Повышение плотности застройки, увеличение ее этажности влечет за собой многократный рост нагрузки на все инженерные системы, в том числе на канализационные сети и очистные сооружения. В задачу специалистов входит расчет и создание инженерных систем, отвечающих всем требованиям потребителя, при этом учитывается стоимость и удобство в обслуживании. Жители крупных населенных центров привыкли к централизованным канализационным сетям, но в современных условиях возникает ряд проблем при выборе такой системы отвода стоковых вод.
Так, например, их масштабность приводит к необходимости в крупных земляных работах, что затруднительно в условиях плотной застройки городов, а для сельских районов такие сооружения кране дороги и не имеют смысла. Стремление сделать отвод канализационных стоков максимально комфортным и при этом уменьшить его стоимость привел к внедрению во многих случаях комплектно-блочных канализационных станций.
Установка такой канализационной станции не требует объемных земляных работ за счет отказа от больших железобетонных резервуаров, дополнительных помещений и вентиляционных камер. Все это приводит к снижению затрат на монтаж, экономии полезных площадей и ряду других положительных моментов.
Описание конструкции КНС
Существующие типоразмеры КНС позволяют их устанавливать практически для любых объемов и параметров подачи стоков, то есть насосные станции диаметром 1–3 м заменяют применяемые в настоящее время сооружения диаметром 6–12 м и более. Канализационная насосная станция представляет собой совокупность приемного резервуара и наземного блокбокса. Возможно изготовление КНС без последнего при условии установки шкафа управления в здании, расположенном на расстоянии не более 100 м от КНС.
Наземный блок-бокс (при его наличии) выполняется в виде павильона, внешняя поверхность обшивается профилированным листом с полимерным покрытием, внутренняя — листовой сталью толщиной 1,5 мм. Утепление стен проводится пенополиуретаном. В надземном павильоне размещаются: шкаф управления, система отопления и освещения. Приемный резервуар может быть различных размеров и в зависимости от габаритов имеет некоторые различия в конструкции.
Основанием служит плоская бетонная или железобетонная фундаментная плита. В приемном резервуаре размещаются: самотечный патрубок; напорные трубопроводы; задвижки; обратные клапаны; решетчатый контейнер для задержания крупных частиц; контейнер для их временного хранения; датчики системы автоматического включения насосов в зависимости от уровня сточных вод; погружные насосы; электропечь; лестница; площадка для обслуживания запорной арматуры; система вентиляции.
Более подробно некоторые элементы конструкции представлены ниже. Изготавливаются КНС различные по материалу корпуса приемного резервуара: насосные станции с корпусом из стали с антикоррозионной защитой на полиуретановой основе; насосные станции с корпусом из стеклопластика. КНС с металлическим корпусом дешевле, но менее долговечны в сравнении с установками, имеющими корпус из стеклопластика.
Применяемые для производства КНС стеклопластики обладают множеством преимуществ: высокой механической прочностью, хорошей коррозионной стойкостью в агрессивных средах. Срок их службы без ремонтов — до 50 лет. Основные свойства применяемого стеклопластика: температурный интервал службы от –60 °C до 80 °C; плотность 1,6–1,7 г/см2; разрушающее напряжение при изгибе, не менее 137 МПа; разрушающее напряжение при растяжении, не менее 135 МПа; разрушающее напряжение при сжатии, не менее 95 МПа; коэффициент линейного расширения (при 298–375 К) 6 × 105 К–1. К корпусу присоединяются самотечный коллектор и напорные трубопроводы для подвода сточных вод.
В конструкции для удобства обслуживания (доступа в резервуары, извлечения решетчатого контейнера, а в случае необходимости — и демонтажа насосов) предусмотрено наличие откидных люков, а также промежуточной площадки для спуска в КНС, если высота установки превышает 3 м. Для задержания крупных частиц на вводе самотечного коллектора в приемный резервуар установлен решетчатый контейнер.
Размер ячеек решетки контейнера зависит от проходного сечения рабочего колеса насоса. Также КНС оснащаются контейнером для временного хранения уловленных частиц, извлечение данной емкости можно осуществлять как вручную, по направляющим, так и при помощи тали. В объеме приемного резервуара монтируется стационарная конструкция, представляющая собой основания, в которые закрепляются вертикальные направляющие с верхними кронштейнами.
КНС оснащаются погружными насосами, опускаемыми в уже установленную конструкцию по направляющим. Работа насосов автоматизирована и коррелирует с уровнем воды в приемной емкости резервуара. Благодаря высокой частоте пуска насосных агрегатов — 15–25 пусков в час — стало возможным значительно уменьшить объем приемного резервуара. Погружные насосы имеют ряд преимуществ в сравнении с агрегатами сухой установки.
К таким преимуществам можно отнести: размещение насосов непосредственно в приемном резервуаре, что в совокупности с компактностью позволяет уменьшить объем подземной части станции; возможность работы насосов с большим числом включений в час; более высокий КПД, в сравнении с насосами сухой установки; большие проходные сечения; стоимость строительства КНС полной заводской готовности сокращается примерно в два раза.
Насосы с канальным рабочим колесом практически не засоряются, так как в зависимости от модели насоса канальное рабочее колесо позволяет перекачивать жидкость, содержащую включения размером 50, 80 или 100 мм. Большие свободные проходы и лопасти увеличенной длины обеспечивают высокую производительность насоса и отсутствие засорений из-за накручивания волокнистых включений на рабочее колесо, приводящих к его блокировке, поэтому они подходят для перекачивания необработанных стоков на больших канализационных станциях, при этом гарантируется бесперебойная работа насоса и минимум сервисных затрат на техническое обслуживание.
Также они удобны при монтаже и обслуживании. Для обслуживания КНС не требуется спускаться в стакан станции: монтаж и демонтаж насосов осуществляется при помощи грузоподъемного устройства, автоматически, по направляющим трубам. Жесткое крепление к трубопроводу осуществляется при помощи диафрагменного соединителя, установленного на дне стакана. Автоматическое включение и выключение насосов регулируется поплавковыми датчиками уровней.
Сигнализация о работе насосного оборудования и аварийных ситуациях может передаваться с помощью радиостанции на пульт или компьютер диспетчера эксплуатирующей организации. Технические показатели КНС: производительность — 2–430 м3/ч; напор — до 60 м вод. ст.; установленная мощность (с учетом электроотопления) — 20–86 кВт; глубина подводящего коллектора — 3,0– 5,5 м; количество обслуживаемых жителей — 30–15000 человек.
Преимущества установки КНС таковы: экономия площадей, КНС не требует строительства громоздких железобетонных конструкций; экономия денежных средств за счет ликвидации необходимости масштабных строительных работ и благодаря монтажу практически готового изделия; уменьшение энергозатрат благодаря автоматическому включению и отключению оборудования по мере необходимости; снижаются затраты электроэнергии, так как система контроля уровня заполнения стакана позволяет современным насосам работать систематически, включаясь по мере необходимости; уменьшение штата обслуживающего персонала за счет автоматизации процесса; сведение до технологического минимума потерь напора; возможность оснащения установки расходомером; при старой системе сбора стоков канализация часто засоряется несмотря на большой диаметр пропускных коллекторов (наличие режущего механизма на современных насосах КНС позволяет избежать аварийных ситуаций благодаря тому, что форма режущих лопастей обеспечивает эффективное перекачивание жидкостей с абразивными или волокнистыми включениями, а также высокой концентрацией твердых включений, и способствует отводу воздуха, что препятствует засорению и блокировке рабочего колеса); низкий уровень шума и вибрации; наличие нескольких локальных КНС вместо одной централизованной предпочтительнее с точки зрения экологии, так как отказ централизованной КНС в масштабах города приводит к аварийным сбросам стоков на рельеф и экологическим проблемам.
Недостатки установки КНС
К недостаткам КНС можно отнести то, что при инсталляции все же необходимо использование крупной строительной техники. Правда, время ее эксплуатации ничтожно мало в сравнении с работами при постройке традиционных канализационных сооружений. Также надо учитывать, что КНС рассчитана на пользование не более чем 15 тыс. жителями, тогда как традиционные канализационные станции способны обслуживать существенно большее количество людей. Однако и проблемы, возникающие при постройке и ремонте капитальных сооружений, масштабнее. В любом случае подбор необходимого оборудования и сооружения осуществляется индивидуально для конкретной ситуации.
Пример подбора и порядок установки КНС
Приведем порядок подбора КНС. За исходные условия возьмем следующие данные: производительность КНС 5 м3/ч; требуемый напор 20 м; глубина заложения подводящего коллектора от уровня планировки 2,5 м; корпус КНС металлический; исполнение двухблочное (приемный резервуар и надземный блок-бокс). По требуемым напору и производительности подбираем насосы. Приведенным условиям будет соответствовать приемный резервуар со следующими размерами: диаметр — 1420 мм, высота — 4000 мм.
Наземный блок-бокс принимаем размером 2,0 × 2,0 × 2,5 м. Установка КНС начинается с обустройства котлована, дно которого покрывается уплотненным песком (слой около 150 мм). Покрытие должно выступать не менее чем на 100 мм над планировочной отметкой. К установленному резервуару подключают подводящие и отводящие трубопроводы. Далее котлован засыпается, уплотняя послойно песчаный грунт до 95 % от естественной плотности.
Насосы устанавливаются в уже смонтированную КНС в соответствии с инструкцией по монтажу. Также необходимо зафиксировать ход поплавков и уровень включения резервного насоса. В процессе установки все электрические кабели насосов и датчиков выводятся за пределы корпуса и подключают к шкафу управления. После монтажа проводятся испытания КНС, используя воду из водопровода или автоцистерны.
Сервисное обслуживание
Сервисное обслуживание включает в себя ежемесячную проверку рабочего цикла каждого насоса. Любые нарушения цикла и отклонения от него должны быть сигналом к проверке гидравлических показателей, а при отклонении более чем на 10 % от паспортных данных, насос полностью обследуют, так же поступают, если есть дополнительные шумы и нехарактерные для нормально работающего оборудования звуки.
С периодичностью раз в три месяца каждый из насосов извлекают и осматривают на предмет повреждений поверхности. В случае использования металлического корпуса резервуара КНС его осматривают с целью выявления возможных очагов коррозии, при их наличии проводят необходимую обработку поверхности.
Выводы
Благодаря полной автоматизации, достаточно простому монтажу, связанному с тем, что оборудование поставляется в комплекте и установка практически сводится к обустройству котлована, подключению трубопроводов и электрооборудования КНС в ряде случаев стала удачной альтернативой традиционным канализационным станциям. Главным условием максимальной комфортности для потребителя является правильный учет всех условий работы и конечных требований.
КНС успешно эксплуатируется на ряде объектов, таких как коттеджные поселки, кемпинги, гаражи, некоторые промышленные предприятия, рестораны и др. КНС также заменили устаревшие и обветшавшие канализационные станции традиционного исполнения.
