§5. Водонапорное и регулировочное сооружения.
Регулировочные емкости дают возможность обеспечить относительно равномерную работу насосных станций, а также уменьшить диаметры, а так же стоимость водопроводной сети.
Запасные емкости повышают надежность и бесперебойную работу всей системы водоснабжения. По назначению и использовании их в водоснабжении водонапорные емкости классифицируют на регулировочные, запасные и запасно-регулировочные, т.е. такие, которые объединяют в одном сооружении функции аккумулирования и регулирования. По способу получения воды сооружения бывают: напорные, которые обеспечивают потребный напор для непосредственной подачи воды в водораспределительную систему; безнапорные, из которых вода забирается насосами. Напорные емкости конструктивно делятся:
а) водонапорные башни (напор обеспечивается установкой резервуара на поддерживаемой конструкции на определенную высоту);
б) резервуары (напор обеспечивается установкой резервуара на соответствующей самой высокой точке местности);
в) водонапорные колоны, занимающие промежуточное положение между наземными резервуарами и башнями;
г)пневматические установки (напор обеспечивается давлением на поверхность воды сжатого воздуха в герметически закрытых резервуарах).
5.1. Водонапорные башни.
Основной задачей работы водонапорной башни является компенсация не совпадения режимов подачи и потребления воды в отдельные часы суток, которые достигаются аккумулированием излишка подаваемой воды в одни часы и пополнением ее недостатка в другие часы суток.
Водонапорная башня представляет собой водонапорный бак, расположенный на поддерживаемой конструкции (стволе) на расчетной высоте (рис. 8.25). Вокруг бака для его утепления чаще всего устраивают шатер на консолях, выпущенных из опорной конструкции. Шатер должен быть из легкого материала, покрытого теплоизоляцией и огнеупорной краской. В районах теплого климата шатра можно не делать, но тогда бак должен иметь перекрытия. При достаточно быстром обмене воды в баке можно обойтись без шатра и в холодной местности, так как при этих условиях замерзание воды в баке маловероятно даже при больших морозах. В одной и той же водонапорной башне можно на разной высоте устанавливать два и даже три бака, которые обслуживают системы водопроводов с разными напорами (на промышленных предприятиях).
Водонапорные башни делают из разных материалов: бетона, железобетона, кирпича, металла и дерева. Несущей конструкцией башен есть цилиндрические (разных форм в плане) стены, колоны и металлические решетчатые конструкции. Резервуары железобетонных башен преимущественно круглые или многоугольные в плане со сферическим вогнутым днищем. На небольших башнях устраивают резервуары с плоским днищем. Железобетонная водонапорная башня с опорным корпусом в виде сплошной цилиндрической стенки постоянного диаметра наиболее распространенна в строительной практике.Строить башни такого типа можно по скоростному методу, кроме того уменьшаются затраты на опалубку и леса, так как применяется подвижная опалубка.
8.25. Схема оборудования водонапорной башни трубопроводами:
и - задвижка; 2 - подающе-разводной трубопровод; 3 - компенсатор; 4 - трубопровод подачи воды из бака; 6 - обратный клапан; 6 - сетка; 7 - поплавковый клапан; 8 - воронка; 9 - металлические ступеньки; 10 - грязевая труба; 11 - заслонка на грязевой трубе; 12 - переливной трубопровод.
Большинство железобетонных башен сооружают из сборных элементов. Помещение в башнях используют для нужд водопроводного хозяйства. Башни сооружают с баками емкостью до 800 м3 при высоте до 40 м.
Металлические башни в нашем строительстве мало распространены с целью, сбережение металла; лишь иногда делают стальные башни системы В.Г.Шухова. Сравнительно с другими типами башен стальные более используемые для сейсмических районов. Металлические башни со стволом из трубы широко применяют в сельскохозяйственном водоснабжении.
Деревянные водонапорные башни делают на временных водопроводах и для небольших водопроводов колхозов или совхозов (в местах, богатых лесами). Эти башни выгодны лишь тогда, когда нужны небольшие высота и емкость. На деревянных башнях устанавливают стальные баки с плоским дном. Иногда (при емкости не более чем 100 м3) роб-баки из клепок, стянутих стальными обручами.
Водонапорные башни оборудуют подающим, переливным и спускным трубопроводами. Подающий (он же часто и разводной) трубопровод подает воду в резервуар (при избыточной подаче воды насосами) или в сеть. В редких случаях устраивают отдельно подающий и разводной трубопроводы. Подающий трубопровод желательно устанавливать на высоте верхнего уровня воды в резервуаре. Тогда на конце его делают поплавковый клапан, который автоматически закрывает трубопровод, когда уровень воды в резервуаре достигает верхней отметки. Переливной трубопровод служит для предотвращения переполнения резервуара. Спускной (грязевой) трубопровод в виде короткого ответвления присоединен к переливному трубопроводу и предназначен для полного опорожнения резервуара. На этом ответвлении установлена задвижка, которая открывается только при необходимости удалить из резервуара осадок. В башне должен быть установлен показатель уровня воды в резервуаре. В основном применяются поплавковые устройства. В тех случаях, когда водонапорная башня связана с автоматической системой водоснабжения, в резервуаре устанавливают поплавковый выключатель, который руководит работой насосов в зависимости от уровня воды. Разновидностью водонапорной башни - водонапорные колоны, высокие металлические или железобетонные резервуары. В нашей стране их делают очень редко.
Строительство водонапорной колонны целесообразно тогда, когда она предназначена (главным образом) для хранения аварийного запаса воды и значительное снижение напора в период, когда запас воды израсходован (такие условия часто встречаются на металлургических заводах). Наличие водонапорной колонны для хранения аварийного запаса воды дает возможность во многих случаях обойтись без дополнительного энергетического резерва на насосных станциях. Преимуществом водонапорной колонны является то, что она оказывает содействие смягчению гидравлических ударов в сети, так как в ней соприкасается с атмосферой значительная площадь поверхности воды. Колонну целесообразно располагать по возможности ближе к основному источнику возникновения гидравлических ударов, т.е. к насосной станции.
5.2. Напорные резервуары.
В системах больших водопроводов рекомендуется устраивать несколько резервуаров, которые дают возможность обеспечить бесперебойное водоснабжение. Неприкосновенный противопожарный запас воды в объеме до 100 м3 допускается сохранять в одном резервуаре, а для больших объемов необходимо иметь не менее чем два резервуара.
Резервуары разделяют:
по форме - на круглые (вертикальные, горизонтальные) и прямоугольные;
по степенью заглубления - на подземные и. надземные;
по материалам - на стальные, деревянные, кирпичные, бутобетонные, бетонные, железобетонные.
Рис. 8.26. Оборудование резервуаров.
1- поплавковый клапан; 2 - переливная труба; 3 - колонка для управления заслонками; 4 - камера заслонок; 5 - всасывающий трубопровод; 6- грязевая труба; 7 -приямок; 8 - подающий трубопровод.
Стальные цилиндрические резервуары могут быть наземными и подземными, в этом случае емкость их ограничена (до 100 м3). Деревянные, кирпичные, буто-бетонные и бетонные резервуары применяют очень редко и для небольших емкостей (до 150 м3), в основном для временных водопроводов и в сельской местности, где целесообразно использовать местные строительные материалы.
Наиболее распространенные в практике железобетонные резервуары, которые могут быть монолитными и сборными. Железобетонные подземные резервуары применяют емкостью до 20 000 м3. Емкость круглых резервуаров ограничена до 3000 м3. Круглые железобетонные резервуары имеют ряд преимуществ перед прямоугольными: они устойчивы (меньшей трещиноватости), экономичнее, менее чувствительны к неравномерности осадков, сейсмических и температурных влияний. Круглые резервуары устраивают с плоским безбалочным перекрытием. Теперь строят железобетонные резервуары полностью из сборных элементов. В резервуарах, предназначенных для хранения воды питьевого качества, должна быть обеспечена циркуляция воды или обмен всей воды.
Резервуары обычно углубляют в землю так, чтобы вынутая земля была целиком использована на засыпку резервуара для утепления его сверху. В подземный резервуар вода поступает напорным трубопроводом, в верхней части которого размещается поплавковый клапан, который автоматически закрывается при повышении уровня воды выше установленного максимума (рис.8.26.). В разводную сеть вода поступает из резервуара тем же трубопроводом через горизонтальный отросток с сеткой и обратным клапаном. Если резервуар является приемным резервуаром при насосной станции, то приемную сетку всасывающего трубопровода размещают обычно в приямке резервуара, которая препятствует возможности попадания в трубопровод воздуха при опорожнении резервуара. Резервуар оборудуется также переливной (сливной) и грязевой трубами, вентиляционными трубами и лазом для периодического осмотра, очистки и ремонта.
Возле резервуара или между двумя сопредельными резервуарами делают камеру переключения для управления заслонками на трубах, которые нужны для подачи воды и отвод ее из резервуара. В местах прокладки труб через стенку резервуара устанавливают сальники или патрубки с ребрами.
Если в резервуарах сохраняется неприкосновенный противопожарный запас воды, то должны быть подведены отдельные всасывающие линии от противопожарного и хозяйственно-питьеаого (или производственного) насосов. Оборудование в этом случае должны быть запроектировано таким образом, чтобы неприкосновенный запас мог быть использован только для противопожарных целей.
В резервуарах устанавливают КВП и приборы автоматики, которые дают возможность контролировать уровень или автоматически регулировать его. В резервуарах предполагается автоматическая сигнализация горизонтов воды со следующим использованием в случае необходимости звуковых сигналов для автоматизации насосных агрегатов. Как сигнализатор уровня используют поплавковое реле. Электрическая схема предусматривает передачу на пункт контроля оптического и звукового сигналов при достижении горизонтом воды определенного уровня, а также дает возможность автоматического запуска и остановки насосных агрегатов в зависимости от уровней воды.
Эффективность автоматики состоит в уменьшении потерь воды из-за переливов благодаря регулированию уровня воды в резервуаре.
ЛЕКЦИЯ Т-9. ВНЕШНИЕ СООРУЖЕНИЯ КАНАЛИЗАЦІИИ.
Ключевые слова и понятия.
9.1. Коллектор
9.2. Главный коллектор
9.3. Станции перекачки
9.4. Выпуск
9.5. Схема канализации
9.6. Общесплавная система канализации
9.7. Раздельная система канализации
9.8. Полураздельная система канализации
9.9. Канал
9.10. Дождевая канализация
9.11. Дождеприемник
9.12. Приемный резервуар канализационной насосной станции
9.13. Обратный клапан
9.14. Патогенные микроорганизмы
9.15. Сапрофитные микроорганизмы
9.16. Аэробный процесс минерализации органики
9.17. Анаэробный процесс минерализации органики
9.18. Аэробы и анаэробы
9.19. Биохимическая потребность в кислороде (БПК)
9.20. Постоянство или стойкость воды
9.21. Самоочищающаяся способность водоема
9.22. Решетки и сита
9.23. Песколовки
9.24. Жироловки, нефтеловушки, смолоуловители
9.25. Поля орошения, поля фильтрации и биологические пруды
9.26. Биологические фильтры
9.27. Аэротенки
9.28. Электродиализ
9.29. Сорбция
9.30. Экстракция
9.31. Евапорация
9.32. Коагуляция
9.33. Флотация
9.34. Контактный резервуар
9.35. Гидроэлеватор
9.36. Метантенк
9.37.Первичный отстойник
9.38. Вторичный отстойник
9.39. Лоток Паршаля .