Канализационные насосные станции

Канализационные насосные станции служат для перекачки сточных вод на очистных сооружениях из заглубленных коллекторов, а также для перекачки сточных вод из коллекторов глубокого зало­жения в коллекторы с меньшим заложением. В первом случае стан-

ции называют главными, во втором - станциями подкачки. Место расположения станции определяется при проектировании. По нормам она должна возводиться на расстоянии не менее 20-30 м от общест­венных и жилых зданий. По периметру станции устраивают зеленую зону шириной не менее 10 м. Выбор типа канализационной станции определяется глубиной заложения коллекторов, объемом сточных вод, геологическими условиями и типом устанавливаемых насосов. Станция состоит из отделения решеток, приемного резервуара и ма­шинного зала со вспомогательными и бытовыми помещениями. Со­став вспомогательных помещений определяется размерами станции, системой электроснабжения и управления насосными агрегатами. Приемные резервуары, которые необходимы для выравнивания ре­жима работы насосов, устраивают совмещенными и отдельно стоя­щими от здания станции. По расположению машинного зала относи­тельно земли станции бывают незаглубленными (при отметке до 4 м). полузаглубленными (до 7 м) и заглубленными (свыше 8 метров). В зависимости от типа установленных насосов станции могут быть с горизонтальными и вертикальными насосами. По форме здания стан­ции бывают прямоугольные и круглые. Для станций с подачей 50-150 тыс. мЛ'сут диаметр шахты составляет 25-50 м.

Необходимая емкость приемных резервуаров, а также количе­ство и производительность насосов выявляются в процессе расчета притока и откачки сточных вод. Производительность насосов при­нимается равной максимальному притоку. Минимальная емкость приемного резервуара принимается равной 8-10-минутному расчет­ному притоку,т. е. времени пуска (0,5-1 мин), времени включения резервного агрегата (1-2 мин) и минимально допустимого периода работ агрегата (3-5 мин). В насосных станциях устанавливаются специальные фекальные насосы, которые должны иметь большие проходные сечения во избежание засорения отбросами, а также спе­циальные люки для прочистки. В настоящее время для этих целей промышленность выпускает насосы типов СД (центробежные) и СДС (свободно вихревые), предназначенные для перекачки неагрес­сивной сточной жидкости плотность 1050 кг/м³, температурой до 80°С и содержанием абразивных частиц до 5 мм не более 1% по массе. Эти насосы имеют подачу 1,9-3000 л/с при напоре 5,5-110 м. КПД 45-83%. Маркировка насоса СД 800/32 означает: СД - тип на­соса; 800 - подача, м³/ч; 32 - напор, м.

Насосы типа ДСД, ДМ, БМ и ДМД выпускаются для перекач­ки жидкостей с большим содержанием взвешенных частиц. Они имеют подачу 45-610 л/с, напор П-39 м, и КПД 40-60%. Для пере­качки бытовых и производственных сточных вод выпускаются на­сосы-дробилки типа НДТ с подачей 45-320 л/с, напором 7-19 м.

Подбор насосов для заданной производительности и требуе­мого напора производится по характеристикам и таблицам катало­гов насосов. Изменение характеристики H-Q насоса достигается изменением числа оборотов двигателя или уменьшением диаметра рабочего колеса путем его обточки. В насосных станциях устанав­ливают основные и резервные насосы. Бесперебойность работы на­сосных станций обеспечивается подводкой электроэнергии от двух независимых источников.

. 8.6. Очистка сточных вод_;

Сточные йоды городской канализации содержат значительное количество органических и минеральных загрязнений, которые подразделяются на грубодисперсные, коллоидно-растворимые и нерастворимые. Необходимая степень очистки сточных вод опре­деляется расчетом. При этом необходимо знать концентрацию за­грязнений в сточных водах, количество сточных вод, мощность во­доема, состав его вод и концентрацию в них растворенного кисло­рода. Спуск сточных вод в поверхностные водоемы регламентиру­ется правилами охраны этих вод от загрязнений. В соответствии с ними после смешивания сточных вод с водами водоема в послед­нем должно содержаться не менее 4-6 мг/л растворенного кислоро­да в летнее время, содержание взвешенных частиц не должно уве­личиваться более чем на 0,25-0,75 мг/л, величина рН = 6,5-8,5, зна­чение БПК5 2-4 г/м³. Нормируется и ряд других показателей (со­держание металлов, ядовитых веществ, температура и др.). Спуск сточных вод, в которых присутствуют возбудители болезней, раз­решается только после их дезинфекции.

Методы очистки сточных вод можно подразделить на механи­ческие, химические, физико-химические и биологические. При ме­ханических способах очистки из сточных вод удаляются оседаю­щие и всплывающие вещества. В процессе этой очистки можно за-

держать от 60 до 80% нерастворимых загрязнений. Для задержания крупных веществ и отбросов используют решетки и сетки. Для осаждения твердых частиц минерального происхождения (песка и гравия) служат песколовки, устраиваемые после решеток. В от­стойниках осаждают как минеральные, так и органические нерас­творимые взвешенные вещества. Свежий осадок из отстойников имеет сильный и неприятный запах. Поэтому его обычно отправ­ляют в специальные емкости для иерегнивания, а затем на обезво­живание и подсушивание, например, на иловые площадки, пресс-фильтры и т. п., после чего осадок может быть использован как удобрение или захоронен на полигоне ТБО.

Химические методы позволяют довести очистку сточных вод до 85% по взвешенным веществам и примерно до 25% по раство­римым. Применение этих методов основано на том, что при введе­нии в сточную воду раствора некоторых реагентов образуются хло­пья, способствующие осаждению взвешенных частиц.

Биологические методы очистки применяются для извлечения из сточных вод мельчайшей взвеси, а также коллоидных и раство­римых веществ в результате аэробных биохимических процессов. Для биологической очистки сточных вод иснользуют сооружения, которые можно объединить в две группы. К первой группе отно­сятся сооружения, в которых биологическая очистка производится в условиях, близких к естественным, ко второй группе относятся биологические фильтры различного типа и аэротенки, в которых выращиваются аэробные микроорганизмы (в виде биологической пленки или активного ила), участвующие в минерализации органи­ческих веществ, поступающих со сточными водами.

При выборе сооружений для биологической очистки в первую очередь необходимо установить возможность использования полей орошения и фильтрации как наименее дорогих. Полями орошения называют специально подготовленные земельные участки, исполь­зуемые для биологической очистки сточных вод и одновременно для агрокультурных целей. Поля фильтрации предназначены толь­ко для биологической очистки сточных вод. Процесс биологиче­ской очистки на этих полях состоит в том, что при фильтрации сточных вод через грунт в нем задерживаются загрязняющие веще­ства, органическая часть которых под воздействием аэробных мик­роорганизмов минерализуется. Основные процессы биологической

очистки протекают в верхних слоях почвы на глубине до 30 см, а
весь процесс завершается на глубине 0,8-1,2 м. Минерализация
наиболее интенсивно протекает в пористых грунтах, куда свободно
проникает воздух, необходимый для жизнедеятельности бактерий.
Очистка сточных вод в естественных условиях происходит медлен­
но, поэтому применяются искусственные сооружения, в которых
поддерживают оптимальные условия для быстрого развития мик­
роорганизмов (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Схема биологической очистки сточных вод:

1 - решетки; 2 - песколовки; 3 - первичный отстойник; 4 - аэротенк;

5 - вторичные отстойники: б - хлораторная; 7 - контактный резервуар; 8 -

песковые площадки; 9 - метантенки; 10 - иловые площадки; 11 - илоуплотнитель;

12 - компрессорная; 13 - дробилка; 14 - газгольдерная

Наибольшее распространение для биологической очистки сточных вод получили аэротенки, в которых выращиваются аэроб­ные микроорганизмы в виде активного ила. Активный ил - это ско­пление микроорганизмов, способных сорбировать на своей поверх­ности органические загрязнения и окислять их за счет кислорода воздуха, подаваемого в аэротенк с помощью компрессоров. Обра­зующийся в результате прироста микроорганизмов избыточный ак­тивный ил уплотняется в уплотнителях и направляется на сбражи­вание в метантенки.

Для образования активного ила требуется время, воздух и опре­деленное качество сточных вод. Так, температура сточных вод долж­на быть до 30°С, в них не должно быть веществ, вредных для жизне­деятельности микроорганизмов. Расход воздуха для очистки сточных

вод зависит от БПК20 в начале и конце очистки, а также интенсив­ность аэрации и степени использования воздуха. В схеме биологиче­ской очистки сточных вод (см. рис. 8.4) перед и после аэротенков ус­танавливают отстойники для осаждения взвешенных частиц.

Выбор типа отстойника (горизонтальный, вертикальный, ра­диальный или двухъярусный) производится на основании технико-экономических расчетов. После вторичных отстойников избыточ­ный активный ил поступает на илоуплотнитель и в метантенки для сбраживания. При этом на первой и третьей загрузке свежего осад­ка получают до 12 м биогаза, который утилизируется (сжигается в печах или котлах), а отходы вывозятся на иловые площадки для захоронения. На рис. 8.5 приведена как пример схема центральной станции аэрации Санкт-Петербурга.

Рис. 8.5. Технологическая схема центральной станции аэрации Санкт-Петербурга

Для обеззараживания сточные воды подвергаются дезинфек-­
ции хлором, хлорной известью или гипохлоритом натрия. Доза
хлора для отстоянных сточных вод составляет 30 г на 1 м³, а после
биологической очистки 10 г на 1 м . Продолжительность контакта
хлора со сточными водами составляет не менее 30 мин и осуществ­
ляется во вторичных отстойниках после биологических фильтров.
С целью обеззараживания могут использоваться озонирование и
другие методы.

Выпуск очищенных сточных вод в водоемы при полной оио-логической очистке допускается осуществлять у берега, а при ме­ханической очистке выпуск переносят на дно водоема и на значи­тельное расстояние от берега. Этим достигается лучшее перемеши­вание сточных и природных вод, что способствует их интенсивной природной очистке.

Вопросы к главе 8

1. Что представляют собой системы канализации городов?

2. Как определяется степень загрязнения сточных вод?

3. Какие системы и схемы канализации Вы знаете?

4. Что необходимо знать для определения расчетных расходов сточных

ВОД?

5. Какова цель гидравлического расчета канализационной сети?

6. Почему необходимо неполное заполнение канализационных труб?

7. Что понимают под модулем стока?

8. Какова глубина заложения уличной канализационной сети?

9. Какова последовательность гидравлического расчета канализацион­-
ной сети?

10. Какие трубы используются для устройства канализационной сети?

11. Для чего предназначены канализационные насосные станции?

12. Что определяет емкость приемных резервуаров?

13. Какие насосы используются в канализационных насосных стан­-
циях?

14. Почему необходима очистка сточных вод?

15. Каковы схема и методы очистки сточных вод?

16. В чем заключается биологическая очистка сточных вод?

17. Для чего предназначены аэротенки и метантенки?

18. Что такое активный ил?

19. Назовите основные условия выпуска сточных вод в природные во­-
доемы.

Список литературы

1. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
М.:ГУП ЦПП, 1994.

2. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий.
М.:ГУП ЦПП, 1996.

3. СНиП 2.04.03-85*. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.:
ГУПЦПП, 1994.

4. СНиП 2.07.01-89. Градостроительство. Планировка и застройка го­
родских и сельских поселений. М.: ЦНТП Госстроя СССР, 1989,

5. Правила технической эксплуатация систем водоснабжения населен­
ных мест. М.: МЖКХ РСФСР, 1979.

6. Абрамов Н. Н. Водоснабжение. М.: Стройиздат, 1982.

7. Абрамов Н. II. Надежность систем водоснабжения. М.: Стройиздат,
1984.

8. Беяан А. Е., Хоружий П. Д. Проектирование и расчет устройств во­
доснабжения. Киев: Буд1вельник, 1981.

9. Брык М. Т., Цапюк Е. А. Ультрафильтрация. Киев: Наукова думка,
1989.

10. Вепцер Ю. //., Минц Д. М. Высокомолекулярные флокулянты в
процессах очистки природных и сточных вод. М.: Стройиздат, 1984.

11. Городские инженерные сети и коллекторы / М И. Алексее,
В. Д. Дмитриев, Е. М. Быховский и др.: Учебник для вузов. Л.: Стройиздат
1990.

12. Дытнерский Ю. И. Баромембранные процессы. М.: Химия, 1986.

13. Кшицун В. И. Водоотводящие системы и сооружения: Учебник для
вузов. М.: Стройиздат, 1987.

14. Кшпщун В. И., Ласков Ю. А/. Лабораторный практикум по водоот-
ведению и очистке сточных вод: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и
доп. М.: Стройиздат, 1995.

15. Канализация населенных мест и промышленных предприятий:
Справочник проектировщика / Под общ. ред. В. Н. Самохина. 2-е изд. М.:
Стройиздат, 1981.

16. Курганов А. А/., Федоров Н. Ф. Справочник по гидравлическому
расчету систем водоснабжения и канализации. Л.: Стройиздат, 1986.

17. Ласков Ю. А/., Трунова Н. А. Достижения в области очистки сточ­
ных вод красильно-отделочных производств хлопчато-бумажных предпри­
ятий. М: ЦНИИТЭИлегпром, 1988.

18. Орлов В А. Озонирование воды. М.: Стройнздат, 1984.

19. Правила приема производственных сточных вод в системы насе­
ленных пунктов. М.: ОНТИ АКХ им. К. Д. Памфилова, 1985.

20. Смирнов А. Д. Сорбциониая очистка. М.: Стройиздат, 1982.

21. Технические записки по проблемам воды: В 2 т. / Под ред.
Т. А. Карюхиновой, И. Н. Чурбановой. М.: Стройиздат, 1983.

22. Эксплуатация систем водоснабжения, канализации и газоснабже­
ния. Л.: Стройиздат, 1988.

23. Яковлев С. В., Кшицун В. П. Механическая очистка сточных вод.
М.: Стройиздат, 1972.

24. Яковлев С. В., Карелин Я. А., Ласков Ю. М. и др. Водоотводящие
системы промышленных предприятий: Учебник для вузов. Под ред.
С. В. Яковлева. VI.: Стройиздат, 1990.

25. Ярошевский Д. А., Мельников Ю. Ф., Корсаков И. Н. Санитарная
техника юродов. М.: Стройиздат, 1990.

Раздел III ГОРОДСКИЕ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

Глава 1

ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

1.1. Основные понятия и определения

В современном представлении энергия - это особая форма ма­терии, которая проявляет себя в различных процессах, переходя из одного состояния в другое, из одной форму в другую. Существует много видов энергии, в частности, потенциальная энергия гравита­ции, кинетическая энергия движущихся частиц, химическая энергия топлива, электрическая энергия и др. Существует большое разнооб­разие энергоресурсов - носителей энергии, которые могут быть ис­пользованы в качестве источника энергии. Различают возобновляе­мые энергетические ресурсы, например, гидроэнергия, и не возоб­новляемые, например, запасы органического топлива. Значительная часть энергии поступает на поверхность Земли от Солнца. Интен­сивность солнечного излучения составляет 1,4 кВт/м², из которого утилизируется 60-70%, а остальное рассеивается прямым отражени­ем. Другая часть энергии поступает в результате сжигания органи­ческого топлива, которое обязано своим происхождением Солнцу и фотосинтезу растений доисторических времен. К основному количе­ству энергии, производимому на основе органического топлива, в настоящее время добавляются источники ядерного деления и геофи­зической энергии солнца, ветра, воды и земли.

Для научно-технической революции второй половины XX в. характерен быстрый рост потребления различных видов энергии. Благодаря достижениям науки и техники в большинстве стран мира

созданы специальные системы энергоснабжения, включающие в себя системы добычи, производства, распределения и потребления топлива, электро- и теплоэнергии.

В настоящее время система энергоснабжения Российской Федерации представляет собой межотраслевой топливно-энергети­ческий комплекс, который охватывает всю совокупность процессов преобразования, распределения и использования всех видов энер­горесурсов от их добычи до приемников энергии включительно. Особенностью этого комплекса является: I) непрерывность, а часто неразрывность во времени основных процессов производства и по­требления; 2) широкая взаимозаменяемость производимой продук­ции; 3) ограниченные возможности аккумулирования, накопления продукции.

Топливно-энергетический комплекс оказывает определяющее влияние на формирование основных пропорций и эффективность функционирования экономики страны. Так, на его развитие ежегод­но затрачивается около 30% всех капиталовложений, в нем занято более 15% всех трудящихся, которые работают на двух тысячах шахт, карьеров, нефтяных и газовых промыслах, нефтеперерабаты­вающих и углеобогатительных предприятиях, нескольких тысячах электростанций разной мощности и в сотнях тысяч котельных.

Энергетика в ее широком смысле может считаться адекват­ной топливно-энергетическому комплексу, или энергетическому хозяйству. По характеру трансформации энергетических ресурсов энергетическое хозяйство можно разделить на следующие стадии:

1) добыча (производство) первичных энергетических ресурсов;

2) облагораживание (сортировка, обогащение, брикетирование и
т. д.) и переработка (газификация, переработка нефти и др.) природ-­
ных энергоресурсов; 3) преобразование одних видов энергии в дру­
гие — производство пара, горячей воды и электроэнергии, происхо­
дящие с изменением физико-химических основ и агрегатного со­
стояния ресурса; 4) конечное использование энергоресурсов для
производства неэнергетической продукции, работы транспорта,
оказания производственных и культурно-бытовых услуг населе­
нию. Различают следующие процессы конечного использования
энергоресурсов: 1) силовые процессы непосредственного воздейст­-
вия, в том числе двигательные для привода различных механизмов
и машин; 2) тепловые высокотемпературные процессы плавки, об-

жига и т. п.; 3) тепловые средне- и низкотемпературные процессы: а) технологические - варки, сушки и др.; б) бытовые - отопления, вентиляции, горячего водоснабжения; 4) освещения; 5) электрохи­мические и электрофизические процессы, в том числе сварка, резка, электролиз и др.; 6) средства связи и управления; 7) ионизирующе­го излучения. Все эти процессы можно признать энергетическими.

Устройство, которое служит для осуществления того или иного процесса преобразования энергии, называют энергетической уста­новкой. Статической характеристикой непрерывно развивающегося энергетического хозяйства, его основных элементов, процессов и установок служит энергетический баланс. Термин «энергетический баланс» в узком смысле определяет полное количественное равенст­во между суммарной подведенной энергией, с одной стороны, и суммой полезной энергии и ее потерями - с другой. Здесь полезная или конечная энергия - это количество энергии, теоретически необ­ходимой для осуществления тех или иных энергетических процес­сов. Потери энергии - это непроизводительные затраты энергии, вы­званные несовершенством применяемой техники и технологии. В широком смысле термин «энергетический баланс» определяется как полное количественное соответствие (равенство) перетоков всех ви­дов энергии и энергетических ресурсов между стадиями их добычи, переработки, преобразования, транспорта, распределения, хранения и конечного использования в целом по народному хозяйству в тер­риториальном или производственно-отраслевом разрезе.

Энергетический баланс отражает закон сохранения вещества и
энергии. Отношение всего количества полезной энергии, использо­
ванной в экономике страны или на отдельном ее участке, к суммар­
ному количеству израсходованной энергии в пересчете на первич­
ную энергию называют коэффициентом полезного использования
энергии. Отношение всего количества энергии, полезно использо­
ванной в установке, к количеству подведенной энергии называют
коэффициентом полезного действия энергетической установки. Эти
коэффициенты характеризуют общую эффективность энергетиче­
ских процессов.
Итак, современное энергетическое хозяйство - это сложный,
непрерывно развивающийся межотраслевой комплекс, охватываю­
щий совокупность энергетических процессов от добычи до конеч­
ного использования всех видов энергетических ресурсов.