Система канализации

Использование полезной модели «Система канализации» обеспечит совместную работу параллельную работу (подачу) двух и более канализационных насосных станций перекачки сточных вод и любых систем водоотведения на один водовод или на одну группу водоводов от одной насосной станции перекачки за счет устройства «трубопровода-связки» между водоводами от разных насосных станций, в соответствии с чем обеспечивается исключение, по меньшей мере одной ступени перекачки сточных вод. При этом, расчетная подача каждой насосной станцией обосновывается гидравлическим расчетом. Использование расчетной модели «Система канализации» позволит качественно (в лучшую сторону) изменить существующие канализационные системы, уменьшить единовременные капитальные затраты на новое строительство, реконструкцию и модернизацию систем водоотведения и значительно уменьшить эксплуатационные расходы.

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:

- прямоугольная система координат, где «область определения» (горизонтальная ось) - расход q, в м ³/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;

- h ₃q) - 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.

Система канализации, содержащая, по меньшей мере, две канализационные насосные станции и напорные водоводы от них, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена трубопроводом - связкой, размещенной между напорными водоводами и выполняющей функцию напорного водовода от одной канализационной насосной станции, обеспечивающей совместную перекачку двух канализационных насосных станций сточной воды по напорному водоводу от одной канализационной насосной станции.