Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций

В насосных цехах нефтесодержащие сточные воды могут об­ разоваться при охлаждении подшипников и узлов уплотнения вала насоса, а также после мытья полов.

Незначительное количество воды, загрязненной нефтепро­ дуктами, поступает из лабораторий.

Дождевые сточные воды образуются при выпадении дождя. К этой же категории относят талые воды. Та часть дождевых вод, которая поступает с загрязненных поверхностей, помимо обыч­ ных механических примесей содержит нефтяные частицы

ипоэтому подлежит отведению и очистке совместно с ПСВ. Сюда же относят сточные воды с обвалованных участков резервуарных парков, сливо-наливных устройств, технологических площадок.

Снезагрязненной территории дождевые воды отводят отдельно

исбрасывают без очистки.

5.2.1.Виды водоотводящих сетей

Под водоотведением или системой водоотведения (ранее ис­ пользовались термины "канализация", "система канализации"), как известно, понимают комплекс сетей и сооружений, предназ­ наченных для приема и отвода загрязненных сточных вод, а также для очистки или обезвреживания перед утилизацией или сбросом в водоемы. Таким образом, водоотводящие (канализационные) сети входят в состав системы водоотведения. Тем не менее, очень часто, когда речь идет об этих сетях, используют термины "канали­ зация", "система канализации".

Следует отметить, что здесь будут рассмотрены только наруж­ ные водоотводящие сети.

На станциях магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов устраивают следующие виды систем водоотведения (водоотводя­ щих сетей):

производственно-дождевую; бытовую;

специальную (спецканализацию), предназначенную для от­ вода сточных вод, загрязненных этилированными бензинами (тет­ раэтилсвинцом) .

В последнее время выпуск этилированных бензинов резко со­ кращается и в современных проектах специальной сети может и не быть.

361

12-3-164

При количестве сточных вод, загрязненных этилированными бензинами, до 10 м3/сут допускается отводить их в специальные сборники с последующей вывозкой на соответствующие очист­ ные сооружения.

Устройство бытовой системы водоотведения обязательно при числе рабочих и служащих 25 человек и более в смену. При мень­ шем числе работающих устраивают вывозную систему.

Впроизводственно-дождевую систему сбрасывают нефтесо­ держащие производственные и дождевые воды, сточные воды, об­ разовавшиеся при тушении пожара.

На площадках промежуточных нефтеперекачивающих стан­ ций, не имеющих резервуарных парков, разрешается нефтесодер­ жащие стоки сбрасывать по самостоятельной отводной сети в ре­ зервуары для сброса технологических утечек при насосных цехах. При этом должны быть приняты меры против инфильтрации грун­ товых вод в отводную сеть.

Вбольшинстве случаев водоотводящие трубопроводы проек­ тируют безнапорными. При необходимости устраивают напорные

сети.

Производственно-дождевую сеть следует проектировать из несгораемых материалов, как правило, подземной.

Для предприятий транспорта газа (в т.ч. и компрессорных станций магистральных газопроводов), как правило, следует пре­ дусматривать следующие водоотводящие сети:

бытовую; производственную для отвода стоков после мытья автомобилей;

производственную для отвода вод от продувок систем оборот­ ного водоснабжения и котельных. В эту же сеть отводят дождевые воды с площадок технологических установок и других площадок предприятия.

Производственную сеть для стоков от мытья автомобилей сле­ дует проектировать по замкнутому циклу без сброса сточных вод.

Определение характеристик водоотводящих трубопроводов производят на основе расчетного расхода сточных вод. Определя­ ют средние и максимальные суточные, часовые и секундные рас­ ходы. Наиболее часто суточные и часовые расходы определяют в кубических метрах, а секундные расходы — в литрах.

Общие указания по определению расчетных расходов ПСВ приводят в нормативных документах, согласно которым расчет­

362

ные среднесуточные расходы ПСВ от промышленных предприя­ тий и коэффициенты неравномерности их притока следует опре­ делять на основании технологических данных. При этом необхо­ димо предусматривать рациональное использование воды за счет применения маловодныхтехнологических процессов, оборотных си­ стем водоснабжения, систем повторного использования воды и т. п.

При решении конкретной задачи в первую очередь следует определять расходы сточных вод расчетным путем, т. е. с исполь­ зованием соответствующих формул: теоретических или эмпири­ ческих. Для ориентировочных (оценочных) расчетов можно ис­ пользовать отраслевые нормы водоотведения.

5.2.2. Оборудование водоотводящих сетей

Оборудование водоотводящих сетей включает устройства по приему сточных вод (водоприемные или дождеприемные колод­ цы, трапы), трубы и колодцы.

Сбор дождевых вод производят с помощью дождеприемных колодцев, закрытых сверху решетками. В обвалованиях резервуа­ ров выпускные трубы колодцев снабжают специальными запор­ ными устройствами-хлопушками, которые обычно находятся в закрытом состоянии. Регулирование выпуска дождевых вод осу­ ществляется различной степенью открытия хлопушки. Схема ко­ лодца, оборудованного хлопушкой, представлена на рис. 5.11.

Внасосном цехе и других производственных помещениях по­ добные устройства для приема сточных вод называются трапами, причем хлопушки в них отсутствуют.

Впрактике строительства водоотводящих сетей широкое рас­ пространение нашли:

1)в самотечных сетях — безнапорные железобетонные, бе­ тонные, керамические, асбестоцементные, чугунные и пластмас­ совые трубы;

2)в напорных сетях — напорные железобетонные, асбестоце­ ментные, чугунные, стальные и пластмассовые трубы.

Применение чугунных труб для самотечной и стальных для на­ порной сетей допускается при прокладке в труднодоступных пун­ ктах строительства: в вечномерзлых, просадочных грунтах; на под­ рабатываемых территориях; в местах переходов через водные преграды; под железными и автомобильными дорогами; в местах

363

2 3

Рис. 5.11. Схема колодца, оборудованного хлопушкой:

1— труба; 2 — чугунный люк; 3 — внутренняя крышка люка; 4 — просмолен­ ный канат; 5 — хлопушка; 6 — бетонный колодец; 7 — асбестоцементный раствор

пересечения с сетями хозяйственно-питьевого водопровода; при прокладке трубопроводов по опорам эстакад; в местах, где воз­ можны механические повреждения труб.

Формы поперечного сечения водоотводящих труб отличаются большим разнообразием, но все они с определенными допущения­ ми могут быть подразделены на круглые, сжатые (полукруглые, шатровые, лотковые) и вытянутые (овалоидальные, эллиптиче­ ские).

На площадках перекачивающих станций в основном исполь­ зуют трубы круглого сечения. Гидравлические характеристики будут лучше у того сечения, которое имеет наибольшую пропуск­ ную способность при заданных площади живого сечения и уклоне. При этом условии выгодным будет сечение с наибольшим гидрав­ лическим радиусом. Такое сечение, которое к тому же обеспечи­ вает лучшие прочностные характеристики и высокую степень ин-

364

дустриализации изготовления труб и строительства сетей, имеют круглые трубы. Для профилактической очистки круглых труб от донных отложений применяется простейшее оборудование (шары, цилиндры ит. п.).

Открытые каналы прямоугольного и трапецеидального сече­ ний применяют при распределении сточных вод на очистных со­ оружениях и при отведении очищенных вод в водоемы.

Неметаллические и чугунные трубы соединяют между собой двумя способами:

1)"в раструб", когда один конец трубы — гладкий, а другой — сделан с расширением;

2)с помощью муфты, в которую вставляют концы гладких

труб.

Герметизацию соединений труб осуществляют смоляными прядями, различными мастиками и т. д.

Схема соединения "в раструб" представлена на рис. 5.12. Поскольку, в основном, водоотводящие сети являются подзем­

ными, то для проведения профилактических и ремонтных работ

Рис. 5.12. Стык керамических труб:

1— гладкий конец трубы; 2 — заполнение асфальтовой мастикой или асбе­ стоцементом (цементом); 3 — неглазурованные борозды (рифли) для лучше­ го сцепления трубы с материалом заделки стыка; 4 — раструбный конец тру­ бы; 5 — уплотнение просмоленными пеньковой прядью или канатом

365

12-4-164

идругих целей устраивают колодцы:

1)линейные (размещают по трассе на определенном расстоя­ нии друг от друга);

2)узловые (в местах соединения трех труб);

3)поворотные (в местах поворота трассы);

4)перепадные (для соединения водоотводящих трубопрово­ дов, проложенных на различной глубине);

5)с гидравлическим затвором (в противопожарных целях для разделения на отдельные участки газонасыщенного пространства безнапорного трубопровода).

Все колодцы могут служить как смотровые.

Устройство типового (узлового) колодца показано на рис. 5.13.

I - I

Рис. 5.13. Типовой круглый колодец из стандартных железобетонных колец:

1 — круглый люк с крышкой; 2 — регулировочные камни или кирпич­ ная кладка не более четырех рядов; 3 — опорное кольцо; 4 — кольцо диа­ метром 700 мми высотой 300 — 600 мм; 5 — плита перекрытия; 6 — кольцо диаметром 1000 мм; 7 — регулиро­ вочные камни или кирпичная клад­ ка; 8 — плита основания; 9 — щебе­ ночная подготовка; 10 — скобы

366

Колодец с гидравлическим затвором (под гидравлическим зат­ вором понимают слой воды высотой не менее 25 см, который раз­ деляет входную и выходную трубы) показан на рис. 5.14.

5.2.3. Особенности проектирования и эксплуатации водоотводящих безнапорных трубопроводов

К основным факторам, обусловливающим особенности проек­ тирования и эксплуатации водоотводящих безнапорных трубо­ проводов, следует отнести наличие нерастворимых примесей (ме­ ханических частиц) и неравномерный приток сточных вод.

Гидравлический расчет водоотводящих трубопроводов выпол­ няется как при проектировании, так и в процессе эксплуатации водоотводящих сетей. Таким образом, в зависимости от его целей гидравлический расчет может быть выполнен в проектном и эксп­ луатационном варианте. Необходимость проведения проектного варианта расчета возникает и на существующем предприятии, на­ пример, при расширении, модернизации системы водоотведения.

Обычно основной целью гидравлического проектного расчета

367

является определение диаметра и уклона трубопровода для про­ пуска заданного расхода сточных вод с известной характеристи­ кой. В ходе эксплуатационного расчета трубопровод известных размеров и проложенный под определенным уклоном проверяют на возможность нормальной работы при изменении условий эксп­ луатации, например при изменении количества отводимых сточ­ ных вод.

Впределах расчетных скоростей движение сточных вод в во­ доотводящих сетях является турбулентным в области гладкого или квадратичного сопротивления и в переходной зоне между ними.

Гидравлическими характеристиками потока сточных вод явля­ ются расход, средняя по сечению скорость потока, живое сечение потока, гидравлический радиус, гидравлический уклон и коэффи­ циент или средняя высота выступов шероховатости стенок трубы.

Всточных водах содержатся нерастворенные примеси орга­ нического и минерального происхождения. Первые имеют не­ большую плотность и хорошо транспортируются потоком воды. Вторые — песок, гравий и т. п. — имеют большую плотность

итранспортируются лишь при определенных скоростях. Поэтому важнейшим условием эффективной работы водоотводящих сетей

является обеспечение в трубопроводах при расчетных расходах необходимых скоростей, исключающих образование в них плот­ ных несмываемых отложений.

Движение сточных вод в водоотводящих сетях может быть равномерным и неравномерным, напорным и безнапорным, уста­ новившимся и неустановившимся.

Транспортирование сточной жидкости за счет разности ниве­ лирных отметок без использования дополнительный энергии (т. е. безнапорное движение) нашло самое широкое распространение в практике. Нефтесодержащие сточные воды преимущественно следует отводить по безнапорным трубопроводам, поскольку пе­ рекачка насосами способствует образованию эмульсий, трудно­ разделимых при последующей очистке сточных вод. Тем не менее на ПС приходится устраивать и напорные водоотводящие трубо­ проводы, когда источники образования сточных вод находятся ниже очистных сооружений.

Безнапорное движение в трубах можно осуществлять как не­ заполненным, так и полным сечением, но в основном водоотводя­ щие сети проектируют для работы при частичном наполнении.

368

Это, в первую очередь, связано с лучшими условиями транспорти­ ровки взвесенесущих смесей, так как при некоторых значениях степени наполнения трубы (в интервале от 0,5 до 0,95) скорость и расход больше, чем при полном наполнении, что способствует самоочищению трубопроводов от отложений. Кроме того, в быто­ вых и производственно-бытовых водоотводящих сетях предусмат­ ривают некоторый резерв в живом сечении трубопровода, необ­ ходимый для пропуска расхода больше расчетного, который мо­ жет наблюдаться в сети, но не учитывается расчетами. Через сво­ бодную верхнюю часть сечения трубы осуществляется вентиляция всей сети.

Самотечный режим работы при частичном наполнении труб обладает рядом преимуществ перед напорным режимом. Так, при­ ток сточных вод происходит неравномерно, и при напорном режи­ ме скорость движения сточных вод с уменьшением расхода сни­ жалась бы пропорционально этому изменению расхода. При само­ течном режиме снижение скорости при изменении расхода про­ исходит в значительно меньшей степени, так как одновременно в трубе происходит уменьшение наполнения и живого сечения. Таким образом, даже при расходах меньше расчетных скорости движения сточных вод сохраняются значительными и не происхо­ дит накопления осадка в трубах в больших объемах.

При самотечном режиме работы трубопроводов в меньшем объеме происходит утечка сточных вод через стенки и стыковые соединения труб и возможно устройство сетей из труб, качество которых может быть ниже, чем напорных труб.

Изменение притока сточных вод во времени обусловливает неустановившееся движение воды в трубопроводах.

Из-за отличия форм сечений труб и лотков в пределах колод­ цев, криволинейности поворотных и соединительных лотков и в других сооружениях на водоотводящей сети возникают мест­ ные сопротивления, перед которыми образуются подпоры. Поверх­ ность воды приобретает форму кривых подпора перед местными сопротивлениями и форму кривых спада после них. Таким обра­ зом, даже на участках с постоянным расходом высота воды в тру­ бопроводах изменяется, т. е. наблюдается неравномерное движе­ ние. Наличием перепадов и изменением уклонов сети, накоплени­ ем осадков в трубах, а также существованием различного рода трудно учитываемых строительных дефектов обусловливается на­

369