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.