СИСТЕМА КАНАЛИЗАЦИИ

Полезная модель «Система канализации» представляет собой техническое решение в виде конструкции, которая может быть использована при новом строительстве, реконструкции и модернизации систем водоотведения, таких как: системы транспортирования хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, поверхностных, дренажных, иловых и шахтных вод.
Наиболее целесообразной областью использования полезной модели «Система канализации» следует считать системы транспортирования сточных вод большой протяженностью, в состав которых входят более двух канализационных насосных станций перекачки сточных вод (далее будет - КНС).
Из уровня техники известна система водоотведения города, как средство того же назначения, представленная в учебнике для ВУЗов «Водоотведение и очистка сточных вод» (С.Я.Яковлев, Ю.В.Воронов, Москва 2002 г, Издательство Ассоциация строительных ВУЗов, стр.12, рис.1.1).
Эта система представлена на Фиг.1. Она содержит: Районную (РНС) и Главную (ГНС) насосные станции, напорные водоотводы от них и самотечный коллектор, подводящий к ГНС.
Принципиальным недостатком данной системы является двухступенчатая подача, т.е. двойная перекачка сточных вод бассейна канализования РНС. Во многих случаях это вызывает увеличение капиталовложений и эксплуатационных затрат.
Наиболее близким аналогом, предлагаемой в настоящем Заявлении, «Полезной модели», является «Система транспортирования сточных вод», представленная в Заявке Р.Ф. №2003115279/20 от 26.05.2003 г. (Бюл. №35 от 20.12.2003 г.), заявитель ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».
Она представляет собой две насосные станции от одной из которых, последовательно к другой КНС следуют напорный и самотечный канализационные трубопроводы. При этом, вторая КНС «выполнена с возможностью совместного перекачивания канализационных вод, поступающих в нее по самотечному канализационному трубопроводу и дренажных вод от иловых площадок, поступающих в нее по дренажным трубопроводам» (Из описания по титульному листу полезной модели к патенту Р.Ф.).
Выше приведенная полезная модель «Система транспортирования сточных вод» имеет два недостатка:
1. Наличие промежуточного элемента (сооружения) в виде самотечного трубопровода между первой и второй КНС.
2. Двухступенчатая перекачка (перекачка второй насосной станцией) сточных вод от первой КНС.
По п.1 - напорный водовод от КНС1 до КНС2, вместо самотечного коллектора, имел бы меньший диаметр, так как самотечный трубопровод «работает не полным сечением».
По п.2 - «двойная перекачка» сточных вод бассейна канализования КНС1 увеличивает эксплуатационные затраты (для КНС2) за счет увеличения потребления электроэнергии на перекачку сточных вод.
Предлагаемая в настоящей заявке «Система канализации» имеет, по сравнению с вышеперечисленным прототипом (в т.ч. с аналогоами), следующие преимущества:
- исключается по меньшей мере, одна ступень перекачки для одной или нескольких КНС и уменьшаются капитальные затраты на новое строительство, реконструкцию или модернизацию систем водоотведения, в т.ч. канализационных. В итоге, помимо экономии (уменьшения) единовременных капитальных затрат, обеспечивается экономия эксплуатационных затрат за счет двух составляющих: амортизационных отчислений, которые существенно зависят от стоимости основных фондов системы водоотведения и экономии
электроэнергии на перекачку сточных вод за счет исключения по, меньшей мере, одной ступени перекачки сточных вод.
В этом выражается положительный технический результат, представленной в Заявке, полезной модели «Система канализации».
Основу, представленной в описании, полезной модели «Система канализации» составляют две и более насосные станции перекачки сточных вод, имеющие напорные водоводы, которые связаны между собой таким конструктивным элементом, как «трубопровод - связка» между водоводами от разных КНС, диаметр которого определяется гидравлическим расчетом, за счет чего обеспечивается совместная параллельная работа (подача) двух (в общем случае - двух и более) КНС на одну группу водоводов или один водовод от одной КНС.
Нередко, в практике, встречаются такие случаи, когда напорные водоводы от одной КНС проходят в непосредственной близости от другой КНС или от ее водоводов, которые «отслужили» свой «нормативный» срок и находятся в неудовлетворительном состоянии. В таких случаях, наиболее целесообразно решать проблему «работы» двух и более КНС в водоводы от одной КНС, водоводы которой более надежны и находятся в удовлетворительном состоянии. Это обеспечивает получение положительного эффекта за счет приобретения системой транспортирования сточных вод такого качества, как «перераспределительный ресурс» и, дополнительно к этому, - резерв по коммуникациям.
Принципиальная схема полезной модели «Система канализации» представлена на фиг.2, где:
- «1» и «2» - КНС №1 и №2;
- «3» и «4» - два участка (последовательных) водовода от КНС1;
- «5» или «5'» - «трубопровод - связка» между водоводами от КНС1 и КНС2;
- «Т1» и «Т2» - точки «врезки» «трубопровода - связки» в водоводы от КНС1 и КНС2, осуществляемые с устройством на водоводах колодцев с задвижками;
- «6» - водовод (или его часть) от КНС2, который не будет использоваться при подаче КНС2 в водовод от КНС1;
- «7» - колодец самотечной канализационной сети, куда осуществляется подача сточных вод по водоводу (или водоводам) от КНС1;
- «8» - самотечная канализационная сеть, по которой осуществляется дальнейшее транспортирование сточных вод от КНС1 и КНС2.
На фиг.3 в графоаналитической форме, схематично, представлен гидравлический расчет, обосновывающий совместную параллельную работу (подачу) КНС1 и КНС2 в водовод от КНС1, в соответствии с которым, обеспечивается подача каждой КНС (№1 и №2) их «расчетного» расхода (q1 q2) при подаче КНС1 и КНС2 их суммарного «расчетного» расхода (q1 + q2).
На фиг.3 представлено:
3
- прямоугольная система координат, где «область определения» (горизонтальная ось) - расход q, в м/сек (или в л/с);
- «область значений» (вертикальная ось) - напор H(q) в м, как функция расхода (q);
- «t1» и «t2» - абсолютная геодезическая отметка зеркала воды в приемных резервуарах КНС1 и КНС2;
- «t3» - абсолютная геодезическая отметка «диктующей точки» напорного водовода от КНС1;
- «1» и «2» - паспортные характеристики H(q), соответственно, насосов КНС1 и КНС2;
- «3» и «4» - характеристики H(q), соответственно, насосов КНС1 и КНС2, «приведенных» (по определенному правилу) к «Т1», с учетом потерь напора от КНС1 и КНС2 в водоводах до «Т1»;
- «5» - «совместная приведенная характеристика» H(q) насосов КНС1 и КНС2 при их параллельной работе;
3
- hq) - характеристика H(q) участка водовода КНС1 от «Т1» до колодца самотечной канализационной сети;
- «6», «7», «8» - соответственно, «рабочие точки» (точки пересечения «приведенных характеристик H(q) насосов» и водоводов) для двух совместно работающих КНС: для КНС1 и КНС2;
- «9», «10» - «рабочие точки» для насосов, соответственно, КНС1 и КНС2, без учета потерь напора до «Т1»;
- q1, q2 и (q1 + q2) - соответственно, расчетная подача КНС1, КНС2 и совместно КНС1 с КНС2;
- (-h1(q)) и (-h2(q)) - соответственно, характеристика H(q) двух участков водоводов от КНС1 и КНС2 до их «общей точки», «Т1».
Параметры насосов: расход (q) и напор H(q) в простейшем случае, для насосов КНС1 и КНС2 определяются следующим образом:
1. Известна требуемая совместная подача двух насосных станций (q1 + q2) и известна требуемая (расчетная) подача КНС1, (q1) и КНС2, (q2) и, при этом, известно h3 (q1 + q2) - потеря напора в водоводе на участке водовода от «Т1» до колодца самотечной канализационной сети при пропуске по водоводу «расчетного» расхода, (q1 + q2).
2. Требуемые напоры для насосов КНС1 и КНС2 (H(q1) и H(q2)) определяются по формулам:
Для КНС1:
H1(q)н = (th3(q1 + q2) - t1) + h1(q1)
Для КНС2:
H2(q)н = (th3(q1 + q2) - t2) + h2(q2), где
знак t относится к абс. геод. отм. «Т6» по фиг.3.
Для уже установленных, т.е. существующих насосов КНС1 и КНС2, характеристики H(q) насосов «приводятся» к «Т1» для определения возможности их совместной работы и определения величины подачи каждой КНС, если их «совместная работа» (т.е. их использование) возможна. Для получения «приведенных» характеристик насосов КНС1 и КНС2 можно пользоваться формулами:
H1(q)н.пр. = H1(q)н - h1(q);
Н2(q)н.пр. = H2(q)н - h2(q); где
H2(q)н и H2(q)н - соответственно «1» и «2» по графикам фиг.3, где:
h1(q) = - (- h1(q)) и h2(q) = - (- h2(q)) - тоже по графикам фиг.3.
Работа системы канализации осуществляется следующим образом: КНС №1 (1) перекачивает сточные воды через два последовательно расположенных участка (3 и 4) водовода, принадлежащего КНС 1 (1).
КНС №2 (2) перекачивает сточные воды через водовод-связку (5 или 5) и участок водовода (4) от КНС №1 (1). После точки врезки (т.1) водовода-связки от КНС №2 (2) в водовод (4) от КНС №1 (1), обе насосные станции осуществляют перекачку сточных вод по одному водоводу (4) от КНС №1 (1) в колодец (К) самотечной канализационной сети (8).
Таким образом, осуществляется параллельная работа двух насосных станций на один водовод (4) от одной из двух насосных станций перекачки сточных вод.