Канализационные насосные станции

Канализационные насосные станции предусматриваются в следующих случаях:

  • для транспортирования сточных вод на очистные сооружения от канализуемых территорий при невозможности безнапорного водоотведения (рисунок 27);
  • на безнапорных сетях канализации – во избежание чрезмерного заглубления трубопроводов (рисунок 28);
  • на очистных сооружениях – для транспортирования сточных вод и осадка.

Канализационные насосные станции в системах дождевой канализации предусматриваются при необходимости перекачки поверхностных сточных вод:

  • с обвалованных территорий, расположенных ниже постоянного уровня водоприемника или уровня воды в нем во время весеннего паводка;
  • с отдельных пониженных участков небольшой водосборной площади (транспортные тоннели, заглубленные сооружения и др.);
  • при неблагоприятном рельефе местности для уменьшения глубины заложения коллекторов;
  • через препятствия, в том числе овраги, водные объекты;
  • для перекачки зарегулированных объемов дождевых сточных вод из аккумулирующих резервуаров на очистные сооружения. В системе дождевой канализации количество КНС по возможности должно быть минимальным.
  • Схема перекачки сточных вод на очистные сооружения

Рисунок 27 – Схема перекачки сточных вод на очистные сооружения: 1 – всасывающий трубопровод; 2 – напорный трубопровод; 3 – павильон КНС; 4 – очистные сооружения

Схема перекачки сточных вод из заглубленной части коллектора

Рисунок 28 – Схема перекачки сточных вод из заглубленной части коллектора: 1, 4 – коллектор; 2 – приемный резервуар; 3 – павильон КНС

В зависимости от вида перекачиваемых сточных вод КНС подразделяются на группы:

  • для хозяйственно-бытовых сточных вод и смеси других видов сточных вод с хозяйственно-бытовыми;
  • произвдственных сточных вод – к ним предъявляются определенные требования в зависимости от состава перекачиваемой жидкости, некоторые конструкции и оборудование требуют периодической промывки и защиты от агрессивной среды.
  • поверхностных сточных вод – устанавливаются, если дождевые сточные воды невозможно отвести самотеком.
  • осадка сточных вод – входят в состав сооружений, предназначенных для очистки сточных вод и обработки осадка.

В зависимости от производительности КНС подразделяются:

  • на малой производительности с суммарной подачей рабочих насосных агрегатов менее 100 дм3/с (менее 360 м3/ч);
  • средней производительности с суммарной подачей рабочих насосных агрегатов от 100 до 1000 дм3/с (от 360 до 3600 м3/ч);
  • большой производительности с суммарной подачей рабочих насосных агрегатов более 1000 дм3/с (более 3600 м3/ч).

Канализационные насосные станции по надежности действия подразделяются на три категории (таблица 13).

Таблица 13 Категории надежности и режимы работы КНС

Категория надежности действия Характеристика режима работы КНС
Первая Не допускается перерыв или снижение подачи
Вторая Допускается перерыв подачи сточных вод не более 6 ч
Третья Допускается перерыв подачи сточных вод не более 1 сут
Примечание – Перерыв в работе КНС второй и третьей категорий возможен при учете технологических условий

производства или при прекращении водоснабжения населенных пунктов не более чем на 1 сут при численности населения до 5000 чел.

Для обеспечения требований надежности на каждой КНС отводящей неагрессивные сточные воды различного происхождения, предусматривается наличие резервных насосов, для первой категории – не менее двух. Если КНС перекачивает агрессивные среды, требования к количеству резервных насосов более жесткие для любой категории надежности (не менее 50 % от числа рабочих насосов).

По назначению КНС подразделяют:

  • на главные, предназначенные для перекачивания сточных вод от всего объекта канализования на очистные сооружения;
  • районные, обеспечивающие отведение сточных вод к очистным сооружениям или к ближайшему коллектору в определенной части промышленной или жилой территории;
  • местные, предназначенные для перекачки сточных вод от отдельных объектов.

Местные и районные КНС перекачивают сточные воды от низких отметок к более высоким.

По расположению КНС бывают заглубленные; наземные; частично заглубленные.

В зависимости от характера управления оборудованием КНС делятся на три вида:

  1. дистанционные – контроль и регулирование их работы происходит из удаленного диспетчерского пункта;
  2. автоматические – управление осуществляется приборами и устройствами, работа которых автоматизируется при поднятии уровня воды выше определенной отметки. При возможной аварии или поломке основного насоса предусмотрено включение резервного оборудования;
  3. с ручным управлением – любые операции выполняет обслуживающий персонал.

Тип насосной станции выбирается в зависимости:

  • от характера перекачиваемых сточных вод;
  • суточной подачи;
  • глубины заложения подводящего коллектора;
  • гидрогеологических условий.

Место расположения насосной станции в общей схеме канализации выбирается с учетом планировочных, санитарных, геологических, гидрогеологических и топографических условий местности.

КНС располагаются в отдельно стоящих зданиях, за исключением:

  • насосных установок внутренней канализации зданий;
  • КНС для перекачки производственных сточных вод, размещаемых в блоке с производственными зданиями или в производственных помещениях соответствующей категории производственных процессов;
  • КНС, размещаемых в производственных помещениях, предназначенных для очистки сточных вод.

Канализационные насосные станции бывают двух типов: совмещенного и с отдельным приемным резервуаром (рисунок 29).

Станции с отдельно расположенным приемным резервуаром предусматриваются при перекачке производственных сточных вод, содержащих горючие, взрывоопасные, летучие токсичные вещества.

Компоновка зданий КНС принимается на основании технико-эконо-мического сравнения вариантов, в зависимости от вида перекачиваемых сточных вод или осадка, производительности, гидрогеологических и геологических условий, застройки в месте расположения КНС, типа применяемых насосных агрегатов.

При погружном монтаже насосных агрегатов (рисунок 30) не устраивается машинное отделение и насосные агрегаты размещают непосредственно в приемном резервуаре.

Необходимость устройства помещений для размещения электрооборудования, санитарно-бытовых помещений определяется исходя из условий расположения КНС, степени автоматизации, возможности размещения электрооборудования вне зданий.

Схемы канализационных насосных станций

Рисунок 29 – Схемы канализационных насосных станций: а – совмещенного типа; б – с отдельным резервуаром; 1 – приемный резервуар; 2 – сороудерживающая решетка; 3 – машинное отделение

Схемы компоновки КНС с погружным монтажом насосных агрегатов

Рисунок 30 – Схемы компоновки КНС с погружным монтажом насосных агрегатов: а – с надземной частью здания КНС, перекрывающей приемный резервуар, с его вентиляцией через крышу надземной части здания;1 – подводящий коллектор; 2 – приемный резервуар; 3 – санитарно-бытовые помещения; 4 – помещение для размещения электрооборудования; 5 – система электроснабжения и управления; 6 – колодец для размещения арматуры; 7 – насосный агрегат; 8 – вентиляционный трубопровод; 9 – монтажный проем в перекрытии б – с надземной частью здания КНС, частично перекрывающей приемный резервуар; в – с надземной частью здания КНС, не перекрывающей приемный резервуар; г – без надземной части здания КНС с размещением запорно-регулирующей арматуры в отдельном колодце; д – без надземной части здания с размещением запорно-регулирующей арматуры в приемном резервуаре

Запорная и предохранительная арматура устанавливается в камере переключений, расположенной вне приемного резервуара для обеспечения доступности при эксплуатации и предотвращения коррозии арматуры.

При сухом монтаже (рисунок 31) насосные агрегаты размещаются в машинном отделении, отделенном от приемного резервуара глухой водонепроницаемой разделительной перегородкой.

Схемы компоновки КНС с сухой установкой насосных агрегатов

Рисунок 31 – Схемы компоновки КНС с сухой установкой насосных агрегатов: а – с надземной частью здания КНС, перекрывающей приемный резервуар, с его вентиляцией через крышу надземной части здания; б – с надземной частью здания КНС, перекрывающей только машинное отделение; в – без надземной части здания КНС с размещением запорно-регулирующей арматуры в машинном отделении; г – с надземной частью здания КНС, перекрывающей только машинное отделение и с оснащением насосными агрегатами с трансмиссионным валом; 1 – подводящий коллектор; 2 – приемный резервуар; 3 – санитарно -бытовые помещения; 4 – помещение для размещения электрооборудования; 5 – система электроснабжения и управления; 6 – машинное отделение; 7 – насосный агрегат; 8 – вентиляционный трубопровод; 9 – монтажный проем в перекрытии; 10 – помещение для размещения электродвигателей

На КНС большой производительности сухой монтаж насосных агрегатов в машинном отделении является более предпочтительным вариантом, обеспечивающим более высокую степень доступности для контроля, технического обслуживания и ремонта, а также более высокую степень санитарной безопасности для персонала, производящего техническое обслуживание КНС.

Для большинства канализационных насосных станций приемлем совмещенный тип станций, в которых приемный резервуар и машинный зал расположены в одном здании, но разделены глухой водонепроницаемой перегородкой.

В состав КНС входят:

  • приемный резервуар, оборудованный решетками;
  • машинное отделение, где размещены насосные агрегаты;
  • производственно-вспомогательное и бытовое помещения.

Помещение решеток и машинное отделение оборудуются подъемнотранспортными средствами.

В общем машинном отделении не допускается установка насосных агрегатов, которые предназначены для перекачки сточных вод, содержащих горючие, легковоспламеняющиеся, взрывоопасные, летучие и токсичные вещества, совместно с насосными агрегатами для перекачки других категорий сточных вод.

Компоновка КНС и обвязка оборудования должны обеспечивать замену насосных агрегатов, арматуры и отдельных узлов без остановки работы КНС. На подводящем коллекторе КНС должно быть предусмотрено запорное устройство с приводом, управляемым с поверхности земли.

Приемный резервуар и решетки, совмещенные в одном здании с машинным отделением, должны быть отделены от него глухой водонепроницаемой перегородкой. Сообщение через дверь между машинным отделением и помещением решеток допускается только в незаглубленной части здания при обеспечении мероприятий, исключающих попадание сточных вод в машинное отделение при подтоплении сети.

Надземная часть здания КНС должна быть защищена от затопления и несанкционированного доступа.

Вентиляция приемного резервуара и машинного отделения выполняются отдельными трубопроводами.

Форма здания в плане может быть прямоугольной при неглубоком залегании подводящего коллектора (до 3–4 м) и строительстве открытым способом в сухих устойчивых грунтах. Глубокие станции целесообразно строить опускным способом с подземной шахтой круглой формы.

В станциях совмещенного типа насосы, как правило, располагаются под заливом, т. е. ось насоса размещается ниже горизонта воды в резервуаре.

Насосные агрегаты, оборудование и трубопроводы выбираются в зависимости от расчетного притока и характеристик сточных вод или осадков, высоты подъема, с учетом характеристик насосов и напорных трубопроводов, а также очередности ввода в действие объекта.

При реконструкции КНС общая подача рабочих насосных агрегатов определяется на основании технологических изысканий, включающих изучение режима притока сточных вод на КНС, минимальных и максимальных расходов, давления в напорных трубопроводах не менее чем за предшествующий трехлетний период.

Производительность КНС для перекачки поверхностных сточных вод принимается с учетом незатопляемости пониженных территорий при установленном периоде однократного переполнения сети и регулирования расхода поверхностных сточных вод.

При использовании емкости приемного резервуара КНС для регулирования расхода поверхностных сточных вод производительность насосных агрегатов, установленных на КНС, определяется с учетом коэффициента регулирования.

Количество рабочих насосных агрегатов принимается на основании технико-экономических расчетов в зависимости от требуемой производительности, неравномерности притока сточных вод на КНС, возможности регулирования подачи.

Количество резервных насосных агрегатов назначается в соответствии с таблицей 14, за исключением КНС для перекачки поверхностных сточных вод, где резервные насосы допускается не предусматривать.

Вместимость подземного резервуара КНС определяется в зависимости:

  • от притока сточных вод;
  • производительности насосных агрегатов;
  • допустимой частоты их включения и условий охлаждения электродвигателей насосных агрегатов;
  • размеров каналов со щитовыми затворами;
  • количества и размеров размещенного в нем оборудования, с учетом требований к расстояниям между оборудованием и ограждающими конструкциями КНС.

В приемных резервуарах КНС производительностью свыше 100000 м3/сут, а также при необходимости разделения потоков сточных вод или осадка предусматриваются два отделения без увеличения общего объема.

Таблица 14 – Количество резервных насосных агрегатов в канализационной насосной станции

Хозяйственно-бытовые и близкие к ним по составу производственные сточные воды Агрессивные сточные воды
Количество насосных агрегатов
рабочих рабочих для категории надежности действия КНС рабочих рабочих для любой

категории надежности действия КНС

первой второй третьей
Один Один и один на складе Один Один Один Один и один на складе
Два Один и один

на складе

Один Один Дватри Два
Три и более Один и один на складе Один и

один на складе

Один и один на складе Четыре Три
Пять и более Не менее 50 %
Примечание – При установке насосных агрегатов повышенной надежности, а также при возможности замены насосного агрегата в течение 4 ч количество резервных насосных агрегатов может быть уменьшено на один при условии хранения данного резервного насосного агрегата на складе при обеспечении требований по подаче расчетных расходов сточных вод в случае аварии.

Вместимость резервуара иловой станции при перекачке осадка за пределы станции очистки сточных вод определяется исходя из условия непрерывной работы насоса в течение 15 мин с учетом уменьшения указанной продолжительности в случае непрерывного поступления осадка из очистных сооружений во время работы насоса.

Заглубление приемного резервуара должно обеспечивать поступление сточных вод из подающего коллектора без подпора.

Конструкция и форма приемного резервуара должны обеспечивать благоприятные гидравлические условия эксплуатации насосов, а также предотвращение выделения газов из сточных вод, попадания воздуха в насосы, отложения осадка на дне и элементах смонтированного в приемном резервуаре оборудования.

Уклон дна резервуара к приямкам принимается не менее 0,1. Для резервуаров с уменьшающимися по глубине размерами в плане и для приямков уклоны их стен к горизонту принимаются не менее 60° для бетонных и не менее 45° – для гладких поверхностей (пластик, бетон с полимерным покрытием).

Приемные резервуары оборудуются устройствами для взмучивания осадка и обмыва резервуара.

В приемных резервуарах КНС, перекачивающих сточные воды, смешение которых может вызвать образование вредных газов, осаждающихся или токсичных веществ, а также при необходимости выделения отдельных потоков сточных вод должны предусматриваться отдельные секции для каждого потока.

Приемные резервуары производственных сточных вод, содержащих горючие, легковоспламеняющиеся, взрывоопасные или летучие токсичные вещества, должны выполняться отдельно стоящими.

Расстояние от наружной стены данных резервуаров должно быть, м, не менее:

  • 10 – до зданий КНС;
  • 20 – до других производственных зданий;
  • 100 – до общественных зданий.

Количество резервуаров должно быть не менее двух при непрерывном поступлении сточных вод. При периодических сбросах допускается предусматривать один резервуар при условии обеспечения возможности проведения ремонтных работ.

Отметка уровня сточных вод в приемном резервуаре, соответствующая нижней границе регулирующего объема при погружном монтаже насосного агрегата, принимается из условия предотвращения попадания воздуха в насосный агрегат и обеспечения кавитационного запаса с учетом метода охлаждения электродвигателя насосного агрегата.

Отметка уровня сточных вод в приемном резервуаре, соответствующая верхней границе регулирующего объема, должна быть ниже отметки уровня лотка подводящего коллектора для предотвращения его подтопления.

При размещении в приемном резервуаре нескольких насосных агрегатов расстояния между ними, а также расстояние от насоса до стенок приемного резервуара принимается в соответствии с указаниями производителей. При отсутствии указанных данных расстояние между осями погружных насосов принимается не менее двукратного диаметра насоса, расстояние от насоса до стенок приемного резервуара – не менее 0,8 диаметра насоса.

При размещении обратного клапана и задвижки в приемном резервуаре они устанавливаются в верхней части напорного трубопровода выше максимального уровня сточных вод.

Трубопроводы, подающие сточные воды в приемный резервуар, располагаются выше уровня регулирующего объема приемного резервуара.

Решетки и вспомогательное оборудование для обработки отбросов в приемном резервуаре располагаются выше максимального уровня регулирующего объема приемного резервуара.

Для предотвращения попадания воздуха в насосный агрегат вследствие образования воронки над всасывающим трубопроводом он располагается под уровнем сточной воды в приемном резервуаре с минимальной высотой слоя. Для предотвращения попадания воздуха в насосный агрегат вследствие чрезмерной турбулизации сточных вод в приемном резервуаре необходимо предусматривать устройства для гашения напора потока сточных вод в подводящем трубопроводе и сопряжения потоков.

Размеры машинного отделения принимаются с учетом размеров насосных агрегатов и обеспечения свободного пространства между ними и пространства для размещения лестниц и другого оборудования. Расположение оборудования должно обеспечивать безопасность и возможность его обслуживания и ремонта в соответствии с требованиями.

В машинном отделении ширина проходов, м, должна быть не менее:

  • 1,0 – между насосными агрегатами;
  • 0,7 – между насосными агрегатами и стенами в помещениях, расположенных в подземной части КНС;
  • 1,0 – между насосными агрегатами и стенами в помещениях, расположенных в других частях КНС;
  • 0,7 – между неподвижными выступающими частями оборудования;
  • 2,0 – перед распределительным электрическим щитом.

Высота машинного отделения принимается в зависимости:

  • от типа грузоподъемных устройств для монтажа и демонтажа насосного оборудования;
  • габаритных размеров насосных агрегатов;
  • расположения приемного резервуара.

Схема размещения трубопроводов в КНС и их присоединения к насосным агрегатам принимается с учетом обеспечения возможности отключения и демонтажа отдельных агрегатов без нарушения работоспособности КНС.

Присоединение вертикальных участков напорных трубопроводов от насосных агрегатов к сборному горизонтальному напорному трубопроводу КНС предусматривается в горизонтальной плоскости с их врезкой в боковую часть по оси через плавный поворот или по верхней образующей сборного напорного трубопровода, при этом угол между направлением движения воды в сборном напорном трубопроводе и направлением движения воды в присоединяемом трубопроводе должен быть более 90° по направлению потока.

Трубопроводы прокладываются над поверхностью пола или по стенам здания с креплением в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также в каналах, при обеспечении возможности доступа к ним для проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту.

К каждому насосу подключается самостоятельный всасывающий трубопровод, который прокладывается с подъемом к насосному агрегату с уклоном не менее 0,005.

Диаметр всасывающего трубопровода принимается в зависимости от требуемой скорости движения воды в нем 1,0–1,5 м/с, но не менее диаметра всасывающего отверстия насоса. Максимальная скорость движения воды во всасывающем трубопроводе не должна превышать 3,0 м/с.

Для обеспечения монтажа и демонтажа трубопроводов на них предусматриваются монтажные патрубки.

При длине всасывающего трубопровода более 5 м применяется гибкая монтажная вставка для предотвращения передачи усилий и вибрационного воздействия от трубопроводов на насосный агрегат.

На напорном трубопроводе между каждым насосным агрегатом и задвижкой устанавливается обратный клапан, на всасывающем трубопроводе – задвижка.

Для отведения воды из машинного отделения устраиваются дренажные приямки с насосами для отведения воды в приемный резервуар КНС. Приямок размещается в самой низкорасположенной части машинного отделения. Для стока воды полы и каналы машинного зала проектируются с уклоном от 0,03 до 0,05 к сборному приямку. Длина и ширина дренажного приямка принимается с учетом габаритных размеров дренажных насосных агрегатов не менее 0,5 м и глубина – не менее 0,3 м.

При невозможности отведения сточных вод из дренажного приямка в приемный резервуар КНС предусматривается подача сточных вод из дренажного приямка в колодец-гаситель с его последующим присоединением к безнапорной канализационной сети.

Количество напорных трубопроводов от КНС принимается на основании технико-экономического обоснования с учетом очередности строительства, возможности устройства аварийного выпуска, использования аккумулирующей емкости сети.

Для КНС первой и второй категорий надежности действия принимается не менее двух параллельных напорных трубопроводов.

Для КНС, перекачивающих поверхностные сточные воды, как правило, принимается один напорный трубопровод.

Для КНС первой категории надежности действия при двух и более напорных трубопроводах при необходимости предусматривается переключение между ними.

Насосы устанавливаются под заливом перекачиваемой жидкостью, за исключением КНС, в которых может обеспечиваться запуск и бескавитационные условия работы насосов при их размещении выше уровня сточных вод в приемном резервуаре.

Насосы для перекачки осадка сточных вод устанавливаются только под заливом или с подпором жидкости.

Скорости движения сточных вод или осадков во всасывающих трубопроводах должны исключать осаждение в них взвешенных веществ. Для хозяйственно-бытовых сточных вод минимальная расчетная скорость принимается с учетом рекомендаций в таблице 12.

В КНС для перекачки осадка должна быть предусмотрена возможность промывки и прочистки всасывающих и напорных трубопроводов.

Для защиты насосов от засорения в приемных резервуарах КНС необходимо предусматривать:

  • выбор марок насосов с условным шаровым проходом и исполнением рабочих колес, обеспечивающими их эксплуатацию без блокировки;
  • использование оборудования для задержания крупноразмерных примесей, транспортируемых сточными водами, в том числе решеток, сеток, сетчатых корзин;
  • использование оборудования для измельчения крупноразмерных примесей до их поступления в насосы для обеспечения их дальнейшего перекачивания со сточной водой по напорным трубопроводам;
  • применение насосов, оснащенных режущим механизмом для измельчения примесей;
  • применение оборудования, обеспечивающего разделение и дальнейшее транспортирование крупноразмерных примесей со сточной водой по напорным трубопроводам без контакта примесей с насосом.