6. Насосные водопроводные станции. Нс 1. Нс 2. Насосы для водоснабжения. Центробежные насосы. Характеристики центробежных насосов. Последовательная работа насосов. Параллельная работа насосов

Насосные водопроводные станции

Насосы предназначены для подъема и перемещения жидкостей. В зд-х водопроводных НС размещают насосы и двигатели к ним,трубопроводы, задвижки, контрольноизмерительные приборы, водомеры, электрооборудование и тд.

По располож в общей схеме водоснабжения

-НС 1 подъема

-НС 2 подъема

-повысительные

-циркуляционные

По расположению оборудования

-наземные

-заглубленные

-глубокие

По характеру оборудования

-с гор. центробежным насосом

-с верт. центробежным насосом

-с поршневыми насосами

-с центробеж насосами и компрессорами для обслуживания воздушных водоподъемников

По хар-ру управления

с ручным, автоматическим, дистанционным управлением

НС1

НС1 подают воду из ист водоснабжения на очистные сооружения или,если не треб-ся очистка воды, непосредственно враспределительную сеть, водонапорную башню и др сооруж. НС1, подающие воду на очистные сооруж, рассчитывают на средне-часовой расход в дни наиб водопотребления.

При заборе воды из артезианских скважин насосы НС1 обычно подают воду в резервуары, откуда ее забирают насосы НС2.

НС1,принимающие воды из открытого ист, обычно заглубляют для уменьш высоты всасывания насосов.

На НС1 должно быть предусмотрено не менее 2х рабочих насосов и 1 или 2 резервных.

НС2 служат для подачи воды с очистных сооруж к потребителям. Режим работы насосов НС2 зависит от графика водопотребления. Подача воды в теч-е суток может быть равномерной и ступенчатой. При ступ подаче умеьш-ся необх объем бака водонапорной башни и полн рабочий напор насосов. При подборе насосов для ступ подачи учитывают очередность развития станции. На НС целесообразно устанавливать однотипные насосы с одинак подачей. Режим работы НС выбирают на основе анализов графиков водопотребления и совместной работы насосов, водоводов и водопроводной сети.

Центробежные насосы

Осн рабочим эл-том центробежного насоса явл-ся рабочее колесо с изогнутыми лопас -тями, расположенное на валу внутри корпу- са. Корпус насоса соединен со всасывающим и нагнетательным трубопроводами. Перед пуском насоса его корпус и всасыв-й трубо-провод зап-ют жидкостью. При вращ-и раб колеса жидкость, находящаяся м/у лопастями под действ центробежной силы отбрасывается к периферии, выходит в спиральную камеру и далее в нагнетательный трубопровод. В центр части насоса перед входом в раб колесо возн-ет разрежение, и вода под действ атм давл направляется от ист в насос.

Центробежные насоы различают по напору: низконапорные(до20м),средненапорные(20-60м),высоконапорные(>20м).

по числу колес:одноколесные,многоколесные

по расположению вала: гориз,верт.

в зав-ти от перекачиваемой жидк-ти: водопроводные,канлизационные,землесосные

по назнач:общ назн-я,шахтные,артезианские

Приведенные рис показывают как изм-ся напор, мощ-ть на валу насоса и КПД с изм-ем расхода.

т.1 хар-ки Q-ŋ назыв оптимальной т-ой, т.е. т-ой, отвечающей оптимальному режиму работы насоса

Последовательная работа насосов

Послед. называется эксплуатация насосов, при к-й один насос подает закачиваемую жидкость во всасывающий трубопровод др. насоса, а тот в свою очередь подает ее в напорный водовод. При проектировании и строительстве НС послед. эксплуатацию насосов исп-ют в тех сл-ях, когда жидкость должна подаваться по трубам на дальние расст или на большую высоту. Послед. соединение исп-ют и в тех случаях, когда треб-ся при пост. расходе увеличить давление, что нельзя достичь одним насосом.

Q₁=Q₂=Q; H=H₁+H₂

Хар-ка посл работы 2х одинак насосов

а — при Нг>На; б — при Hг<Н (рисовать только а)

Параллельная работа насосов

Параллельной называют совместную одновременную работу нескольких насосов, присоединенных напорными патрубками к общей системе. Параллельно можно устанавливать насосы, развивающие одинаковый напор. В противном случае один из насосов сгорит.

H₁=H₂=H; Q=(Q₁+Q₂)K

7. Требования к качеству воды. Физические свойства воды. Химический анализ воды. Бактериологический анализ воды. Методы подготовки воды. Осветление. Отстаивание. Отстойники. Фильтрование. Фильтры. Интенсификация осветления. Коагуляция. Обеззараживание воды.

Качество воды зависит от наличия в ней различных веществ неорганического и органического происхождения (в том числе микроорганизмов). Эти вещества могут находиться в воде в растворенном и нерастворенном состоянии.

Качество воды характеризуется ее температурой, содержанием в ней взвешенных веществ, ее цветностью, запахом, привкусом, жесткостью, содержанием отдельных химических элементов и соединений, активной реакцией и другими показателями.

1) Требования к качеству питьевой воды (ГОСТ 2874-82):

Для всех хозяйственно-питьевых систем централизованного водоснабжения:

- t = 7-10°C,

- запах и привкус ≤ 2баллов,

- цветность ≤ 20°,

- прозрачность по шрифту ≥ 30см или мутность ≤ 1,5 мг/л.

- общая жёсткость воды ≤10мг-экв/л.

При наличии в системе водоснабжения очистных сооружений:

- мутность осветлённой воды ≤ 2мг/л,

- содержание железа ≤ 0,3 мг/л;

- содержание остаточного активного хлора ≥0,3 и ≤ 0,5 мг/л.

2) Требования к качеству производственной воды зависят от характера производства.

Температура: Оптимальная величина для питьевой воды от 7 до 10°С, предельно допустимая 35°С; предельная для воды, используемой при охлаждении теплообменных аппаратов, обусловливается экономичностью их работы и технологическими требованиями.

Привкус и запах: Для питьевой воды при температуре ее 20°С не более 2 баллов.

Содержание взвешенных веществ: Для питьевой воды не более 2мг/л (прозрачность по шрифту не менее 30см), для питания паровых котлов и для некоторых видов производств, где вода соприкасается с продукцией (производство тканей, кинопленки и др.), не более 5мг/л.

Цветность: Для питьевой воды в среднем за год не более 20°.

Окисляемость:Не более 5-8мг/л 0₂(большая величина окисляемости указывает на возможное загрязнение источника сточными водами)

Вызывает вспенивание воды в паровых котлах.

Растворенный (сухой) остаток:В воде источника, используемого для питьевых целей, не более 1000 мг/л

Для питания паровых котлов, а также для некоторых предприятий (производство синтетического каучука, капрона, кинопленки, конденсаторной бумаги и т.д.) допускаемая величина во много раз меньше и должна определяться экономическими соображениями.

Активная реакция(РН): Для питьевой воды в пределах 6,5-9,5. Малые значения рН обычно вызывают коррозию труб, что может ухудшить вкус воды. Для воды промышленных водопроводов определяются технологическими требованиями с учетом других показателей качества воды (температура, общая щелочность, содержание кальция и растворенный остаток)

Жесткость:Для питьевой воды не более 7 мг-экв/л и в особых случаях на более 14 мг-экв/л. Для паровых котлов и некоторых предприятий (крашение тканей, производство волокна и т.д.) жесткость не должна быть более 0,005-0,02 мг-экв/л

В системах оборотного водоснабжения, содержащих теплообменные аппараты и охлаждающие устройства (градирни, брызгальные бассейны) ограничивается карбонатная жесткость добавочной воды.

Физические свойства воды.

1) Температура [°C]. Допустимая t = 7-10°C,

2) Цветность [°по платиново-кобальтовой шкале] 1° соответствует 1л воды, окрашенной 1мг порошка платины. Допустимая цветность ≤ 20°.

3) Мутность определяется содержанием в воде взвешенных частиц [мг/л]. Прозрачность оценивается максимальной толщиной её слоя в стеклянном цилиндре, сквозь которой ещё виден специальный шрифт [см]. Допустимы прозрачность по шрифту ≥ 30см, мутность ≤ 1,5 мг/л.

4) Привкус, вкус оценивают по 5-бальной шкале. Допустимы запах и привкус ≤ 2баллов при t = 20°C.

Химический анализ воды.

1) Активная реакция воды, устанавливающая степень её щелочности или кислотности. Определяется по величине ph концентрации водородных ионов. ph < 7 – кислая, ph = 7 – нейтральная, ph > 7 – щелочная. Допустимо ph от 6 до 9.

2) Жёсткость воды – содержание в ней солей кальция и магния [мг-экв/л] 1 мг-экв/л соот-ветствует содержанию в 1 л воды 20,04 мг ионов кальция или 12,16 мг ионов магния. Допустимая жесткость ≤ 7 мг-экв/л.

3) Окисляемость воды – количество кислорода, требуемое для окисления орг. веществ в её 1л. При отсутствии железа или гуминовых веществ вода не должна обладать высокой окисляемостью. В противном случае вероятно её загрязнение сточными водами.

Бактериологический анализ воды - определение общего количества бактерий в воде и выявление среди них видов, вызывающих заболевание человека.

Для оценки степени загрязнённости воды патогенными (болезнетворными) бактериями опр-ют содержание в ней кишечной палочки (бактерия коли). Бактериальное загрязнение воды измеряют коли-титром/коли-индексом.

Коли-титр – объём воды, в котором содержится 1 кишечная палочка, [см³]. Для питьевой воды допустимо ≥ 300 см³.

Коли-индекс - количество кишечных палочек в 1 литре воды.

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ.

Метод очистки воды и состав очистных сооружений зависят от качества воды в ис-точнике водоснабжения, назначения водо-провода, пропускной способности станции и местных условий. Основные методы очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснаб-жения: осветление и обеззараживание.

Осветление может осуществляться отстаиванием воды в отстойниках, пропуском её через взвешенный слой осадка в осветителях и фильтрованием через зернистую загрузку в фильтрах. Для улучшения процесса отстаивания применяют коагуляцию (процесс укрупнения мельчайших коллоидных, взвешенных ч-ц, происходящий из-за их взаимного слипания под действием сил молекул притяжения)

Обеззараживание воды, или ее дезинфекция, заключается в полном освобождении ее от болезнетворных бактерий. Методы обеззараживания: хлорирование, озонирование и бактерицидное облучение (облучение ультрафиолетом).

Осветление воды.

Осветление может осуществляться отстаиванием воды в отстойниках, пропуском её через взвешенный слой осадка в осветителях и фильтрованием через зернистую загрузку в фильтрах.

В осветителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц.

Отстаивание воды.

Процесс отстаивания основан на том, что при малых скоростях движения воды взвешенные в ней частицы под действием силы тяжести осаждаются на дно. Скорость осаждения частиц зависит от их размеров, формы, уд. веса и температуры воды.

Осветляемая вода может двигаться в отстойниках горизонтальных, вертикальных и радиальных.

Для улучшения процесса отстаивания применяют коагулирование, т.е. вводят в воду хим. реагенты (коагулянты), которые, взаимодействуя с мельчайшими коллоидными частицами образуют агрегаты слипшихся частиц в виде хлопьев, быстро выпадающих в осадок. Раствор коагулянта тщательно перемешивается с обрабатываемой водой в смеси-теле. Из смесителя вода направляется в камеру хлопьеобразования, а затем поступает в отстойник, где хлопья выпадают с адсорбированными на них частицами.

ФИЛЬТРОВАНИЕ ВОДЫ.

Обычно после осветления в отстойниках или осветителях воду фильтруют. Для фильтрования воду пропускают через слой мелкозернистого фильтрующего материала, задерживающего мелкие взвешенные частицы, хлопья коагулянта и бактерии. В качестве фильтрующего материала применяют кварцевый песок, гравий, дроблёный антрацит и др. материалы.

В процессе работы фильтр заполнен водой до уровня 1-1,5 м над пов-тью фильтр. материала.

Фильтр для воды— устройство для очистки воды от механических, нерастворимых частиц, примесей, хлора и его производных, а также от вирусов, бактерий, тяжелых металлов и т. д.

Классификация фильтров:

-по скорости фильтрования: скорые(при коагулировании воды),сверхскоростные(могут работать как с коагулированием воды, так и без него) имедленные(при обработке воды без коагулирования)

-по способу очистки воды: механические, ионообменные, обратного осмоса, биологические, физико-химические, электрические.

-по области применения: бытовые, для частного дома, промышленные, туристические, аквариумные.

Интенсификация процессов осветления сточной водыможет быть достигнута с помощью применения новых коагулянтов.

Коагуляция: коагуляцией называют процесс слипания твердых частиц в момент их соприкосновения. Очистка воды коагуляцией представляет собой обработку воды реагентами - коагулянтами, под действием которых мельчайшие частицы загрязнителей укрупняются, слипаются в хлопья. Коагуляция обеспечивает эффективное дальнейшее задержание примесей механическими фильтрами или выпадение примесей в осадок. Стоит заметить, что коагуляция особенно эффективна при очистке воды от примесей железа

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ.

В результате отстаивания и фильтрования из воды удаляется до 95% бактерий. Для уничтожения оставшихся бактерий воду обеззараживают. Методы обеззараживания:

1) Хлорирование → хлорная известь или газообразный хлор. Необходимый эффект хлорирования достигается в рез-те хорошего перемешивания и 30-минутного контакта с водой, происходящий в контактном резервуаре или в трубопроводе подающем воду потребителям.

2) Озонирование → окисление бактерий атомарным кислородом, образующимся при рас-паде озона.

3) Бактерицидное облучение → у/ф лучи для обеззараживания небольших расходов воды подземных источников, фильтрованной воды поверхностных источников, для вод высокой мутности не применяется.

8. Внутренний водопровод зданий. Холодное и горячее водоснабжение. Схемы внутреннего водопровода. Вводы. Водомерные узлы. Повысительные насосные установки. Конструирование внутреннего водопровода. Основы проектирования внутреннего водопровода. Материал труб и арматура.

Внутренний водопровод - совокупность трубопроводов и устройств, обеспечивающих подачу воды к санитарно-техническим приборам.

Холодное водоснабжение - круглосуточное обеспечение потребителя холодной питьевой водой надлежащего качества, подаваемой в необходимых объемах по присоединенной сети в жилое помещение либо до водоразборной колонки.

Холодное водоснабжение должно соответствовать следующим требованиям (отклонение от которых не допускается):

• Бесперебойное круглосуточное холодное водоснабжение в течение года;

Допустимая продолжительность перерыва подачи холодной воды: 8 часов (суммарно) в течение 1 месяца; 4 часа единовременно, при аварии в централизиванных сетях холодного водоснабжения в соответствии с требованиями РФ о техническом регулировании (СНиП 2.04.02-84).

• Постоянное соответствие состава и свойств воды санитарным нормам и правилам (СанПин 2.1.4.1074-01);

• Давление в системе холодного водоснабжения в точке разбора: в многоквартирных домах и жилых домах от 0,03 МПа (0,3 кгс/кв. см) до 0,6 МПа (6 кгс/кв. см); у водоразборных колонок - не менее 0,1 МПа (1 кгс/кв. см).

Горячее водоснабжение - круглосуточное обеспечение потребителя горячей водой надлежащего качества, подаваемой в необходимых объемах по присоединенной сети в жилое помещение.

Горячее водоснабжение должно соответствовать следующим требованиям (отклонение от которых не допускается):

• Бесперебойное круглосуточное горячее водоснабжение в течение года;

Допустимая продолжительность перерыва подачи горячей воды: 8 часов (суммарно) в течение 1 месяца; 4 часа единовременно, а при аварии на тупиковой магистрали – 24 часа, продолжительность перерыва горячего водоснабжения связанная с ремонтными и профилактическими работами осуществляется с требованиями законодательства РФ о техническом регулировании (СанПин 2.1.4.2496-09).

• Допустимое отклонение температуры горячей воды в точке водоразбора:

  • в ночное время (с 0.00 до 5.00 часов) не более чем на 5°С;

  • в дневное время (с 5.00 до 0.00 часов) не более чем на 3°С

• Постоянное соответствие состава и свойств горячей воды санитарным нормам и правилам (СанПин 2.1.4.2496-09);

• Давление в системе горячего водоснабжения в точке разбора от 0,03 МПа (0,3 кгс/кв. см) до 0,45 МПа (4,5 кгс/кв. см).

Схема внутреннего водопровода без водонапорного резервуара и подкачивающего насоса с нижней разводкой: 1 – стояки;

2 – запорные вентили;

3 – разводящая (магистральная) линия;

4 – тройник с пробкой для спуска воды из системы; 5 – водомер.

Ввод-это трубопровод, соединяющий наружный водопровод с внутренним водопроводом здания. 1ввод-до 12 этажей. Количество вводов зависит от этажности здания и требуемой категории надежности.

Прокладка:

-по кратчайшему расстоянию

-d до 65 мм-стальные с гидроизоляцией

-для сухих и влажных грунтов схема прохода должна быть прозорена.

Водомерный узел:

Установка

-сухое нежилое помещение

-вблизи наружной стены здания

-жесткое крепление к стене на кронштейнах

-ось водосчетчика на 0,3…1м выше пола.

Повысительные насосные установки для внутренних систем водоснабжения

Для повышения напора во внутренней сети водоснабжения при недостаточном давлении в городской сети используют насосные и пневматические установки. Наиболее часто применяют установки с центробежными насосами.

По своему устройству центробежные насосы подразделяются на одноступенчатые с одним рабочим колесом и многоступенчатые с двумя и большим количеством рабочих колес.

Центробежные насосы: а — одноступенчатый; 1— корпус, 2 — вал, 3 —лопастное колесо, 4— напорный патрубок; б — типа К; в — многоступенчатый

Одноступенчатый центробежный насос (рисунок) имеет корпус 1 и лопастное колесо, закрепленное на валу. Лопастное колесо имеет ряд загнутых лопаток, заключенных между двумя дисками. При вращении колеса лопатки захватывают воду и благодаря развивающейся при этом центробежной силе отбрасывают ее вперед, создавая давление воды в корпусе насоса. Вода под давлением устремляется из насоса по напорному патрубку в сеть.

Одновременно такое же количество воды поступает во всасывающую трубу за счет разрежения воздуха в центре рабочего колеса.

Насосы, установленные на линии водопровода, всегда бывают залиты водой и готовы к работе, так как к ним вода поступает под давлением городского водопровода.

Количество воды, подаваемой центробежным насосом, зависит от числа оборотов рабочего колеса и увеличивается пропорционально увеличению числа оборотов колеса. Давление, создаваемое насосами, увеличивается следующим образом: при возрастании оборотов колеса вдвое давление увеличивается в четыре раза, при возрастании втрое давление увеличивается в девять раз и т. д.

Производительность насосов выражается объемом жидкости, подаваемой насосом в единицу времени, и измеряется в м3/ч.

Напор, создаваемый насосами, выражается в метрах водяного столба.

Конструирование системы холодного водопровода.

Внутренний водопровод проектируется в соответствии с указаниями для жилых, общественных, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий. В соответствии со значением здания принята объединенная система внутреннего водопровода, обеспечивающая подачу воды на хозяйственно-питьевые нужды. Система водопровода включает:  - ввод в здание;  - водомерный узел;  - разводящую магистраль;  - стояки;  - подводка к санитарно-технические приборам;  - водоразборную, смесительную, запорную и регулирующую арматуру.  По конструктивному выполнению запроектирована схема с нижней разводкой магистрали, устраивающаяся тупиковой (т.к. количество квартир в здании менее 400). Система принята с открытой прокладкой труб. Монтаж трубопроводов предусматривается из стальных оцинкованных водогазопроводных труб по ГОСТ 32.62.-75 

Ввод в здание предусматривается в подвал. Водомерный узел расположен на расстоянии 1,5-2м от наружной стены в легкодоступном месте. Обводная линия у водомерного узла предусмотрена в результате одного ввода в здание. До водомера и после него устраиваются вентили (задвижки). Между водомером и 2-ой задвижкой по ходу движения воды устанавливают контрольно-спусковой кран. Ввод прокладывается под прямым углом к стене здания с уклоном 0,003 в сторону уличной водопроводной сети. В точке подключения ввода к уличной сети устанавливают колодец, в котором размещается задвижка. Разводящие магистральные трубопроводы с нижней разводкой прокладывают вдоль капитальных стен под потолком подвала ниже  0,4-0,5м. с уклоном 0,002-0,005 к водомерному узлу. Стояки хозяйственно-питьевого водопровода  размещаются  в туалетах. Подводки от стояков и водоразборной арматуры прокладываются вдоль стен на высоте 0,2м от уровня чистого пола с подъемом к водоразборной арматуре. Запорная арматура предусмотрена : в колодце городской сети, на водомерном узле, на разветвлении разводящей магистрали, в основании стояков и на ответвлениях к каждой квартире. 

Материалы трубопроводов сетей внутреннего водопровода

Материал трубопроводов сетей внутреннего водопровода выбирают в зависимости от требований к прочности материала и к качеству воды, ее температуре и давлению с учетом экономии материалов.

Стальные трубы из коррозионностойкой стали применяют для подачи агрессивной по составу воды во избежание внутренней коррозии труб.

Чугунные трубы, согласно ГОСТ 9583-75 изготовляют трех классов ЛА, А и Б на давление 2,5-3,5 МПа (кгссм2). Чугунные трубы соединяют со стальными трубами одного и того же диаметра без применения каких-либо дополнительных частей . Стальные трубы меньшего диаметра соединяют с чугунными трубами большего диаметра путем навинчивания прямой муфты на конец стальной трубы, вставляемой в раструб.

Стеклянные трубы можно применять для внутренних хозяйственно-питьевых водопроводов по согласованию с органами Госсанинспекции и для производственных сетей (не противопожарных) с давлением до 0,5 МПа (кгссм2) в зданиях без значительных тепловыделений и не подверженных вибрации. Для соединения стеклянных труб и фасонных частей применяют фланцы с резиновыми прокладками и муфты. Соединение герметично, но очень жестко, поэтому требуется надежное закрепление труб на опорах. Эластичное соединение получается при применении цилиндрической муфты, резиновых колец и двух металлических фланцев, стягиваемых болтами; жесткое соединение-при использовании фланцев.

Пластмассовые трубы. Для внутренних водопроводов могут быть применены напорные трубы из полимерных материалов. Все пластмассовые трубы изготовляют четырех типов — С, СЛ, СТ, Т в зависимости от допускаемого давления.

Винипластовые трубы используют в отдельных случаях. Для производственно-питьевых водопроводов их не применяют. Полиэтиленовые напорные трубы изготовляют двух типов низкого давления из полиэтилена высокой плотности и высокого давления из полиэтилена низкой плотности. По полиэтиленовым трубам допускается транспортирование воды с температурой до 20°С. Трубы соединяют между собой, а также с полиэтиленовыми фасонными частями сваркой, с помощью накидной гайки, на клею или с применением фланцев.