Система канализации

О 20003 5 н 5 ЕОЗГ 1/ ийской Федерации товарным знакам Комитет по патен ЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ПАТЕНТ в В.ИПахомов ИИы канализации.порный трубоп 41(57) Использование: системСущность изобретения: на Изобретение касается регулируемых систем канализации.Оно может быть использовано при проектировании и строительстве канализационных систем любого назначения как при новом строительстве, так и при решении задач увеличения мощности существующих систем. канализации. Наиболее целесообразная область использования - проектируемые и существующие системыхозяйственно-бытовой канализации городов и поселков.Известна система канализации, содержащая насосную станцию перекачки сточных вод с подводящим коллектором, напорным водоводом и аварийным резервуаром. днище которого располагается на отметках, обеспечивающих опорожнение резервуара после аварии в лоток подводящего коллектора.При аварии подводящий коллектор отключается от насосной станции и канализационной сток одновременно заполняет как резервуар, так и подводящий коллектор. После включения насосной станции происхоровод соединен с резервуаром дополнительным трубопроводом, диаметр которого установлен из условия пропуска максимальной величины притока сточных вод к насосной станции за вычетом средней величины притока сточных вод, а днище емкости расположено не ниже максимального уровня в подводящем самотечном коллекторе. 4 ил. дит опорожнение резервуара и его промывка (Рабочий проект Н 260.Р 2-0-ПЗ, т 2, институт "Мосводоканал НИИПроект", Аварийный резервуар для канализационной насосной станции М 2 в Крылатском" Москва, 1986 г.).Недостатком этой системы канализации является возникновение подпора в подводящем коллекторе при заполнении резервуара и нарушение гидравлического режима работы самотечных сетей бассейна насосной станции перекачки в зоне распространения подпора; необходимость в органиэации специальной системы смыва и последующей санитарной обработки после каждого цикла наполнения - опорожнения резервуара; эаглубление днища резервуара на уровень эаглубления лотка подводящего коллектора,Наиболее близкой по технической сущности является система канализации, где в зависимости от назначения регулирующий резервуар размещается перед насосной станцией. Резервуар опорожняется насосной станцией. (В.И.Калицун, Водоотводя 200039750 55 щие системы и сооружения. М Стройиздат, 1987, Вторая схема компоновки (рис.11,35,б) 61, с, 264),Недостатки прототипа следующие: расположение регулирующего резервуара перед канализационной насосной станцией перекачки вызывает необходимость эаглубпения его днища на 5 - 6 м ниже лотка самотечного, подводящего к насосной станции коллектора, из которого стоки поступают в резервуар. Это значительно увеличивает стоимость строительства и эксплуатации ре. эервуара; прием в резервуар хоэяйственнобытовых и промышленных стоков, не. прошедших первичную механическую обработку; обязательная последующая откачка насосной станцией стоков из резервуара; необходимость дополнительного относительно подводящего коллектора заглубления насосной станции как минимум на 5 - 6 м", Очень ограниченная область использования в существующих системах канализации. Практическая область применения - ливневая канализация,Предлагаемая система канализации имеет при сравнении с прототипом следующие отличительные признаки: напорный водовод от канализационной насосной станции перекачки соединен с регулирующей емкостью дополнительным трубопроводом, обеСпечивающим подачу сточных вод в емкость в часы максимальной загрузки последующих элементов канализационной системы, с интенсивностью(цмакс. - цсбр.), где смаке. - максимальная величина притока сточных вод на насосную станцию; рср. - средняя величина притока сточных вод. т.е, регулирующая емкость располагается после насосной станции.Днище регулирующей емкости расположено не ниже максимального уровня воды е подводящем коллекторе или в любом другом самотечном канализационном коллекторе, проходящем достаточно близко от насосной станции перекачки и транспортирующим сточные воды минуя насосную станцию, куда предполагается самотечное опорожнение емкости беэ перекачки насосной станцией,Преимущества предложенной системы канализации по сравнению с аналогом и прототипом следующие: подача сточных вод в регулирующую емкость от напорного водовода насосной станции перекачки позволяет создать легко управляемые процессы наполнения емкости и изменения величины нагрузки на последующие элементы канализационной системы с малым шагом изменения величины расхода; обеспечивается возможность не заглубпять ем 5 10 15 20 25 30 35 40 45 кость более того. чем это необходимо для баланса земляных работ. Отсутствуют многие ограничительные требования к месту расположения емкости относительно насосной станции и при этом обеспечивается возможность полного опорожнения резервуара даже при максимальном уровне воды в подводящем к насосной станции коллекторе; высотное положение емкости позволяет осуществлять ее самотечное опорожнение не только в подводящий коллектор к насосной станции, но и в любой другой самотечный коллектор, транспортирующий сточные воды, минуя насосную станцию, т,е. без дополнительной перекачки при любом наполнении в самотечном коллекторе: сточные воды поступают в регулирующую емкость после первичной механической обработки их в соответствующих устройствах канализационной насосной станции перекачки; заполнение регулирующей емкости не сопровождается изменением гидравлического режима работы подводящего к насосной станции коллектора; удельный показатель стоимости строительства предлагаемой системы канализации значительно ниже аналогичного показателя по прототипу, так как не требуется дополнительного эаглубления ни самой емкости, ни насосной станции.Сравнительный анализ известных и предлагаемого технических решений пока- зывает, что оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо е области канализации. Предлагаемая система канализации - техническое решение по изменению сложившейся, традиционной структуры канализационных систем за счет включения в эти системы такого комплексного структурного элемента, как насосная станция перекачки и регулирующая емкость после насосной станции, в результате чего в наибольшей степени реализуется идея построения регулируемых канализационных систем, что позволит осуществить разгрузку сооружений канализации в часы их максимальной загрузки. На фиг.1 представлена технологическая схема системы канализации, план; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - показаны режим притока сточных еод на насосную станцию и режим подачи насосной станции в канализационную систему при испольэовании регулирующей емкости: на фиг.4 - на графике совместной работы насосов и водоводов показана параллельная подача насосной станции в водоводы и в регулирующую емкость, расположенную после насоснойстанции, 200039710 Система канализации, содержит самотечный коллектор 1, подводящий сточные воды к насосной станции, приемная камера 2 на подводящем коллекторе, смотровой колодец 3 перед входом коллектора в насосную станцию 4. напорный водовод 5 от насосной станции перекачки, камеоа с расходомером 6 на водоводе, камера, задвижек 7 на водоводе, камера с расходомером 8 на дополнительном трубопроводе 9, соединяющем напорный водовод с резервуаром, регулирующая емкость 10 в виде закрытого полузаглубленного резервуара. труба опорожнения 11 резервуара. камера задвижек и щитовых затворов 12 в системе опорожнения резервуара, отводной канал 13 в системе опорожнения резервуара. соединяющий резервуар с подводящим коллектором, перепадной колодец 14 с щитовым затвором и водоизмврительным постом, переливная труба 15 из резервуара,На фиг,3 показаны режим притока сточных вод на насосную станцию и режим подачи насосной станцией в последующие элементы канализационной системы, характерная точка 3 пересечения кривых 1 и 2.На фиг,4 показаны: характеристика Н(0) одного насоса 1, совместная параллельная работа двух 2 и трех 3 насосов, характеристика Н(0) 4 водоводов от насосной станции перекачки, характеристики Н(0) трубопроводов подающей в резервуар системы 5, 6, 7; рабочая точка 8, определяющая подачу насосной станции, совмещенные характеристики Н(О) водоводов и труб подающей в резервуар системы 9 и 10 при различных режимах подачи сточных вод в сеть и в резервуар.Технологический процесс в предлагаемой канализационной системе осуществляется следующим образом.Сточные воды через подводящий коллектор 1 поступают на канализационную насосную станцию перекачки 4 в режиме их естественного притока и подаются в напорные водоводы 5. В те часы суток, когда величина притока сточных вод на насосную станцию превышает величину средней загрузки рср., сточные воды через трубопровод 9 с избыточным напором подаются в резервуар 10, Интенсивность подачи насосной станции как в водоводы. так и в резервуар, измеряется в расходомерах 6 и 8. Поступление сточных вод в резервуар осуществляется в течение всего интервала времени суток, пока кривая 1 по фиг.1 располагается выше кривой 2. Регулирование подачи сточных вод в резервуар осуществляется устройствами системы подачи 15 20 25 30 35 40 45 50 55 регулирующей емкости, В ингервале времени суток, когда кривая (см. фиг.3) располагается ниже кривой 2, происходит самотечное опорожнение резервуара 10 через трубы 11 и 13 с использованием запор- но-регулирующих устройств в камерах 12 и 14 в камеру 2 подводящего коллектора 1. В колодце с водоизмерительным постом 14 осуществляется измерение расхода, Постоянное измерение расхода в камерах 6, 8 и 14 позволит в любой момент времени определить подачу насосной станции 4 в последующие элементы канализационной системы, перекачку насосной станции 4, подачу в резервуар 10 и поступление стоков иэ резервуара 10 в коллектор 1.Так как днище резервуара 10 располагается выше максимального уровня воды в подводящем коллекторе 1, при любом режиме загрузки подводящего коллектора 1 можно обеспечить любую интенсивность самотечного опорожнения резервуара 10 в коллектор 1. Кроме этого. аналогичную процедуру опорожнения резервуара 10 можно осуществить в любой другой самотечный коллектор, достаточно близко проходящий от насосной станции 4 и транспортирующий сточные воды минуя насосную станцию 4, так как заглубление днища резервуара может быть незначительным,При притоке на насосную станцию 10 расхода в интервале (ом цр,) работают два насоса 2 и в коллектор 1 сточные воды поступают из резервуара 10 с интенсивностью, обеспечивающей загрузку насосной станции 4 до величины расхода, равного ц,р. при притоке сточных вод в интервале изменения расхода (цср цмас.) работают три насоса 3 и насосная станция осуществляет подачу расхода ась, в сеть и некоторый циркулирующий обьем стоков - в резервуар 10, опорожняющийся в это же время в подводящий коллектор 1 с интенсивностью, равной величины циркулирующего расхода, до загрузки насосной станции 4 до величины расхода оас. В канализационную систему в последующие после насосной станции 4 сооружения в течение всего времени работы насосной станции подается расход ор т.е. подача насосной станции 4 в канализационную сеть равномерна в течение суток.При переполнении резервуара 10, сточные воды поступают в канал 13 через переливные трубы 15. Запорные устройства в 7 обеспечивают отключение как водовода 5, так и трубопровода 9. Щитовыми затворами в камерах 12 и 14 регулируется интенсивность опорожнения резервуара 10.Около точки 3 - точки пересечения кривых 1 и 2 по фиг.1, осуществляется послед 2000397няя стадия опорожнения резервуара в процедуре цикла его опорожнения.Технический эффект предложенной системы канализации следующий: максимальный линейный размер фракций взвешенных 5 веществ, содержащихся в сточных водах, поступающих в регулирующую емкость, не превышает максимального линейного размера проточного канала между лопатками рабочего колеса насоса насосной станции. 10 Для первичной механической обработки сточных вод используются устройства насосной станции перекачки; подача сточных вод в регулирующую емкость с избыточным напором делает возможным использование 15 системы подачи сточных вод в емкость в качестве устройств для смыва выпавшего в емкости осадка; расширяется область ис.пользования регулирующей емкости в структуре канализационных систем, так как 20 уменьшается количество ограничительных условий; значительно уменьшается удельный показатель стоимости строительства и эксплуатационных затрат, особенно для канализационных систем, подлежащих рас ширению или реконструкции.Исходные данные для расчетов: Опр, - суточная производительность системы канализации, данные по насосному оборудованию канализационной насосной станции 30 перекачки; совмещенные характеристики Н(О насосной станции и водоводов.Вычисляемые параметры: Кчас. - коэффициент часовой неравномерности притока сточных вод или требуемая степень умень , шения его величины; Юрез. - обьем регулирующей емкости; ЬОпр,(1) - прирост производительности в 1-м элементе канализационной системы, относительно которого проведено зарегулирование каналиэацион ного стока; максимальная интенсивность подачи сточных вод в регулирующую емкость и диаметр подающего в емкость трубопровода: максимальная интенсивность опорожнения регулирующей емкости и диа метр труб опорожнения; оценка экономии затрат на строительство и эксплуатацию при использовании предложенного устройства:а) при новом строительстве канэлиза ции;б) при расширении и реконструкции существующих канализационных систем,Рабочие формулы и расчетные схемы.Для существующих канализационных 55 систем Кчзс. определяется как случайная величина обеспеченности р = 0.30-0,25 ,Для новых канализационных систем Кчас. определяется с использованием норм проектирования: СНиП 2,04,03-85. "Канализация. Наружные сети и сооружения".В/рез. = К(Кчас,) х Оср час. х Ксут., тыс,м,згде Оср.час. - величина среднечасового притока суточных вод, тыс,м /час;Ксут, - коэфФициент суточной неравномерности притока сточных вод;К(Кчас,) см, ВыВОд.Кчас. 1.05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,351,40 1.45 1,50 1,55 1,60К(Кчас.) 0,30 0,50 0,75 1.10 1,45 1,80 2,152,55 3,00 3,55 4.20 5,20Ь Опр.(1) Опр, х (1 - 1/(Кчас) ХКчас.(1)/Кчас. ТЫС М /СУТ3где Кчас.(1) - коэффициент часовой неравномерности притока сточных вод в 1-м элементе канализационной системы, относительнокоторого проведено зарегулирование канализационного стока.Максимальная интенсивность опорожнения резервуара равна(Цср. - Цмин), где Цср, и Цмин - соответственнп величины среднего и минимальногопритока сточных Вод на насосную станциюперекачки.м /с,доте. = Й(цср. Цмин. ЬН).где Ь Н - перепад отметок зеркала воды врезервуаре и в коллекторе.Максимальная интенсивность подачиСТОЧНЫХ ВОД В РЕЗЕРВуаР (Цмакс, Цср.), ГДЕцма,с, и цср, - соответственно величины максимального и среднего притока сточных водна насосную станцию, м /с.астр. = 1(Цмакс. Цср. Нр)где бтр, - диаметр дополнительного трубопровода, соединяющего напорный водоводнасосной станции с резервуаром;Нр, - располагаемый напор в напорномводоводе насосной станции,Эн,стр, 1,25 х (Кстр. Крез,) х (1 - 1/Кчас,),где Эн.стр. - оценка экономии затрат на строительство и эксплуатационных расходов за5 лет;Кстр, - сметная стоимость нового строительства всей канализационной системы.Крез, - сметная стоимость строительстварегулирующей емкости;Эрек. = 1,25 х (ф х (1 - 1/Кчас) Крез )где Эрек, - оценка экономии затрат на строительство и эксплуатационные расходы за 5лет при реконструкции или расширении канализационной системы;ф - приведенная к сроку окончаниястроительства стоимость основных фондовсооружений канализации, относительно которых решается задача зарегулирования канализационного стока,Расчеты показывают, что использование В традиционных структурах канализаци 2000397 10онных систем предлагаемого устройства, позволит практически решить задачу зарегулирования канализационного стока в диапазоне изменения коэффициента часовой неравномерности и создания регулируемых канализационных систем.Экономия затрат на строительство и эксплуатацию канализации, по оценкам для сооружений московской канализации, составит: при новом строительстве канализации - до 50; при реконструкции или расширении - до 97.Формула изобретения Система канализации. содержащая насосную станцию перекачки сточных вод,подводящий самотечный коллектор, регулирующую емкость в виде закрытого резервуара, соединенного с подводящим самотечным коллектором. отводящий на порный трубопровод, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что она снабжена дополнительным трубопроводом, соединяющим напорный трубопровод с резервуаром. при этом диаметр дополнительного трубопровода установлен 10 из условия пропуска максимальной величины притока сточных вод к насосной станции за вычетом средней величины притока сточных вод. а днище емкости расположено не ниже максимального уровня воды в подво дящем самотечном коллекторе,2000397 кс Фи дактор акаэ 30 Тираж ПодписноеНПО ":Поиск" Роспатента35, Москва, Ж, Раущскэя наб 4/5