaçınabilmek için mecraların fazla derine döşenmemesi gerekir. Derinlik artıkça hendeğin yan kenarının durması güçleşir. Ahşap koruyucu iksalar gerekebilir buda masraflıdır. Kanalar derinleştikçe yeraltı suyu sorun olur. hendeğin iki tarafı iksasız yapılmak istenirse,şevler yatıklaştırılır. Hendek genişliği zemin Hendek Derinliği Ek kazı Taban genişliği 11

12 MAKSİMUM DÜŞÜ DERİNLİĞİ Zemin eğiminin büyük olduğu yerlerde düşüler(şüt) yapılarak istenilen şekilde olması sağlanır. Düşüm gerekirse, düşüm yüksekliği 2 m yi geçmemelidir. Zorunlu hallerde 4 m ye kadar artırılabilir. ATIK SU KANALLARININ HİDROLİK HESABI Atık su yağmur suyu ve birleşik sistem kanaları içerisinde serbest yüzeyli akımlar olacak şekilde olacak şekilde projelendirilir. Hesaplamalarda Manning veya Kutter formülleri kullanılır. Manning denklemi; V=1/n. R 2/3.J 1/2 Beton borularda n= Çelik borularda n= Beton kaplamalı borular n= Kutter formülü; 100 R V = R. J m + R m=kutter pürüzlülük katsayısı Boru türleri m Asbestli çimento boru 0,12 Santrifüj ve beton boru 0,20 Diğer beton boru 0,35 KANAL BOY KESİTLERİNİN GEÇİRİLMESİNDE DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR Kanalın döşenmesi anında eğimin belirlenmesinde caddenin eğimi ve bu kanalın başlangıç derinliği büyük önem arz eder. Genelde üç farklı cadde eğimi ile karşılaşılır. 1-Cadde eğiminin minimum kanal eğiminden küçük olduğu durum: Jc<Jmin h=hmin h=hmin Jk=Jmin P Pompa J=Jmin Başlangıçta kanal derinliği minimum derinliğe eşit seçilir.ve kanal minimum eğimle döşenir.kanal derinliği müsaade edilen maksimum derinliği geçerse bu noktada suyu bir pompa ile h min kadar yükseltmek gerekir. 12

13 2-Cadde eğiminin maksimum kanal eğiminden büyük olduğu durum: hmak Jk=Jmin Düşüm hmak Jk=Jmin Düşüm hmak Jk=Jmin h=hmin Burada döşenen borular maksimum eğimle döşenir. Bu durumda h değeri h min a eşit olduğu yerlerde baca konarak düşüm(şüt) baca yapılır. Gerekli durumlarda düşüm ilk başlangıç noktasında da yapılabilir. Bu bacalara şütlü baca denir. Düşüm yüksekliği genellikle 2-4 m arasında değişir. 3-cadde eğiminin maksimum ve minimum kanal eğimi arasında bulunduğu durum; J min<j< Jmak Başlangıçta kanal derinliği minimum kanal derinliğine eşit alınır ve bu durumda kanal caddeye paralel olarak döşenir. h=hmin Jmin<Jc<Jmak h=hmin Jk=Jc Bu durumda bazen karşımıza özel haller çıkabilir. Bu durumda aşağıdaki gibi çözülebilir. 13

14 a-başlangıçta kanal derinliği ön görülen minimum derinlikten fazla ise caddenin uzunluğu dikkate alınarak çözüm getirilir. Cadde sonunda başka bir kanalın bağlanması veya başka bir kanalın suyunun alınması gibi zorlayıcı bir faktör yoksa kanal derinliği cadde sonunda minimum olacak şekilde bir eğim seçilir. h>hmin h=hmin Jk=Jmin Jk=Jc b-döşenen kanal aşağı kısımda bir kanala bağlanacak ise: 1-Sözü edilen kanalın bağlanacağı kanal fazla derinde ise cadde kanalına ya bu kanala bağlanacak şekilde eğim verilir. Veya bağlantı, bağlantı yerine kadar daha sığ döşenip bağlantı bir düşümle gerçekleştirilir. Jmin Jk Jmak Jk=Jc 14

15 2-Söz konusu kanal başka kanalların suyunu alacaksa o taktirde yandan bağlanacak kanalların cadde sonundaki kotları önem kazanır. Bu durumda söz konusu kanalın cadde sonundaki derinliği yanlardan gelecek kanalların suyunu alacak şekilde seçilir ve ona göre eğim verilir. Jmin Jc Jmak Jmin Jk Jmak Ters eğim durumunda hmin hmak hmin hmak hmin hmak Jmin terfi Jmin terfi Jmin 15

16 SU HAYATTIR sözünü unutmamak temennisiyle 16