5.3. Определение вместимости приемных резервуаров и особенности их устройства

Приемные резервуары насосных станций могут устраиваться как совмещенные в одном здании с машинным отделением, так и в отдельно стоящих друг от друга зданиях. Вместимость приемных резервуаров надлежит определять с учетом притока сточных вод, подачи насосов и принятого режима их работы. Вместимость приемных резервуаров насосных станций для перекачки бытовых сточных вод должна быть не менее 5-минутной максимальной подачи одного из насосов. При крупных насосных станциях (пропускной способностью более 100 тыс. м³/сут) приемным резервуарам придают форму распределительного канала. Вместимость резервуаров определяется конструктивными соображениями – необходимой площадью и глубиной для размещения насосов, механических решеток и др.

Частое включение насосных агрегатов в работу усложняет эксплуатацию насосной станции и отрицательно сказывается на работе электроаппаратуры управления насосами и системы электроснабжения. Поэтому частота включения насосных агрегатов в течение 1 ч допускается не более 3 раз при ручном управлении и не более 5 раз – при автоматическом. Частота включения насосов зависит от вместимости приемного резервуара. Вместимость, вычисленная по 5-минутной максимальной подаче одного насоса, обычно рекомендуется проверять на соблюдение требований о числе включений насоса за 1 ч.

Вместимость приемного резервуара обычно рекомендуют определять путем построения интегрального графика притока и откачки сточных вод одним насосом в час минимального и среднего (50 % от максимального) притока сточных вод. На рис. 5.5 показан пример определения вместимости резервуара. Ломаная линия III откачки сточных вод с периодическим выключением насоса строится следующим образом. Приток воды за 1 ч равный 350 м³, был разделен на пять частей (по 70 м³), которые были отложены по оси ординат. Через полученные точки проводят пунктирные линии. Из точек их пересечения с прямой I притока воды проводят линии, параллельные линии II подачи насоса, до пересечения с ближней нижней пунктирной линией. Образовавшаяся ломаная линия III характеризует работу насоса с выключением его 5 раз за 1 ч. Горизонтальные участки ломаной линии характеризуют время простоя насоса, а наклонные – режим его работы. Наибольшая разность ординат между линиями I и III показывает требуемый минимальный объем резервуара для обеспечения пяти включений насоса за 1 ч. Он оказался равен 39 м³.

Пятиминутная подача насоса равна:

(5.8)

где q_нас – подача насоса, равная 800 м³/ч.

Вместимость резервуара следует принять равной 66,7 м³. Приведенный выше расчет показывает, что при принятой вместимости резервуара число включений за 1 ч будет меньше 5.

Рис. 5.5. Интегральный график притока и откачки

воды насосной станцией: I – приток сточных вод;

II – откачка воды одним насосом; III – то же

с периодическим его выключением

Вместимость резервуара и параметры работы насосов при включении могут быть определены и аналитически. Необходимые зависимости следуют из рис. 5.5. Отрезок ординаты cd представляет собой приток поды за время l/n (между двумя остановками насоса – одного цикла стоянки и работы насоса), равный величине q_пр/n (где q_пр – приток воды за 1 ч, n – число включений за 1 ч). Отрезок абсциссы ed представляет собой время работы насоса, которое определяется из подобия треугольников ОАВ и есd:

(5.9)

Отрезок абсциссы ае представляет собой время остановки насоса, равное:

(5.10)

Вместимость резервуара, равная объему притока воды за время остановки насоса, определяется по следующей зависимости:

(5.11)

Для условий, представленных на графике:

t_раб = 350 / 5 ∙ 800 = 0,088 ч;

t_ст = (1 / 5) (1 – 350 / 800) = 0,112 ч;

W_p = (350 / 5) (1 – 350 / 800) = 39 м³.

Вместимость получилась такая же, как и при графическом решении.

Проведем анализ расчетной зависимости (5.8), имеющей максимум. Представим уравнение (5.11) в виде

(5.12)

Для установления условий, при которых зависимость имеет максимум, найдем первую производную и приравняем ее нулю. В итоге получим

(5.13)

Следовательно, при соотношении (5.13) вместимость резервуара получается максимальной. Формула для определения максимальной вместимости резервуара следует из уравнения (5.12) с учетом соотношения (5.13):

или

(5.14)

Именно по формуле (5.14) следует определять вместимость резервуара из условий обеспечения регламентируемого числа включения n.

Уравнение для определения вместимости резервуара по максимальной подаче одного насоса за определенное время t (мин) имеет вид:

W_р = tq_нас / 60. (5.15)

Из сравнения зависимостей (5.13) и (5.14) следует:

t = 15 / n. (5.16)

По формуле (5.16) определяется время, которое необходимо принимать при расчете вместимости резервуара по формуле (5.15), чтобы соблюдались требования о регламентируемом числе включений n. При n = 3 t = 5 мин; при n = 5 t = 3 мин. Полученные результаты подтверждают обоснованность рекомендаций ТКП об определении вместимости резервуара.

Графический анализ еще полнее раскрывает особенности уравнения (5.12). Разделив левую и правую части уравнения на q_нас, получим

(5.17)

Приемные резервуары насосных станций полураздельных и общесплавных систем водоотведения выполняют с переливным устройством и разделительной стенкой на два отделения (одно – для стока в сухую погоду, другое – во время дождя); возможна установка двух самостоятельных резервуаров. Вместимость приемных резервуаров или их отделений для притока в сухую погоду определяется так же, как и вместимость резервуаров насосных станций для перекачки бытовых сточных вод полной раздельной системы водоотведения. При дополнительном притоке во время дождя вместимость рассчитывается, как для регулирующего резервуара.

Вместимость приемных резервуаров насосных станций дождевой сети рассчитывается так же, как вместимость регулирующего резервуара. Вместимость приемных резервуаров насосных станций дождевой сети, полуразделыюй и общесплавной систем водоотведения должна быть не меньше объема воды, поступающей за время, необходимое для запуска насоса с наибольшей подачей.

В приемных резервуарах насосных станций возможно выпадение осадка. Этим и определяются особенности их устройства. Дно приемных резервуаров в насосных станциях бытовых сетей полных раздельных систем водоотведения должно иметь уклон к приямкам не менее 0,1. По периметру наружных стен резервуаров рекомендуется прокладывать трубопроводы, снабженные патрубками и присоединенные к напорному трубопроводу. С их помощью можно взмучивать и смывать осадок к приямкам. Кроме того, в помещении над резервуаром (помещении решеток) следует устанавливать поливочные краны, оборудованные шлангами с брандспойтами, которые также служат для взмучивания и смыва осадка в резервуарах. Одной из эффективных мер удаления осадка из резервуаров является обеспечение режима работы насосной станцией с периодическим полным опорожнением резервуара.