Назначение канализационных насосных станций
При современном уровне развития промышленности большое значение имеют системы жизнеобеспечения жилых и административных объектов. В перечень этих систем включены канализация и водоотведение. Их центром и движущей силой являются канализационные насосные станции (КНС). Требования к проектированию и монтажу КНС необходимо неукоснительно выполнять, от этого зависит бесперебойная работа предприятия и соблюдение экологических норм.
Насосная подстанция – это комплекс технического оборудования, заключенный в единый корпус. Установку включают в цепь канализационного оборудования, когда требуется принудительная перекачка ливневых, отработанных или сточных вод. Гидротехнические комплексы выпускаются в различных исполнениях, могут быть заключены в пластиковый или металлический корпуса. Используется насосное оборудование погружного или поверхностного типов.
Проектирование и изготовление канализационного оснащения регламентируется государственными стандартами, техническими условиями и сводами правил. В них указаны основные требования, которых нужно придерживаться при монтаже и эксплуатации станции. Здесь же можно ознакомиться с требованиями СЗЗ: санитарно-защитной зоны, в пределах которой планируется разместить очистные комплексы.
Канализационно-насосная подстанция изготавливаются из материалов, которые прописаны в ГОСТ, то же касается типов стоков, а также конструктивных особенностей самих станций. Важно соблюдать требования к основному и дополнительному оборудованию.
Конструктивные особенности и принцип работы канализационной установки
Перед тем как ознакомиться с основными требованиями к проектированию и монтажу канализационных комплексов, необходимо понять принцип их функционирования.
Канализационная станция может различаться по конструктивным параметрам, но бак и насос: неотъемлемые части всех насосных систем. Как правило, сооружение стандартного типа представляет собой бак, который расположен шахтным способом, то есть закопан в землю. Внутри емкости проходит трубопроводная система, соединенная с трубами, по которым в емкости поступают сточные или ливневые воды.
Кроме трубопровода внутри подстанции расположены насос, система фильтрации, а также запорная арматура. Для крупных сооружений предусмотрены люки и смотровые площадки для обслуживания.
Принцип работы технической подстанции следующий. Отработанная вода через трубопровод подается на фильтры, где отделяется крупный мусор, происходит ее очистка. Далее очищенная жидкость проходит в резервуар, когда он оказывается заполненным, включаются датчики. По их команде насос отправляет отработанную и очищенную воду в дренажные системы, к месту, где она будет утилизироваться или перерабатываться.
Эффективность работы насосных агрегатов напрямую зависит от соблюдения требований ко всем компонентам и системам канализационного комплекса.
Нормативные документы
Следование государственным нормативным документам является обязательным условием проектирования, выпуска, эксплуатации и утилизации канализационных установок. Перечислим своды правил, государственные стандарты и гигиенические нормы, в которых регламентируются требования к техническим комплексам, обслуживающим канализацию:
- СНИП 32.13330.2018: Канализация и наружные сети; 31.13330.2012: Канализация и водоснабжение; 30.13330.2016: Внутренние водопроводы; 18.13330.2011: Генеральные планы промышленных предприятий; 45.13330.2017: Земляные сооружения и фундаменты; 12-135-2002: Безопасность и охрана труда;
- ГОСТ 30813-2002: Водоподготовка; 55072-2012: Емкости из реактопластов; 24297-80: Система качества; 30852.19-2002: Защита оборудования от взрывов; 12.1.011-78: Безопасность и охрана труда;
- СанПиН 2.1.4.1074-01: Гигиенические и эпидемиологические требования к качеству водопроводной воды; 2.2.1/2.1.1.1200-03: Характеристика санитарно-защитных зон (СЗЗ).
С требованиями проектированию и производству насосных технических комплексов можно дополнительно ознакомиться в Приказах и Постановлениях отраслевых министерств и ведомств, которые периодически вводят нововведения в сферу разработки и обслуживания канализационных насосных станций.
Общие положения по составлению проекта
Проект является основой насосной установки. От его качества и следования проектировщика стандартам отрасли зависит его работоспособность в дальнейшем. При разработке проектной документации следуют не только государственным стандартам, но и техническим условиям и технологическим заданиям, которые разрабатываются для конкретных условий производственного предприятия. Далее перечислены действия, которые рекомендуется производить при проектировании канализационных сооружений:
- рассчитать максимальные расходы воды в системе и напор во время работы;
- подобрать тип насосов, и произвести расчет трубопроводных систем для подачи и откачки отработанных жидкостей;
- учесть в проекте наличие аварийных насосов и запасных трубопроводов, рассчитать механизм их взаимодействия в случае аварийной ситуации;
- разработать высотную схему установки станции с учетом объема приемного резервуара;
- подобрать дренажный насос, механизмы для удаления отбросов с поверхности воды, арматуру, грузоподъемные агрегаты;
- уточнить возможные потери воды во время функционирования всех установок.
Перед изготовлением подстанции составляется проект, в котором учитывают не только перечисленные составляющие, но и данные, позволяющие изготовить очистное сооружение в соответствии с условиями места расположения предприятия.
Требования к материалам
Основные требования предъявляются к материалам изготовления корпуса подстанции. Главное требование к материалам: их антикоррозионная стойкость, так как стены агрегата будут постоянно подвергаться воздействию влажности. Стены могут разрушиться, что приведет к аварии и необходимости ремонта. Для изготовления корпуса применяют металл, бетон, стекловолокно и полиэтилен. Каждый из материалов обладает особенностями:
бетонные корпуса практически не производятся в настоящее время, что связано с их тяжеловесностью. Кроме того, в сооружении, выполненном из бетона, образуются швы, которые требуют обязательной герметизации. Бетонный корпус сложно устанавливать на месте, требуется участие специальной техники и дополнительная рабочая сила;
- конструкция из стали надежна, имеет способность противостоять химическим веществам, скапливающимся в отработанных водах. Для малых предприятий это невыгодное решение, так как сталь стоит дорого;
- корпус из полипропилена: новое решение, им пользуются многие производители компрессорных технических комлексов. Пластик нового образца обладает прочностью и износостойкостью. Выдерживает перепады температур и не изменяет свойства под влиянием агрессивных компонентов. При установке пластикового корпуса под землей требуются дополнительные ребра жесткости, защищающие его от возможных разрушений;
- корпус, выполненный из стеклопластика, наиболее популярен в данный момент из-за экономической выгоды и подходящих для использования установки в сложных условиях свойств. Конструкция из пластика служит до 50 лет, не требует дополнительной защиты и обработки средствами против образования ржавчины. Стеклопластик выдерживает колебания внешних и внутренних температур без деформации. Транспортировка резервуаров из стеклопластика не требует особых затрат, материал легкий.
Конструкции из любых материалов изготавливаются строго по стандартам отрасли. Например, для корпусов из стекловолокнистых материалов действуют ТУ 28.99.39-003-47376592-2019 и ГОСТ Р 55072-2012.
Характер и вид стоков
Сточные воды: основные составляющие переработки канализационных установок. От того, какой вид стоков будет перерабатываться, зависит конструкция КНС. Отработанные промышленным способом жидкости запрещено сбрасывать без переработки в водоемы или другие природные объекты. Это приводит к загрязнению окружающей среды, что в современных условиях сохранения экологии невозможно. Стоки должны быть переработаны с участием сертифицированных канализационных станций. При проектировании учитывают виды сточных вод:
- хозяйственно-бытовые стоки поступают от объектов, в которых человек ведет ежедневную бытовую и производственную деятельность. В их состав входят 58% органических отходов – фекалий, пищевых и бумажных отходов, 42% минеральных отходов, содержащих азот и фосфаты. В хозяйственно-бытовых стоках попадаются крупные предметы, которые могут повредить оборудование. Это палки, осколки, предметы личной гигиены, цемент, кости и т.д. Для предотвращения поломок агрегатов согласно СП 32.13330.2018, необходимо дополнительно устанавливать технические приспособления для перемалывания крупных отходов и активного противодействия агрессивным компонентам;
- дождевые стоки формируются из дождевой или талой воды, которая скапливается на крышах, на поверхности земли. Дождевые воды имеют разный характер, как и хозяйственно-бытовые жидкости, могут содержать крупные вкрапления: палки, листву, мусор. Для переработки дождевых стоков устанавливаются комплексы, соответствующие экономическому и природному положениям объекта, который требует переработки стоков, и характеру дождевой воды конкретного региона;
- промышленные стоки требуют особого внимания при проектировании станций. В них обычно скапливаются остатки нефтепродуктов, абразивные компоненты, щелочи, кислоты и тяжелые металлы. Для переработки промышленных жидких отходов требуется спроектировать материал корпуса. Часто для промышленной переработки требуются корпуса, выполненные из металла с особым антикоррозионным покрытием. Это покрытие разрабатывается специально для слишком агрессивных веществ, обнаруживающихся в стоках промышленного характера.
В зависимости от разновидности отработанных жидкостей, которые перерабатывает станция, подбирается не только материал корпуса. Нужно спроектировать уровень защиты двигателей, тип уплотнительных материалов, степень герметичности соединений и т.д.
Виды КНС согласно стандартам
КНС могут выполняться в разных исполнениях в зависимости от задач, которые они должны выполнять. Подстанции проектируются заказчиком и производятся по техническому проекту на заводе.
Горизонтальные
Этот вариант востребован при проектировании ливневой канализации. Емкости, чаще произведенные из полимеров, устанавливают на заранее подготовленный фундамент и крепят анкерными болтами. Как правило, используют компрессоры погружного типа. Если камера разделена, то можно использовать сухие компрессоры и облегчить при этом доступ обслуживающего персонала к оборудованию.
Горизонтальные станции имеют экономическую выгоду, так как дождевая вода поступает неравномерно, станции не работают постоянно. Перекачка ливневых стоков возможна в период пониженного электропотребления.
Вертикальные
Этот тип агрегатов устанавливают там, где мало места для монтажа горизонтальных очистных емкостей. КНС помещается в предварительно подготовленный котлован и крепится при помощи анкеров. Затем к ней подключаются трубопроводы, конструкция засыпается землей. В установке этого типа используются погружные насосы.
Вертикальные станции, которые монтируются под проезжей частью, имеют особую конструкцию. В ней предусмотрен люк, а также дополнительное укрепление корпуса. Станцию рассчитывают предварительно исходя из нагрузки, которая будет осуществляться на сооружение из-за проезда транспортных средств.
С сухой камерой
Канализационные комплексы этой разновидности предусматривают в конструкции две камеры: сухую и мокрую. В первой установлено оборудование для переработки стоков, во второй накапливаются сами стоки. КНС этого вида удобны в эксплуатации, так как доступ к насосному оснащению оказывается постоянно открыт.
Кроме двухкорпусной конструкции устанавливают единый корпус, разделенный на две части. В одной части устанавливаются компрессоры, другая часть служит для накапливания воды. Особенностью конструкций КНС с сухой камерой является наличие у них двойного дна с дренажным компрессором. В случае поломки компрессорного оборудования заработает дренажный насос, и вода будет отводиться аварийным способом.
Многокорпусные
Это сложные установки, монтируются на крупных предприятиях по переработке отходов и сточных вод. Особенностью конструкции многокорпусных КНС является наличие в них горизонтальных и вертикальных емкостей, которые соединяются между собой трубопроводами сложной конструкции. Вертикальные баки располагаются там, где требуется сэкономить пространство, горизонтальные: где близко находятся грунтовые воды.
С выносным оборудованием
Эти типы КНС монтируются там, где отсутствует возможность разместить емкость и дополнительное оборудование под землей. В этом случае емкость помещают в шахту, а компрессоры, датчики и иные конструктивные элементы оставляют с наружной части. Доступ к дополнительному оборудованию упрощен, но появляется необходимость отслеживать несанкционированные к нему проникновения.
Требования к оборудованию
Техническое оснащение для КНС имеет основное значение для их бесперебойной работы. Технический комплекс включает компрессоры, электротехническое оснащение, гидравлические установки и моторы. Требования к технике указаны ниже.
Насос
В КНС устанавливаются в основном погружные насосы, их монтаж возможен ниже уровня перекачиваемой среды. Компрессор представляет собой устойчивый блок, заключенный в прочный корпус. В верхней его части размещают двигатель, в нижней устанавливают рабочие механизмы, в том числе гидравлическую систему, подшипники, рабочее колесо.
Насос монтируют двумя способами: свободно или с креплением анкерными болтами. В первом случае используются гибкие шланги и рама, на которой размещается агрегат. В другом случае насосное оборудование закрепляют на прочном фундаменте.
Силовой кабель
Важным является требование к подбору электротехнических элементов. Необходимо подвести кабели, которые будут соответствовать разновидности компрессора по напряжению и мощности. Обычно подбор кабелей доверяют заводу, изготавливающему канализационные насосные системы.
Основная характеристика проводки: ее сечение. Для подбора правильного значения сечения необходимо знать потребляемую мощность насоса при максимальной нагрузке, а также длину кабеля. Необходимо продумать защитные средства кабеля от влаги.
Гидравлика
Для увеличения срока службы и работоспособности насосных агрегатов необходимо отладить гидравлическое оборудование, к нему относят:
- многолопастную крыльчатку, выполняющую дренажные операции, а также служащую инструментом для осуществления водоотлива;
- канальное колесо, участвующее в перекачке загрязненных сточных вод;
- вихревое колесо для перекачки сильно загрязненной воды с твердыми отходами на поверхности;
- колесо с самоочисткой и режущими инструментами для переработки волокон, находящихся в стоках.
Гидравлические приспособления решают важную задачу: предупреждают засоры, которые характерны для насосных станций.
Двигатель
В насосных установках используются однофазные и трехфазные моторы. Первые монтируют в маломощных компрессорах, вторые характерны для высокопроизводительных канализационных комплексов. На территории России в основном используется оборудование с частотой 50 Гц. Класс защиты предусмотрен международный стандарт IP68 (ГОСТ 14254-96). Это значит, что обеспечивается полная защита деталей мотора от внешних воздействий и проникновений, в том числе пыли.
Важным для компрессорного мотора является выбор типа охлаждения. Мотор может охлаждаться непосредственно в водной среде, или для него создают специальную охлаждающую «рубашку». В соответствии с ГОСТ 30852.19 насосы, оснащенные взрывозащищенным двигателем, имеют маркировку Ex.
Дополнительные системы и установки
Рассмотрим дополнительное оснащение КНС:
- шаровой обратный клапан предотвращает передвижение загрязненной и очищенной сред в обратном направлении;
- шиберная задвижка предусмотрена для контролируемого или аварийного перекрытия потока сточных жидкостей;
- дробилки нужны для перемалывания крупных частей мусора, который встречается в водной среде;
- расходомеры требуются для учета расхода сред, проходящих через систему в процессе очистки;
- поплавковый выключатель автоматизирует работу погружных насосов
- датчики уровня следят за уровнями воды, предотвращая переполнение резервуаров.
Дополнительно в КНС устанавливаются приспособления для взмучивания осадка. В последнее время начали монтировать дорогостоящие, но эффективные взмучивающие клапаны, которые не позволяют осадку застаиваться.
В проекте в обязательном порядке учитывают параметры монтажной плиты, на которую будет установлена КНС. Обычно плиту разрабатывает организация, занятая производством насосного оборудования.
Заключение
Насосные установки для систем канализации должны соответствовать государственным нормам и техническим условиям. Нормативные документы разрабатываются надзорными организациями России специально для этого вида оборудования. В этом случае удается спроектировать и произвести КНС, которая будет бесперебойно работать, выполняя задачи отвода ливневых вод и промышленных стоков. Таким образом решается проблема загрязнения окружающей среды. Для населения создаются благоприятные условия проживания, для заводов обеспечивается безостановочная работа.