Принцип работы канализационной станции

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Им. Черномырдина В.С.

Кафедра «Гидравлики гидравлических машин»

Контрольная работа Дисциплина: «Водоснабжение и водоотведение»

Тема: «Принцип работы канализационной станции»

Выполнил: студент 2-го курса Шепелькова А.В.

Москва, 2012

1. Принцип работы берегового и руслового водозабора. Водозаборное сооружение Водозаборное сооружение, водозабор, гидротехническое сооружение, осуществляющее забор воды из источника питания (реки, озера, водохранилища и др.) для целей гидроэнергетики, водоснабжения, ирригации и др. Водозаборное сооружение должны обеспечивать пропуск воды в водовод (канал, трубопровод, туннель и т. п.) в заданном количестве, надлежащего качества и в соответствии с графиком водопотребления.

Водозаборное сооружение гидроэлектростанций (называемые часто водоприёмниками) устраиваются преимущественно на реках, входят в состав гидроузла и подразделяются на два основных типа: низконапорные и глубинные. Низконапорные водозаборные сооружения (рис. 1) возводятся на горных реках и забирают воду из бьефов, подпёртых плотинами сравнительно небольшой высоты (6—10 м). При больших колебаниях уровня воды в водохранилище применяются глубинные Водозаборное сооружение, которые, в зависимости от природных условий района и компоновки элементов гидроузла, могут быть плотинного, берегового (рис. 2) или башенного типа. Башенное водозаборное сооружение представляет собой отдельно стоящую башню, в верхнем бьефе имеющую обычно несколько водозаборных отверстий на разной высоте и соединённую с берегом (гребнем плотины).

водозаборный канализационный сточный очистка Рис. 1. Низконапорный водозабор: 1 — водосливная плотина; 2 — земляная плотина; 3 — отстойник; 4 — порог водозабора; 5 — донные промывные галереи; 6 — деривационный водовод; 7 — грязеспуск; 8 — пазы затворов; 9 — сороудерживающая решётка; 10 — затворы донных галерей; НПУ — нормальный подпорный уровень.

Рис. 2. Береговой водозабор: 1 — порог водозабора; 2 — сороудерживающая решётка; 3 — деривационный водовод; 4 — устройство для удаления сора с решёток; 5 — затворы; 6 — шахта водозабора; 7 — аэрационная шахта; 8 — байпасы; 9 — галерея затворов на байпасах; 10 — помещение подъёмных механизмов; НПУ — нормальный подпорный уровень; УМО — уровень мёртвого объёма.

Водозаборное сооружение систем водоснабжения (водоприёмники) классифицируются по типу источника (речные, водохранилищные, озёрные, морские и др.). Из речных водозаборных сооружений наиболее распространены: береговые, русловые, плавучие, ковшовые. Кроме того, они могут быть совмещены с насосными станциями первого подъёма или установлены отдельно от них береговое.

Водозаборное сооружение, применяемое при относительно крутых берегах реки, представляет собой бетонный или железобетонный колодец большого диаметра, вынесенный передней стенкой в реку. Вода поступает в него через отверстия, защищенные решётками, а затем проходит через сетки, осуществляющие грубую механическую очистку воды. Русловые Водозаборное сооружение применяются обычно при пологом береге, имеют оголовок, вынесенный в русло реки (рис. 3). Конструкции оголовков весьма разнообразны. Из оголовка вода подаётся по самотёчным трубам к береговому колодцу; последний часто совмещен с насосной станцией первого подъёма. Плавучие Водозаборное сооружение — это понтон или баржа, на которых устанавливаются насосы, забирающие воду непосредственно из реки. На берег вода подаётся по трубам (с подвижными стыками), уложенным на соединительном мостике. В ковшовых Водозаборное сооружение вода поступает из реки сначала в расположенный у берега ковш (искусственный залив), в конце которого размещается собственно Водозаборное сооружение Ковш используется для осаждения наносов, а также для борьбы с ледовыми помехами — шугой и глубинным льдом.

Рис. 3. Водозабор руслового типа: 1 — оголовок; 2 — самотёчные линии; 3 — береговой колодец; 4 — насосная станция; ГВВ — горизонт высоких вод; ГНВ — горизонт низких вод.

Водозаборное сооружение бывают бесплотинные и плотинные. Бесплотинное водозаборное сооружение представляет собой искусственное русло (канал), отходящее от реки под некоторым углом и забирающее часть расхода водотока (рис. 4). Для ограничения возможности попадания донных наносов в оросительный канал Водозаборное сооружение располагают на вогнутом берегу реки, благодаря чему поверхностные струи, менее насыщенные наносами, направляются в водозабор, а донные — отклоняют наносы в русло реки. При неустойчивом русле реки и значительных скоростях течения, для обеспечения забора необходимого количества воды, в головной части бесплотинного Водозаборное сооружение устраивается шпорный водозабор (шпора), выполняемый обычно из местных материалов (камень, хворост). При значительных расходах применяются плотинные Водозаборное сооружение (поверхностные и глубинные), входящие в состав гидроузла и оборудованные промывными устройствами, решётками, затворами, отстойником для задержания взвешенных наносов. В конструктивном отношении плотинные Водозаборное сооружение для целей ирригации аналогичны водозаборам, применяемым в гидроэнергетике.

Рис. 4. Схема бесплотинного водозабора: 1 — река; 2 — ирригационный канал; 3 — донные струи; 4 — поверхностные струи; 5 — регулятор.

2. Принцип работы КНС Сточные воды по подводящему коллектору, через решетчатый накопитель мусора, попадают в приемный резервуар КНС (Канализационной насосной станции), на дне которого установлены насосные агрегаты в количестве 2 шт., (1 рабочий, 1 резервный) оснащенные режущим механизмом со стороны всасывающего патрубка, позволяющим измельчать содержащийся в сточных водах мусор. Насосные агрегаты оснащены быстроразъемным узлом крепления с герметичной прокладкой для подачи сточных вод под давлением в напорный трубопровод, а также направляющими трубами для автоматического монтажа и демонтажа насосных агрегатов в случае необходимости их технического обслуживания.

При включении рабочего насоса, сточная вода по напорному трубопроводу поступает в сеть напорной канализации. На напорных линиях каждого из насосов установлены обратные клапаны и задвижки. При работе КНС все задвижки на трубопроводах находятся в открытом положении и лишь в случае ремонта обратных клапанов или устранения неполадок в сети задвижки закрываются.

В верхней части КНС оборудована люком, который обеспечивает доступ обслуживающему персоналу внутрь, позволяет извлекать, при необходимости, насосный агрегат по направляющим с помощью цепей, а также, накопитель мусора по своим направляющим — для опорожнения.

Работой оборудования КНС управляет автоматика, размещенная в щите управления, установленном в непосредственной близости от КНС.

На стенке корпуса закреплены три датчика уровня, с помощью которых происходит автоматическое управление работой насосных агрегатов. Назначение датчиков:

1. Первый датчик (нижний) — обеспечивает защиту от сухого хода и выключение насоса в случае понижения уровня сточных вод в приемном резервуаре до минимального; этот же датчик переключает насосные агрегаты из резервного режима в рабочий;

2. Второй датчик — включает рабочий насосный агрегат при повышении уровня сточных вод до расчетного (настраивается при пуско-наладочных работах);

3. Третий датчик — включает второй (резервный) насосный агрегат при превышении расчетного уровня притока сточных вод или отказа рабочего насоса. Он же является датчиком аварийного состояния КНС.

В насосных станциях многокорпусного исполнения, при количестве установленных насосов более двух, количество датчиков соответственно увеличивается.

Система автоматики КНС предусматривает возможность оборудования станции, местной или удаленной (до 300 м), системой сигнализации о состоянии насосных агрегатов (работа, авария) и переполнении приемного резервуара.

По специальному заказу, при установке мощных насосных агрегатов (более 15−30 кВт), для уменьшения пусковых токов и износа пускорегулирующей арматуры, а также снижения опасности возникновения гидравлических ударов и экономии электроэнергии, система автоматики КНС может дополнительно комплектоваться устройством «мягкого» пуска насосов.

3. Монтаж полимерных КНС Уровень грунтовых вод принимается равным уровню земли. Вокруг КНС выполняется отмостка 150−200 мм. При установке внутри помещения, до устройства пола, обеспечивается вывод вентиляции корпуса КНС за пределы помещения. Установка корпуса КНС производится на бетонное основание или железобетонную плиту. Фиксация корпуса КНС производится следующими способами:

1. Разжимными анкерными болтами (Ф16−20 мм), через отверстия фланца днища КНС;

2. Бетонированием кольцевых анкерных труб (Ф32−50 мм) в нижней части корпуса КНС выше анкерной трубы мин. 300 мм. Бетонирование анкерных труб корпуса КНС производится послойно с шагом по высоте 500 мм, с одновременным заполнением корпуса КНС водой до соответствующей отметки. Рекомендуется уплотнение послойного бетонирования. До пускается установка корпуса КНС без анкерных болтов в бетонные кольца с последующим заполнением бетоном зазора между кольцом и корпусом КНС с обязательным уплотнением. Засыпку пазух выше обетонирования производить песком или ПГС (крупность гравия 15−20 мм, содержание ок. 20%). Уплотнение грунта обсыпки производить слоями не более 300 мм без заполнения корпуса водой. На соответствующих отметках производится соединение трубопроводов с патрубками корпуса КНС. Монтаж насосных агрегатов производится через верхний люк по направляющим с помощью любого грузоподъемного механизма соответствующей грузоподъемности (автокран, стационарная кран-балка и т. п.).

4. Классификация сточных вод Сточными водами называются воды, используемые на производственные или бытовые нужды, но при этом загрязненные дополнительными веществами, в результате чего полностью изменяется их химический состав и физические свойства. Также к сточным относятся воды, полученные в результате атмосферных осадков и использованные для поливки улиц.

Основной характеристикой сточных вод является следующая:

1. Бытовые.

К ним относят хозяйственные сточные воды, поступающие с жилых зданий и промышленных предприятий: кухонь, ванных, бань, прачечных, туалетов, больниц и т. п. По происхождению они могут быть хозяйственные, загрязненные хозяйственными отходами, и фекальные, загрязненные физиологическими отходами.

2. Производственные.

В эту категорию попадают различные технологические отходы, которые перестают отвечать определенным критериям качества и подлежат удалению с территории, а также отходы, попадающие на поверхность вследствие добычи нефти, руды, угля и других полезных ископаемых.

3. Атмосферные.

Данный вид сточных вод включает в себя дождевые и талые воды, выпадение которых отличается, как известно, эпизодичностью и неравномерностью. Кроме этого, сюда относят также воды от поливки улиц, фонтанов и дренажных систем, так как по содержанию и характеристике загрязняющих веществ они наиболее близки к дождевым водам.

Расход сточных вод, или их объем по отношению к единице времени, выражается в кубометрах в секунду, час или сутки. Для разных населенных пунктов он различен и зависит от плотности населения. Максимальным расходом с жилых районов города считается 10−20 тысяч кубометров в год с одного гектара площади. При этом расход бытовых вод примерно в 10 раз больше, чем дождевых.

Концентрация органических и минеральных примесей и их состав в различных видах сточных вод отличаются друг от друга. Так, бытовые воды потенциально опасны дополнительным содержанием биологических примесей, в которых могут находиться болезнетворные бактерии. Загрязнение производственных вод производится в большей степени отходами производства. В некоторых из них содержатся ядовитые и радиоактивные вещества, а также соли тяжелых металлов. Для того, чтобы снизить степень их загрязнения, сегодня принимается множество мер по улучшению промышленных технологий и процессов утилизации.

Дождевые воды по санитарным нормам представляют собой меньшую опасность и поэтому подлежат сбросу в ближайшие водоемы без предварительной очистки. Однако и они насыщены атмосферной пылью, мусором, растворенными газами.

При устройстве канализации в промышленности и населенных пунктах на практике осуществляется совместный отвод бытовых, дождевых и производственных сточных вод.

5. Очистка сточных вод Очистка сточных вод — обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения — сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода) Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения — нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60−75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т. д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях — электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.

Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротеноки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.

Аэротенки — огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало — активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)

Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.