ЛЕКЦИЯ 2 Определение притока и откачки сточных вод. Приёмные резервуары.
Факторы, определяющие объем и режим поступления сточных вод При проектировании планировки населенных мест производится совместное решение архитектурно-строительных, инженерно-технических, санитарных и экономических задач с учетом очередей строительства и перспектив развития населенного пункта. Как правило, первая очередь строительства составляет 8 10 лет, а полное развитие – 20–25 лет. На первую очередь строительства предусматривается организация водоотведения территории жилой застройки с большой плотностью населения, а также застройки с крупными зданиями общественного, коммунального и лечебного назначения. При выборе схемы канализации учитывают и территорию промышленных предприятий.
Капиталовложения на строительство канализационных сетей определяются диаметром трубопроводов, который зависит от расчетных расходов, определяемых по количества населения. Расчетное население определяют для каждой очереди строительства в соответствии с проектом планировки. Количество жителей, проживающих в конкретном районе города, зависит от типа и этажности зданий, от степени благоустройства жилой застройки. На предприятиях учитывают максимальное число работающих за смену.
Нормы водоотведения Объем сбрасываемых сточных вод в расчете на человека в сутки, как правило, возрастает с увеличением размера населенного пункта вследствие различий в образе жизни и большого вклада других источников стокообразования. Объем сточных вод зависит от географического положения и уровня развития города, региона и страны. Подумайте, как может может влиять на объемы сточных вод размер платы за потребление питьевой воды?
Объем бытовых стоков во многих сельских районах не превышает 150 л/ сут на 1 жителя в сухую погоду, а в небольших городах с несколькими десятками тысяч жителей он составляет около 200 л/ сут. В крупных городах Европы и США, где значительный объем воды идет на мытье улиц, этот показатель превышает 300-400 л/ сут на человека. Нередкие случаи, когда из-за плохого состояния трубопроводов с общесплавную сеть могут стекать чистые поверхностные воды или дренировать грунтовые воды (паразитная вода), что приводит к увеличению показателей стока. Это приводит к убыткам, поскольку расчет очистных сооружений основан на величине загрязняющей нагрузки, а также заданной гидравлической мощности.
Для определения размеров сооружений канализационной системы требуются значения расчетных расходов, которые вычисляются по величине удельного водоотведения. Удельное водоотведение городских бытовых вод – это среднесуточный (в течение года) расход отводимых сточных вод (л/ сут ) на одного человека, пользующегося канализацией. Это значение принимается в зависимости от степени благоустройства жилой застройки зоны и местных условий. Согласно строительным нормам КМК 02.04.03-97 «Канализация. Наружные сети и сооружения» расчетное удельное среднесуточное водоотведение бытовых сточных вод от зданий жилого назначения следует принимать равным удельному средНесуточному водопотреблению (по КМК 2.04.02-97 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»), исключая расход воды на полив территорий и зеленых насаждений. В табл. 2.1 и 2.2 приведены значения указанных норм для жилых и общественных зданий населенных пунктов.
Нормы водоотведения в мегаполисах могут отличаться от норм, указанных в данных таблицах. Например, для г. Ташкента нормы водоотведения установлены отдельно постановлением хокима (табл. 2.3). Таблица 2.1
На предприятиях отдельно учитываются расходы воды от пользования душем (продолжительностью 45 мин после смены), принимается 500 л/ч на одну душевую сетку. Число душевых сеток принимают в зависимости от санитарной характеристики производственного процесса и числа работающих в смену (пользующихся душем). Удельный расход производственных сточных вод – это объем воды (м3), отводимый на единицу (кг, м3, штуку) вырабатываемой продукции или перерабатываемого сырья. Значение удельного расхода производственных стоков зависит от вида выпускаемого товарного продукта и характеристик технологического процесса.
Учет неравномерности водоотведения. Графики водоотведения Объем бытовых сточных вод колеблется в течение суток. В небольших поселках чаще отмечают два пиковых расхода сточных вод, в крупных населенных пунктах — только один. Общественное развитие приводит к преобладанию последнего типа изменений расхода. Чем короче канализационная сеть и чем меньше населения подключено к ней, тем больше суточные колебания. Похожее действие может оказывать множество установленных в сети канализации промежуточных станций подъема сточных вод.
Помимо суточных колебаний все чаще отмечаются заметные недельные и даже сезонные вариации объема сточных вод, в том числе и в крупных городах. Эти вариации, прямо связанные с отпускными сезонами, отражают массовый отъезд горожан в места зимнего и летнего отдыха. Колебания расхода учитываются коэффициентами неравномерности, позволяющими определять наибольшие возможные расходы, или расчетные расходы. На практике для проектирования водоотводящих сооружений применяют суточный, часовой и общий коэффициенты неравномерности.
Коэффициент суточной неравномерности (К1) – это отношение максимального суточного расхода сточных вод к среднесуточному расходу за год. Где Qmax и Qmid – значения максимального и среднего суточного расходов за год. С помощью коэффициента суточной неравномерности оценивают колебания притока только городских бытовых стоков. Значение этого коэффициента обычно равно 1,1–1,3. Коэффициент часовой неравномерности (К2) – это отношение максимального часового расхода к среднесуточному расходу сточных вод в сутки с максимальным водоотведением. где qmax (m) и qmid (m) – значения максимального и среднего часового расхода в сутки с максимальным водоотведением.
Общий максимальный коэффициент неравномерности ( Кgen.max ) рассчитывают перемножением суточного и часового коэффициентов. Его можно определить и по следующим формулам: где qmid – среднечасовой расход в сутки со средним водоотведением, м3/ сут. Как видим, общий коэффициент неравномерности является отношением максимального часового расхода в сутки с максимальным водоотведением к среднечасовому расходу в сутки со средним водоотведением. Этот показатель широко применяется при определении расчетных расходов городских бытовых вод. Известно, что общий коэффициент неравномерности в большой степени зависит от среднего расхода сточных вод (табл. 2.5).
Для производственных сточных вод коэффициенты неравномерности могут принимать самые разнообразные значения в зависимости от характера производства и вида технологических процессов. Поэтому в процессе проектирования канализации коэффициенты неравномерности следует принимать по эксплуатационным данным для существующих аналогичных предприятий.
Если промышленные предприятия размещаются в населенном пункте, расчетные расходы можно найти, просто просуммировав максимальные расходы сточных вод от всех объектов канализования. Для установления истинного суммарного максимального расчетного расхода сточных вод необходимо отображать колебания расходов по часам суток, как для населенных пунктов, так и для производственных объектов. Если приток сточных вод (в процентах) считать равномерным, то за каждый час суток он бы составил 100/24 = 4,17 %, на практике же, такого явления не встречается. Удобнее всего распределение расхода стоков по часам суток изображать в виде ступенчатого графика (рис. 2.1). Наиболее точными эти графики получаются, если базой для их построения служат суммарные таблицы притоков сточных вод от населенных пунктов и производственных предприятий, причем для последних должно быть учтено распределение сточных вод по часам смены.
При расположении на рассматриваемой территории районных насосных станций их режим работы также необходимо учитывать при построении такого графика. При построении графиков для производственных предприятий необходимы технологические проектные данные или же эксплуатационные данные существующих аналогичных предприятий.
Расчетные расходы сточных вод. Расчетный расход сточных вод – это объем сточных вод, который должны быть способны пропускать канализационные сооружения в течение всего расчетного срока эксплуатации. Для выполнения проекта канализации достаточно определять средний суточный расход, а также максимальные суточный, часовой и секундный расходы.
Расчетные расходы коммунально-бытовых стоков. Расходы бытовых сточных населенных пунктов определяются по формулам:
Расчетные расходы стоков промышленных предприятий
ПРИЕМНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ Вместимость приемного резервуара выбирается по требованиям СНиП (минимальная вместимость приемного резервуара должна быть не менее 5-мин подачи самого крупного из установленных насосов), по графику притока и откачки сточной жидкости и по конструктивным соображениям размещения насосного оборудования, безопасности и удобства его обслуживания. Приток сточных вод к насосной станции по часам суток, как правило, неравномерный. Для обеспечения максимально возможного оптимального режима работы насосов необходимо установить в зависимости от их подачи требуемую регулирующую вместимость приемного резервуара, определяемую по совмещенному графику притока бытовых сточных вод (с учетом режима поступления сточных вод от промышленных предприятий) и откачки сточной жидкости. График притока бытовых сточных вод в резервуар по часам суток принимают в зависимости от общего коэффициента неравномерности, который определяют в соответствии с расчетным расходом воды на последнем участке подводящего коллектора перед насосной станцией.
Приемный резервуар КНС выполняет ряд функций: поддерживает требуемые условия для надежной эксплуатации насосных агрегатов; регулирует и усредняет поступающие в резервуар сточные воды; при правильном проектировании обеспечивает разделение стоков на жидкую и твердую фазу. Принцип работы приемного резервуара канализационной станции с одним насосом : При поступлении сточных вод в камеру приемного резервуара, уровень жидкости в нем поднимается до установленного, срабатывает поплавковый датчик, который запускает насос. Происходит откачивание сточных вод. При снижении уровня жидкости в емкости до минимального, включается другой датчик и останавливает работу насосного агрегата. Чаще всего на насосных станциях используется более одного погружного насоса. В этом случае устанавливается несколько поплавковых датчиков. При их использовании станция управляется автоматически, но предусмотрено и управление в ручном режиме.
Приток производственных сточных вод принимают по данным технологического процесса на промышленном предприятии. График режима работы насосов стремятся максимально приблизить к графику притока сточной жидкости с тем, чтобы получить минимальную вместимость резервуара. Большая вместимость резервуара канализационной насосной станции неприемлема вследствие того, что поступающие сточные воды содержат значительное количество загрязнений, которые могут осаждаться в резервуаре, в результате чего сточные воды будут загнивать. Для определения подачи насосов можно воспользоваться ступенчатым или интегральным графиком, нанося на него кривые притока и откачки. При проектировании насосных станций подачу насосов обычно принимают равной максимальному часовому притоку. Однако и в этом случае СНиП предусматривает создание минимальной приемной вместимости на 5-мин подачу одного насоса. На малых и средних насосных станциях для обеспечения оптимального режима работы насосов в часы минимального и среднего притока необходима установка регулируемой вместимости.
В часы минимального и среднего притока подача насосов превышает приток жидкости и их приходится часто выключать и включать. Математически доказано, что для станций с однотипными насосами наибольшее число включений насоса будет наблюдаться в период, когда приток будет равен (или близок) половине подачи. Большое число включений позволяет сократить вместимость приемного резервуара, но значительно усложняет эксплуатацию насосной станции и оказывает неблагоприятное влияние на электроаппаратуру управления насосами и на систему энергоснабжения. Поэтому частота включения насосных агрегатов в течение 1 ч допускается до трех при ручном управлении и до пяти при автоматическом управлении. Опыт эксплуатации насосных станций показывает, что при мощности электродвигателя выше 50 кВт с автоматическим управлением рекомендуется принимать не более трех включений в час. Крупные агрегаты обычно работают несколько часов без перерыва.
Основным критерием при расчете приемного резервуара КНС служит число пусков двигателя в определенный промежуток времени. Поэтому полезный объем резервуара определяется таким образом, чтобы запуск насосов происходил не чаще допустимого количества, указанного в техпаспорте оборудования при меняющемся в течение суток поступлении сточных вод. Производители погружных насосов указывают наибольшее количество - 15 запусков в час, но в некоторых случаях возможны и более частые пуски - 25 - 60 раз в час без риска уменьшения срока службы оборудования. Если превысить допустимые пределы, то произойдет перегрузка двигателя и выход из строя всего насосного оборудования. Формула: V = Tmin * Q / 4, где V- необходимый объем КНС, м3; Tmin - минимальное время работы насоса от одного пуска до последующего, мин; Q - производительность насоса, м3/мин; 4 - переводной коэффициент.
Приемный резервуар, имеющий достаточную вместимость для накопления сточной жидкости, позволяет вести откачку более равномерно, используя оптимальную подачу насосов, несмотря на неравномерность притока сточной жидкости в течение суток. Правильно определенная вместимость приемного резервуара позволяет максимально использовать установленные насосные агрегаты и повысить КПД насосной станции. Резервуар, совмещенный с насосной станцией, должен быть отделен от машинного зала глухой воздухо -и водонепроницаемой стеной с тщательно выполненной гидроизоляцией торкретбетоном. В местах прохода трубопроводов через стенки резервуара устанавливают сальниковые устройства. Глубину рабочей части приемного резервуара следует принимать не менее 1,5—2 м для малых и средних станций и 2,5 м и более для крупных. Дну приемного резервуара придают уклон от наружных стен к приямку не менее 0,05—0,1.
Взмучивание осадка, выпадающего в резервуаре, производят с помощью различных систем. Перфорированные трубы укладывают по периметру резервуара, а открытые выпуски труб — у входных воронок всасывающих трубопроводов. В системы взмучивания подают воду из напорного трубопровода сточной жидкости. Минимальный диаметр трубопроводов взмучивания принимают не менее 50 мм в зависимости от ширины прозоров прутьев решетки, так как при больших прозорах решетки будут пропускать крупные взвешенные вещества, которые могут вызвать засорение труб. Система перфорированных труб быстро выходит из строя ввиду частых засорений, поэтому она применяется весьма редко. Более эффективно работает система открытых выпусков труб. Осадок из мертвых зон резервуара периодически смывают с помощью шланга с брандсбойтом. Эту операцию производят во время профилактического ремонта резервуара или в часы минимального притока, позволяющего полностью откачать жидкость из резервуара. На средних и крупных насосных станциях резервуары рекомендуется разделять на две части для улучшения условий очистки, осмотра и ремонта. На станциях с подачей 150 тыс.м3/ сут и более разделение резервуара обязательно.
Наивысший уровень воды в приемном резервуаре принимается равным отметке лотка подводящего коллектора во избежание подпора воды и отложения осадка в коллекторе. Практика показала, что осадок, выпавший в коллекторе в период его подтопления, не отмывается полностью, если даже в дальнейшем откачка будет превышать приток. Смыв осадка возможен лишь при условии, если скорость движения воды в коллекторе будет значительно превышать самоочищающуюся скорость. Перекрытие резервуара устанавливают на 0,5 м выше наивысшего расчетного уровня сточной жидкости в резервуаре. В перекрытии резервуара устраивают два люка (диаметром 0,7 м). Для спуска в резервуар в стену заделывают ходовые скобы. В помещении приемного резервуара насосной станции сточная жидкость освобождается от отбросов с помощью решеток, устанавливаемых в подводящих каналах. Отбросы, задержанные на решетках, снимаются механическими граблями или вручную, измельчаются в дробилках и спускаются в подводящий канал до места установки. Для предохранения насосов от засорения перед ними устанавливают решетки с шириной прозоров, применяемых в зависимости от типоразмера насоса
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ 1.Объясните понятия «расчетный срок действия канализации» и «расчетное население» 2.Коэффициенты неравномерности водоотведения 3.Закономерности поступления сточных вод. Приведите график и объясните его 4. Виды расчетных расходов сточных вод? 5.Как определяются расчетные расходы коммунально-бытовых стоков? 6.Какие виды расчетных расходов сточных вод определяются для промышленных предприятий ? 7. Разновидности приемных резервуаров? 8. Состав приемных резервуаров?
