Сайт научно-технического журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад»

Что дает учет гидравлического потенциала городских канализационных сетей?

О. А. Продоус, генеральный директор ООО «ИНКО-инжиниринг»

Канализационные сети — это инженерные системы, предназначенные для отведения стоков на очистные сооружения перед их сбросом в водоем. В зависимости от происхождения и состава примесей сточные воды делятся на: хозяйственно-бытовые, производственные (промышленные) и поверхностные (дождевые). Соответственно, канализационные сети для отведения этих стоков — также хозяйственно-бытовые, производственные (промышленные) и дождевые.

Канализационные сети большинства городов были построены более 50 лет назад и в настоящее время уже выработали свой амортизационный срок. При этом интенсивная застройка городских территорий неуклонно возрастает в связи с потребностью населения в жилье. Однако возможности канализационных сетей обеспечивать отведение сточных вод в режимах, регламентированных требованиями СП 32.13330.2012 [1], в настоящее время никем не контролируются. Причем разрешения на подключение к сетям канализации вновь построенных зданий и сооружений городскими органами и эксплуатирующими сети организациями выдаются постоянно, без учета возможностей пропуска возрастающих объемов сточных вод канализационными трубопроводами.

Введем понятие — гидравлический потенциал канализационной сети. Это —основная характеристика сети, вне зависимости от ее назначения (приоритет), определяющая ее способность надежно и экономично (с минимальными затратами) обеспечивать отведение стоков на очистку перед их сбросом в водоем в режимах, регламентированных нормативными требованиями [1].

До настоящего времени канализационные сети рассматривались как трубопроводные системы, предназначенные для отведения хозяйственно-бытовых, производственных или поверхностных сточных вод. Однако износ сетей, изменение грунтовых условий и нарушение гидравлических режимов транспортирования по ним сточных вод способствуют образованию закупорок, отложениям на внутренней поверхности труб и разгерметизации стыковых соединений. Последнее является причиной поступления в канализационные сети дополнительного объема инфильтрационных и грунтовых вод. Вследствие этого возрастает дополнительный объем эксплуатационных затрат предприятий — владельцев трубопроводов на транспортирование и очистку стоков и изменяются гидравлические характеристики сетей — наполнение в трубах и величины экономичных скоростей транспортирования стоков [2]. В конечном счете это приводит к отказу в выдаче технических условий на подключение вновь построенных сетей к городским сетям канализации.

Поэтому для предприятий, эксплуатирующих сети и очистные сооружения канализации, назрела необходимость проведения количественной оценки эффективности работы канализационных сетей и смотровых колодцев на них [2], для чего потребуется решение следующих задач:

— проведение паспортизации канализационных сетей, включая выявление участков с низкими скоростями транспортирования стоков, определяемыми с помощью переносных расходомеров (например, Mainstream-IV), для обоснования очередности проведения капитального ремонта участников городской канализации, включая выбор способа ее ремонта;

— установление и анализ причин, которые привели к изменению гидравлических характеристик сети и разработка рекомендаций по устранению этих причин;

— разработка методики выдачи технически обоснованных условий на подключение новых потребителей услуг к действующим городским канализационным сетям с учетом их гидравлического потенциала.

Решению перечисленных задач должно предшествовать проведение следующих практических мероприятий:

— гидродинамическая очистка и телевизионной диагностики канализационных сетей [3] для выявления координат дефектов на сетях;

— проведение расходометрии участников сети для установления фактических скоростей движения стоков и величин накоплений в трубах;

— проведение анализа статистических данных по закупоркам и аварийности на канализационных сетях для выявления участков с режимами неэффективных (заиливающих) скоростей потоков.

Проведение этих практических мероприятий позволит принимать объективные и обоснованные решения по развитию городских канализационных сетей или их реконструкции.

Что следует понимать под гидравлическим потенциалом канализационной сети?

Это набор гидравлических характеристик сети, характеризующий экономичный режим скоростей потока сточных вод (незаиливающихся) при рекомендованных наполнениях в трубах. В таблице 1 приведены две главные характеристики: минимальные экономичные скорости движения сточных вод и наполнения в трубах h/d.

*Для дождевых канализационных сетей следует принимать V_min = 0,6 м/с. [1]

Наибольшую расчетную скорость в трубах из различных материалов следует принимать:

—  для пластмассовых — 8 м/с;

— для бетонных, железобетонных и асбестоцементных — 4 м/с;

— для дождевой канализации, соответственно — 10 м/с для пластмассовых труб и

7 м/с для бетонных, железобетонных и асбестоцементных труб.

Определим гидравлический потенциал канализационной сети для конкретного примера.

Условия задачи следующие.

Требуется определить гидравлический потенциал сети и выдать технические условия на подключение вновь построенной хозяйственно-бытовой канализационной сети, проложенной с уклоном i = 0,008 из полипропиленовых гофрированных труб диаметром d_вн.= 173,5 мм (d_нар. = 200 мм), пропускающей расход q₁ = 20,0 л/с (h/d_вн = 0,6).

по внутриквартальной сети из полимерных труб, проложенных с уклоном i = 0,008, диаметром d_вн. = 348,1 мм (d_нар. = 400 мм), пропускающей расход q₂ = 120,0 л/с (h/d_вн = 0,6).

Решение задачи

1. Определим значение экономичной (смываемой) скорости потока V, м/с и
трубопровода d_нар. = 400 мм, к которому предполагается подключение расхода

q₁ = 20,0 л/с.

Суммарный расход составит q^сум. = q₁ + q₂ = 140 л/с при V ^сум.  = 2,1 м/с, (h/d_вн = 0,65) [4]

2. Сравниваем значения этих величин с рекомендуемыми по нормативу значениями [1].

3. Так как гидравлический потенциал сети обеспечивает пропуск суммарного расхода q^сум. = 140 л/с с V^сум. = 2,1 м/с при (h/d_вн = 0,65), то подключение вновь построенной сети диаметром d_нар. = 200 мм к коллектору диаметром d_нар. = 400 мм возможно, т. к. гидравлический потенциал сети обеспечивает пропуск такого расхода с экономичными скоростями при рекомендованном наполнении в трубах.

Таким образом, учет гидравлического потенциала городских канализационных сетей позволяет:

—  выявить и предупредить возникновение на сетях аварийных ситуаций за счет предварительного проведения инструментального контроля значений величин скоростей и наполнений в трубах;

—  установить причины, которые привели к изменению гидравлического потенциала сети (экономичных скоростей и наполнений в трубах) и разработать рекомендации по их устранению;

—  выявить участки сети после ее паспортизации на основе проведения гидродинамической очистки, телевизионной диагностики и измерения фактических расходов и наполнений в трубах и разработать рекомендации по восстановлению их гидравлического потенциала (экономичных скоростей и наполнений в трубах);

—  выдавать технические условия на подключение вновь построенных сетей только на основе проведения анализа гидравлического потенциала сети, к которой предполагается подключить вновь построенный трубопровод.

Литература

1.  Свод Правил СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85. М., 2012. — 85 с.
2. Продоус О. А. Критерии эффективной работы сетей и смотровых колодцев хозяйственно-бытовой канализации // Журнал «Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение» («ВВВ»), № 11, 2016. — С. 64–69.
3. Рекомендации по гидродинамической очистке и телевизионной диагностике сетей водоотведения // Разработаны НИИ АКХ им. К. Д. Памфилова, Санкт-Петербург, 2001. — 36 с.
4. Продоус О. А. и др. Инструкция по проектированию и монтажу наружных сетей водоотведения из полипропиленовых гофрированных труб SN8, SN10, и SN16 // ООО «ИКАПЛАСТ». 2015. — 64 с.

Скачать статью в pdf-формате: Что дает учет гидравлического потенциала городскихканализационных сетей?