Главные насосные станции сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный Федеральный Университет имени М.К. Амосова»

Инженерно-технический институт

Кафедра городского строительства, хозяйства и архитектуры

Реферат

По дисциплине: «Водоснабжение и водоотведение»

На тему: «Главные насосные станции сточных вод»

Выполнил: ст. гр. ГСХ-08

Ханин М.А.

Проверил: Пермяков П.П.

Якутск 2012



Введение

Главные насосные станции служат для перекачки сточных вод со всего населенного пункта или всего промышленного предприятия на очистные сооружения или в головной магистральный коллектор.

Главная насосная станция обычно совмещается с очистными сооружениями, но может быть расположена и на промышленной территории.

Главная насосная станция перекачивает стоки на очистные сооружения или на поля орошения, если рельеф местности или заглубление главного коллектора не обеспечивают возможности поступления их для очистки самотеком.

Главные насосные станции предназначены для перекачки всего расхода сточных вод или основной части его на очистные сооружения.

При выборе территории для главных насосных станций также учитываются указанные выше условия. Так как очистные сооружения часто находятся на значительном расстоянии от присоединения последнего водопотребителя, необходимо тщательно прорабатывать варианты расположения насосной станции вблизи населенного пункта или в комплексе с очистными сооружениями. При выборе варианта существенное значение имеют не только рельеф местности и гидрогеологические условия, но и очередность капиталовложений и эксплуатационные условия.

В наиболее пониженной части города вблизи естественного водоема устраивают главную насосную станцию ( ГНС), соединенную с главным коллектором. Это обеспечивает легкий аварийный выпуск сточных вод в водоем. Она принимает сточные воды из главного коллектора, и, если нужно, перекачивает их на возвышенную точку района, откуда они самотеком поступают в очистные сооружения.

Следующие данные относительно производительности скважин трех главных насосных станций города Гонолулу на 9 или 11 марта 1П20 г. были сообщены ответственным инженером В. Эти скважины получают воду из базальта.

Центральный диспетчер в городе или поселке контролирует работу насосных станций перекачек, главной насосной станции, напорных коллекторов, самотечных сетей и наблюдает за работой системы в целом.

Для главного коллектора, идущего обычно вдоль берега реки, рекомендуется проектировать главную насосную станцию не в конце коллектора, а в средней его части, направляя таким образом к насосной станции сточные воды с двух сторон, что уменьшает заглубление коллектора и насосной станции.



1. Предназначение главной насосной станции

насосный станция канализационный сточный вода

Канализационные насосные станции служат для перекачки сточной жидкости на сетях или в составе очистных сооружений. По назначению различают главные насосные станции, районные насосные станции и насосные станции подкачки. Задачей главной насосной станции является подача сточных вод из главного коллектора на очистные сооружения. Районные насосные станции предназначены для перекачки сточной жидкости из одного района (бассейна) канализования в коллектор другого или в главный коллектор населенного пункта.

Станции подкачки устраиваются на канализационных сетях при необходимости подъема воды с отметок максимально возможного заложения трубопроводов при открытом способе работ в коллекторы с меньшим заглублением.

При устройстве станций подкачки для уменьшения глубины заложения коллектора выбор оптимального варианта производится на основании технико-экономических расчетов.

На участке 1-4 (рис.22) сточные воды могут транспортироваться с одной насосной станцией глубокого заложения или, например, с тремя, но более мелкого заложения.

Сравним энергетические затраты по этим вариантам.

Примем уклон труб одинаковым, а приток сточных вод равномерным и на каждом участке равным q.

По первому варианту на насосной станции в точке 4 необходимо поднять 3q л/с на высоту ЗН. Это потребует мощность 3qхЗHх10=90 qH Вт.

По второму варианту насосная станция в точке 2 поднимет расход q, л/сна высоту H, т.е. потребуется мощность qхHх10=10 qH Вт; в точке 3 - соответственно 2qхHх10=20 qH Вт и в точке 4 - ЗqхHх10=30 qH Вт. Общая мощность составит 60 qH Вт.

Следовательно, по второму варианту мощность, а тем самым и энергия, затрачиваемая на подъем воды, меньше, чем по первому варианту.



2. Размещение насосных станций

Рис.1 Анализ вариантов размещения канализационных насосных станций в городке

Канализационная насосная станция состоит из двух отделений: приемного и насосного (рис.23). По компоновке эти отделения могут быть совмещенными (в одном сооружении) и раздельными (в самостоятельных сооружениях).

В приемном отделении располагаются приемный резервуар для регулирования режима притока-откачки сточных вод, решетки и дробилки.

В насосном отделении размещаются главные и вспомогательные насосные агрегаты, всасывающие и напорные трубопроводы, запорно-регулирующая и контрольно-измерительная арматура.

В надземной части насосной станции располагаются электрические щиты, вентиляционное оборудование, бытовые помещения.



3. Канализационная насосная станция

Рис.2. Канализационная насосная станция

a - вертикальный разрез;

б - план;

1 - подводящий коллектор;

2 и 16 - затворы;

3 - дробилка;

4 - решетка РМВ

5 и 8 - напорный трубопровод;

6 - обратный клапан;

7 - насосы;

9 и 10 - тали;

11 - бак разрыва струи (водопровод);

12 - люк;

13 - раковина;

14 - дырчатое корыто;

15 - решетка с ручной очисткой;

17 - вихревой насос;

18 - расходомер.

Емкость приемного резервуара определяется на основе анализа режима притока и откачки сточных вод.

Наглядное представление об этом режиме и его влиянии на вместимость приемного резервуара дает интегральный (суммарный) график, представленный на рис.3.

На графике наносится интегральная кривая притока сточных вод по часам суток на насосную станцию в процентах от суточного притока. Она сопоставляется с графиком работы насосов. Если откачку производить равномерно в течение суток при непрерывной работе насосов, то часовая откачка составит примерно 4,17% Qcym (пунктирная линия). При этом емкость приемного резервуара будет большой, по рис.3 она составит более 20% Qcym. Для уменьшения емкости график откачки необходимо приближать к графику притока, подбирая соответствующие насосы.

Насосы необходимо подбирать так, чтобы общая их подача (производительность) была равна максимальному расчетному притоку сточных вод или несколько превышала его. Число и подача насосов должны обеспечивать устойчивый режим работы станции при периодических колебаниях притока воды. Для удобства эксплуатации насосы принимаются однотипными.

График откачки подобранными насосами наносят на интегральный график притока сточных вод и получают периодичность их работы, зафиксированную на рис.3 горизонтальными участками. Необходимый объем приемного резервуара определяется максимальной разностью ординат графиков суммарного притока и суммарной откачки сточных вод. Он стал значительно меньше, чем при равномерной откачке. В любом случае вместимость приемного резервуара не должна быть меньше 5-минутной максимальной подачи одного из насосов.



График притока-откачки сточных вод

Рис.3. Интегральный график притока-откачки сточных вод на канализационной насосной станции

1 - пряток сточных вод;

2 - откачка сточных вод;

3 - характеристики насосов

Полученную минимальную вместимость приемного резервуара необходимо проверить на частоту включения насосов.

Нормальная работа электрооборудования привода насосов обеспечивается при числе включений в течение одного часа не более пяти при автоматической работе насосов и не более трех - при ручном управлении.

Если мощность электродвигателей насосов превышает 50 кВт, то и при автоматическом управлении рекомендуется принимать не более трех включений в час.

Проверка на частоту включений делается путем построения графика притока и откачки сточных вод в течение одного часа для среднего (50% максимального) и минимального притоков при работе одного насоса. Она может быть осуществлена и расчетным путем по формуле:



где:

Qcm - средний (50% максимального) приток сточных вод м куб/ч;

Qнac - подача насоса, м куб/ч;

n - Число включений в один час.

Глубина рабочей части приемного резервуара принимается не менее 1,5-2 м, перекрытие резервуара располагается на 0,5 м выше наибольшего расчетного уровня воды в нем. Днище резервуара должно иметь уклон 0,1. В месте расположения всасывающих воронок устраиваются приямки глубиной 0,2-0,4 м. Для взмучивания осадка в приемные резервуары подают ответвления от напорной трубы насосов, которые используются и для ее опорожнения.

В целях предохранения насосов от механических повреждений в приемных резервуарах предусматриваются решетки. Ширина их прозоров принимается в зависимости от типа и марки, обычно на 10-20 мм меньше размеров проходных сечений устанавливаемых насосов.

3.1 Схема насосной станции

Рис.4. Схема насосной станции с самопромывающейся конусной решеткой

1 - подводящий трубопровод;

2 - переливное устройство;

3 - наружный напорный трубопровод;

4 - внутренний напорный трубопровод;

5 - конусная решетка;

6 - приемный резервуар

Для дробления задерживаемых отбросов в приемных резервуарах насосных станций устанавливаются дробилки и комбинированные решетки-дробилки. Вопросы устройства и расчета различных решеток и дробилок рассматриваются более подробно в специальной литературе, так как в главных насосных станциях они могут являться элементами технологической схемы очистки сточных вод.

Весьма интересной является схема работы насосной станции с самопромывающейся конусной решеткой (рис.4). Два насосных агрегата в установке работают попеременно и автоматически в зависимости от уровня воды в приемном резервуаре. На напорных линиях насосов установлены конусные решетки. Вода поступает в “приемный резервуар через неработающий насос и его коническую решетку. Второй насос в это время производит откачку. По достижении минимального уровня он выключается и сточная вода поступает в приемный резервуар через оба насоса. При подъеме воды до максимального уровня включается ранее не работавший насос, задержанные на его конической решетке отбросы с потоком воды поступают в наружный напорный трубопровод. В случае засорения обеих конических решеток можно включить оба насоса, а поступающую сточную воду направить в приемный резервуар через переливное устройство (лоток с решеткой).

Для перекачки сточной жидкости применяются специальные канализационные насосы.

Отечественная промышленность выпускает канализационные насосы по ГОСТ 11379-80Е “Насосы динамические для сточных жидкостей. Общие технические условия”. Согласно этому ГОСТ изготовляются насосы двух типов: динамические центробежные марки СД и динамические свободновихревые (насосы трения) марки СДС.

Насосы марки СД выпускаются в горизонтальном и вертикальном исполнении (СД и СДВ), а также полупогружные (СДП).

Основные технические характеристики насосов СД близки к ранее выпускавшимся насосам марок ФГ и ФВ (фекальные, горизонтальные и вертикальные). Стандартом установлена новая система обозначения насосов, например СД 100/40-У4-ГОСТ 11379-80Е. Здесь первые буквы обозначают тип насоса (специальный динамический), вторая группа цифр дробью - подачу (м куб/ч) и напор (м), третья группа - климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 и, наконец, последняя - номер ГОСТа.

3.2 Канализационные насосы

3.2.1 Канализационный насос СД

Рис.5. Канализационный насос типа СД

1 - всасывающий патрубок;

2 - уплотняющее кольцо;

3 - прочистное отверстие;

4 - рабочее колесо;

5 - корпус;

6 - подвод воды к сальнику;

7 - втулка защитная;

8 - крышка сальника;

9 - отбойник;

10,17 - крышки подшипников;

11 - передняя опора;

12 - вал;

13 - кронштейн;

14 - задняя опора;

15 - масленка;

16 - упругая муфта;

18 - опора кронштейна;

19 - сальниковая набивка

Насосы типа СД (рис.5) - горизонтальные одноступенчатые, с односторонним подводом воды - выпускаются в составе агрегата с электродвигателем, соединенные упругой муфтой на общей раме. Рабочее колесо двух-четырехлопастное, в верхней и нижней части корпуса для прочистки имеются отверстия. Для охлаждения и промывки сальникового уплотнения, а также создания гидравлического затвора во время работы насоса к сальнику подается уплотнительная техническая вода под давлением, на 0,3-0,5 кгс/смкв превышающим давление в напорном патрубке насоса.

Насосы типа СДВ (рис.6) - вертикальные одноступенчатые - выпускаются в блоке с электродвигателем. Вал насоса имеет верхнюю и нижнюю опоры. В верхней опоре, укрепленной на плите, расположена пята, воспринимающая осевую силу вращающихся частей насоса. Нижняя опора расположена в насосе и состоит из двух подшипников - радиального шарикового и текстолитового упорного. Для смазки к последнему подводится чистая (техническая) вода.



3.2.2 Канализационный насос СДВ

Рис.6. Канализационный насос типа СДВ

1 - всасывающий патрубок;

2 - уплотняющее кольцо;

3 - рабочее колесо;

4 - корпус насоса;

5 - колпачковая гайка;

6 - защитная втулка;

7 - крышка сальника;

8 - отбойник;

9 - нижняя опора;

10 - вал;

11 - труба-колонка;

12 - верхняя опора;

13, 17 - крышки подшипников;

14 - упругая муфта;

15 - опорная плита;

16 - обойма нижней опоры;

18 - сальниковая набивка;

19 - подвод воды к сальнику



Свободно-вихревые насосы типа СДС (рис.7) относятся к лопастным насосам трения и отличаются от центробежных тем, что открытое рабочее колесо размещено в кармане задней стенки корпуса насоса. При этом перед торцом колеса образуется камера, свободная от вращающихся частей. Ширина этой камеры равна диаметру напорного патрубка. Через рабочее колесо проходит только часть общего потока поступающей в насос жидкости (так называемый ` циркуляционный поток, составляющий 15-25% подачи насоса). Остальной части жидкости, поступающей в насос, энергия передается путем вихревого энергообмена с циркуляционным потоком.

Такая конструкция способствует тому, что насос практически не засоряется. Однако его КПД ниже, чем у центробежных насосов, и составляет 45-55%. В гидроуплотнение сальника вводится чистая техническая вода под давлением, на 0,5-1,0 кгс/см² большим рабочего давления насоса. На насосных станциях рекомендуется подавать на такие насосы сточную жидкость через решетчатый накопитель, задерживающий отбросы размером свыше 50 мм.

3.2.3 Канализационный насос СДС

Рис.7. Канализационный насос типа СДС

1 - всасывающий патрубок;

2 - прочистные отверстия;

3 - поля камера насоса;

4 - рабочее колесо;

5 - корпус насоса;

6 - подвод воды к сальнику;

7 - втулка защитная;

8 - крышка сальника;

9 - отбойник;

10 - передняя опора;

11 - вал;

12 - кронштейн;

13 - задняя опора;

14 - масленка;

15 - упругая муфта;

16, 17 - крышки подшипников;

18 - сальниковая набивка

3.2.4 Канализационный насос СДП

Полупогружной насос типа СДП (рис.8) является центробежным вертикальным одноступенчатым. Он выпускается в одном агрегате с электродвигателем, который располагается аналогично насосам СДВ. Вал насоса имеет верхнюю и нижнюю опоры. Последняя на случай повышения уровня воды снабжена защитной манжетой. Опорами насоса служат верхняя плита и кронштейн, в центре которого установлен вал. Напорный патрубок выведен выше уровня опорной плиты. Канализационная насосная станция в комплектно-блочном заводском исполнении с насосом СДП 16/25 показана на рис.30.



Канализационный насос СДП

Рис 8. Канализационный насос типа СПД

1 - всасывающий патрубок;

2,5 - уплотняющие кольца;

3 - корпус;

4 - рабочее колесо;

6 - втулка защитная;

7 - защитный кожух;

8 - крышка кронштейна;

9 - манжета;

10 - напорная труба;

11 - нижняя опора;

12 - вал;

13 - кронштейн;

14 - верхняя опора;

15 - маслопровод;

16 - опорная плита;

17 - масленка



3.3 Насосная канализационная станция

Рис.9. Насосная канализационная станция заводского изготовления

1 - канализационный насос CДП 16/25;

2 - решетка-корзинка;

3 - заслонка;

4 - металлическая шахта;

5 - контейнер для отбросов;

6 - вентилятор;

7 - таль электрическая;

8 - таль червячная;

9 - каркасно-панельное металлическое ограждение с утеплителем;

10 - шкаф электрический и САУНА

На малых канализационных насосных станциях применяются также погружные насосы типов ЦМК и ГНОМ.

Центробежный моноблочный канализационный насос типа ЦМК имеет защищенный от попадания сточной жидкости электродвигатель и насосную часть в виде двухлопастного рабочего колеса, закрепленного на консольной части вала электродвигателя. Насос комплектуется специальным приспособлением для автоматической стыковки его с напорным трубопроводом без использования обычных крепежных средств. Это позволяет производить монтаж и демонтаж насоса в приемном резервуаре насосной станции без его опорожнения. Изготовляется пока только насос марки ЦМК 16/27. Насосная станция с применением насосов ЦМК показана на рис.9. Она снабжается системой автоматического управления типа САУНА.

3.3.1 Погружной моноблочный насос

Рис.10. Погружной моноблочный насос марки ЦМК 16/27

1 - электродвигатель;

2 - насос;

3 - всасывающий патрубок;

4 - стыковочное устройство;

5 - опорное колено;

6 - напорный трубопровод;

7- направляющие трубы;

8 - трос (цепь) для подъема насоса;

9 - сигнализатор нижнего уровня



При производстве водоотлива на строительных площадках применяют насосы ГНОМ (грязевой насос, осушительный, моноблочный). Они должны изготавливаться с подачей от 10 до 400 м куб/ч при напорах от 10 до 40 м. Практически сейчас выпускаются насосы ГНОМ 16/15 и ГНОМ 100/25. Рабочее колесо таких насосов полуоткрытого типа, литое, из изностойкого материала. Ротор вращается в двух шарикоподшипниках, расположенных в верхней и нижней крышках насоса. Между рабочим колесом и нижним подшипником размещена масляная ванна с узлом уплотнения. Масло смазывает и охлаждает пары трения торцевых уплотнений. Оно же служит гидравлическим затвором для предотвращения попадания воды в полость электродвигателя.

3.4 Канализационная насосная станция

Рис.11. Канализационная насосная станция с двумя погружными насосами марки ЦМК

1 - насос ЦМК;

2 - решетка-контейнер;

3 - решетка-заслонка;

4 - подводящий коллектор;

5 - направляющая труба;

6 - емкость для сбора отбросов;

7 - грузоподъемное устройство;

8 - вентиляционная труба;

9 - скобы;

10 - ограждающее устройство;

11 - насос в положении подъема;

12 - цепь для подъема и опускания насоса;

13 - напорный трубопровод;

14 - стыковочное устройство

В некоторых случаях вместо канализационных можно применять узко специальные насосы: песковые, грунтовые.

Песковые насосы имеют марки Пр, ПВ, ПК с подачей от 12 до 125 м куб/ч напором от 12 до 60 м и предназначены для перекачивания пульпы с плотностью до 2-3 кг/л. Корпуса, входные и выходные патрубки таких насосов для предотвращения быстрого износа изнутри гуммированы (покрыты слоем резины).

Грунтовые насосы выпускаются марки Гр с подачей от 50 до 8000 м куб/ч напором от 16 до 71 м для перекачивания пульпы с плотностью до 1,3 кг/л.

Для подкачки сточных вод на небольшую высоту (2- 7 м) применяются шнековые подъемники (рис.12). Они не требуют очистки воды от отбросов на решетках. Заводами серийно не изготовляются.

Перекачку сточной жидкости и осадков можно осуществлять также с помощью гидроэлеваторных установок (гидроэжекторов), эрлифтных установок (воздушных подъемников), пневматических установок (передавливание сжатым воздухом), рассматриваемых в курсе водоснабжения и второй части курса водоотведения.

Насосная станция должна быть оснащена также резервными агрегатами (по II категории надежности): одним при количестве рабочих насосов до двух, двумя - при количестве рабочих насосов три и более. Насосы лучше всего устанавливать под заливом, в противном случае следует предусматривать вакуум-насосы. Вспомогательные насосы предназначены для уплотнения сальников канализационных насосов и откачки дренажных вод (протечек).

3.5 Перекачивающая станция со шнековым подъемником

Рис.12. Перекачивающая станция со шнековым подъемником

1 - подводящий коллектор;

2 - шиберные затворы;

3 - нижняя опора шнека;

4 - ограждающая решетка;

5 - шнековый подъемник;

6 - верхняя опора шнека;

7 - подшипниковый узел;

8 - рама редуктора;

9 - мотор редуктора;

10 - отводящий коллектор

При компоновке оборудования насосного отделения необходимо обеспечить удобный подход для обслуживания и ремонта. Ширина прохода между агрегатами должна составлять 1 м, между агрегатами и стенкой - 0,7 м, перед распределительным щитом - 2 м. Для эксплуатации тяжелого оборудования предусматриваются подъемно-транспортные средства, которые обеспечивают работу с оборудованием массой до 1000 кг (балки с кошками или кран-балки подвесные).

Схема трубопроводов насосной станции принимается с учетом возможности выключения любого насоса на ремонт без нарушения работы станции.

Для каждого насоса предусматриваются самостоятельные всасывающие трубопроводы, укладываемые с подъемом к насосу не менее 0,005. Скорость движения воды во всасывающем трубопроводе диаметром до 250 мм принимается 0,7-1 м/с, диаметром 300-800 мм - 1-1,5 м/с. Установка обратных клапанов и сеток на всасывающих линиях не допускается. Входная воронка должна иметь диаметр, равный 1,3-1,5 диаметра всасывающего трубопровода, и высоту, составляющую до 1,7 его диаметра. На каждом всасывающем трубопроводе, работающем под заливом, устанавливается задвижка.

Напорные трубопроводы рассчитываются на скорость движения воды 1-1,5 м/с при диаметре до 250 мм и 1,2-2 м/с при больших диаметрах. На напорном трубопроводе между каждым насосом и задвижкой устанавливается обратный клапан. Запорная арматура диаметром более 400 мм, а при автоматизированном управлении любого диаметра, должна иметь электропривод.

Для насосных станций второй и третьей категорий надежности допускается предусматривать один напорный трубопровод. Он должен иметь уклон в сторону насосной станции. Надлежит избегать его переломов в вертикальной плоскости.

Насосные станции оборудуются хозяйственно-питьевым и производственным водопроводами. Из производственного водопровода вода используется для уплотнения сальников основных насосов, обмыва помещений и оборудования. Ее напор определяется требуемым давлением для гидравлического уплотнения сальников.

Вода в систему производственного водопровода из хозяйственно-питьевого подается через бак “разрыва струи”, который располагается в верхних помещениях здания станции. Из бака вода забирается специальным насосом, рассчитанным на максимально необходимый расход воды.

Перед канализационной насосной станцией предусматривается аварийный выпуск. Он представляет собой колодец с двумя задвижками, одна из которых опломбирована контролирующим органом. Электроснабжение станции должно быть бесперебойным: от двух самостоятельных фидеров, от кольца или двух независимых источников. Приточно-вытяжная вентиляция станции должна иметь кратность обмена 1-2 объема в час в насосном отделении и 5-6 объемов в час в приемном.

В составе очистных сооружений могут устраиваться также насосные станции для перекачки осадков, активного ила, дренажных вод, для рециркуляции сточных вод на биологических фильтрах. По своей структуре и оборудованию они мало отличаются от обычных канализационных насосных станций. Для перекачки осадков более надежными являются поршневые (плунжерные) насосы. Вместимость приемного резервуара при перекачке, например, активного ила, не должна быть менее 15-минутной производительности насоса.

Размещено на Allbest.ru

...