Текст
Б. А. МОСКВИТИН, Г. М. МИРОНЧИК, А. С. МОСКВИТИН
ОБОРУДОВАНИЕ
ВОДОПРОВОДНЫХ .
И КАНАЛИЗАЦИОННЫХ
СООРУЖЕНИЙ
Под редакцией А. С. Москвитина
«Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Рациональное использование водных ресурсов и обезвреживание промышленных стоков»
ББК 38.761
М 82
УДК 628.I/.2.002.5(075 8)
Рецензенты: кафедра водоснабжения Ленинградского инженерно-строительного института (зав. кафедрой д-р техн, наук, проф. Н. Ф. Федоров); д-р техн, наук, проф. И. В. Скирдов (ВНИИ ВОДГЕО).
Москвитин Б. А. и др.
М 82 Оборудование водопроводных и канализационных сооружений: Учебник для вузов / Б. А. Москвитин, Г. М. Мирончик, А. С. Москвитин. — М.: Стройиздат, 1984.— 192 с., ил.
Приведены общие сведения и основные технические данные по механическому и технологическому оборудованию, которое изготовляется как промышленностью, тац у в мастерских на месте строительства. Рассмотрены назначение,- Нойструктивное устройство и принцип действия оборудования водвпроводных .и канализационных сооружений. Описано оборудование лля реагентных хозяйств, а также арматура и подъемно-транспортные; средства.
Для студентов строительных вузов, обучающихся по специальности «Рациональное использование водных ресурсов и обезвреживание промышленных стоков». * . »
3206000000—417
М------------------152—84
047(01)—84
ББК 38.761 6С9.3
© Стройиздат, 1984
ПРЕДИСЛОВИЕ
В интересах настоящего и будущих поколений в нашей стране принимаются необходимые меры для охраны и научно обоснованного, рационального использования земли и ее недр, водных ресурсов, для сохранения в чистоте воды и воздуха, обеспечения воспроизводства природных богатств и оздоровления окружающей человека среды. Эта задача, поставленная перед советским народом на XXVI съезде КПСС, а также на последующих Пленумах ЦК КПСС, обязывает ученых, проектировщиков и строителей, занятых в области водоснабжения и канализации, создавать наиболее прогрессивные системы и сооружения для высококачественной очистки природных и сточных вод и охраны окружающей природной среды.
Специалисты, которые будут работать над решением всех этих проблем, должны обладать знаниями в области многих смежных специальностей. Подготовку инженеров такого профиля обусловливает учебный план по специальности «Рациональное использование водных ресурсов и обезвреживание промышленных стоков» (1217), в который входят дисциплины: инженерная геология и гидрология, гидравлика, водопроводные и канализационные системы и сооружения, технология очистки природных и сточных вод, охрана природы и др., в том числе оборудование водопроводных и канализационных сооружений.
Задача настоящего учебника — ознакомление студентов с основными видами и характеристиками механического оборудования, применяемого в сооружениях водоснабжения и канализации. Содержание учебника по этой дисциплине соответствует программе курса, утвержденного Министерством высшего и среднего специального образования СССР. Отступления от действующей программы допущены лишь в связи с появлением информации по новому или основному оборудованию, не вошедшему в действующую программу; остальные отступления касаются лишь порядка расположения материала и рубрикации.
Весь материал изложен в таком объеме и с такой степенью подробности, чтобы учащийся в процессе изучения предмета мог достаточно полно усвоить основные сведения по оборудованию и его применению и использовать полученные знания в своей практической работе.
При составлении учебника использован опыт строительных и эксплуатационных организаций, научно-исследовательских и проектных институтов — ГПИ Союзводоканалпроект, МосводоканалНИИпроект, Гипрокоммунводоканал, Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Панфилова, ВНИИ ВОДГЕО, а также материалы заводов — изготовителей оборудования и арматуры.
В составлении учебника принимали участие: канд. техн, наук Б. А. Москвитин—главы I, II (§ 14—19) и VI, инж/Г. М. Мирончик —главы II (§ 20—26), III—V, VIII и § 46 в гл. VII, инж. А. С. Москвитин — предисловие, введение и гл. VII (кроме § 46).
Авторы считают своим долгом выразить глубокую признательность канд. техн, наук, проф. И. В. Прозорову и канд. техн, наук, доценту В. И. Маркизову за ценные замечания, сделанные ими при просмотре программы-проспекта, и за их содействие в создании учебника, а также д-ру техн, наук, проф. А. С. Образов-скому, канд. техн, наук Ю. И. Гринь, инженерам В. И. Самарину, В. Е. Штейнбергу и Г. Р. Рабиновичу за замечания и предложения, направленные на улучшение содержания отдельных разделов рукописи. Авторы также приносят благодарность Д-ру техн, наук, проф. И. В. Скирдову за ценные замечания, сделанные им при рецензировании рукописи.
1* Зак. 167
4
ВВЕДЕНИЕ
Двадцатый век и особенно его последние десятилетия характеризуются чрезвычайно быстрым ростом промышленности и городов, значительным увеличением потребности в чистой воде, интенсивным загрязнением окружающей среды, крайне неравномерным распределением запасов пресной воды и в связи с этим острым дефицитом ее в промышленно развитых регионах. В этих условиях возрастает роль водоснабжения и канализации в решении таких важнейших общегосударственных задач, которые неразрывно связаны с охраной здоровья советских людей, с обеспечением роста их благосостояния.
При современном уровне развития советского общества от ученых, проектировщиков и строителей, работающих в области водоснабжения и канализации, требуется создание и широкое применение наиболее производительных и экономичных технологических схем систем водного хозяйства, которые должны обеспечивать бесперебойность их работы и надлежащее качество очищенных вод с тем, чтобы постоянно увличивать долю оборотной воды и в ближайшем будущем начать переход на прямое повторное использование воды.
Основным средством, с помощью которого осуществляются все технологические процессы, происходящие в водопроводно-канализационных сооружениях, является механическое оборудование, поэтому от его технического уровня зависит общий уровень и экономичность .работы водопроводно-канализационных систем.
В дореволюционной России в городах почти не было водопроводы и в ближайшем будущем начать переход на прямое пов-слабо развита, поэтому необходимое механическое оборудование в основном приобреталось за рубежом.
После Великой Октябрьской социалистической революции положение изменилось коренным образом. С развитием систем водоснабжения и канализации для городов и промышленности начало развиваться отечественное производство механического оборудования на машиностроительных заводах. Но в первые годы Советской власти номенклатура серийно выпускаемого оборудования была очень мала, само оборудование не являлось современным и большая его часть изготовлялась в кустарных мастерских или на месте строительства. В качестве примеров можно привести поршневые скважинные штанговые насосы с малой подачей — до 12 м3/ч, канализационные насосы с ручной очисткой подачей до 200 м3/ч (насосы имели очень низкие КПД), радиальную решетку для канализации с механическими граблями, подвижный ороситель «Фиддиан» для прямоугольного биофильтра. Все это
Введение
5
оборудование в основном было сварным и отличалось невысоким качеством.
Проводимая на протяжении нескольких пятилеток индустриализация страны способствовала разработке и производству водопроводно-канализационного оборудования. В 1935—1937 гг. впервые в мире были созданы пропеллерные (осевые) насосы с большой подачей для шлюзовых систем канала имени Москвы. Тогда же была переведена на автоматическое управление основанная целиком на отечественном оборудовании Кинешемская водопроводная станция. Особенно расширилось промышленное изготовление механического оборудования для сооружений водоснабжения и канализации после окончания Великой Отечественной войны. Промышленность освоила выпуск технически прогрессивных электронасосов, арматуры и другого оборудования для водопроводно-канализационных сооружений.
В настоящее время наряду с широкой номенклатурой центробежных и пропеллерных насосов общепромышленного применения серийно выпускается большое число типоразмеров запорной, предохранительной и регулирующей арматуры, барабанные микрофильтры, облегченные решетки с механизированными граблями, комбинированные решетки-дробилки, скребковые устройства для первичных и вторичных отстойников, скребковые механизмы для нефтеловушек, хлораторы, бактерицидные и озонаторные установки для обеззараживания воды, вакуум-фильтры, фильтр-прессы, центрифуги для обработки осадка, сушилки и т. д.
В ближайшем будущем предстоит освоить незасоряющиеся (свободно-вихревые) и моноблочные погружные насосы и насосы-дробилки канализационные, самопромывающиеся решетки, эффективные конструкции илоскребков и илососов, бескаркасных вращающихся сеток, малогабаритную облегченную запорно-регулиру-ющую арматуру (усовершенствованные поворотные дисковые затворы, кольцевые задвижки, шаровые краны). В перспективе намечается производство арматуры, препятствующей возникновению гидравлических ударов или снижающей их воздействие на сооружения и оборудование (обратные клапаны с регулируемой посадкой, клапаны для впуска или выпуска воздуха и т. д.), раструбных задвижек, приспособленных для бесколодезной установки на сетях, автоматических хлораторов и т. п.
Главную роль в развитии водопроводной и канализационной техники играют специализированные организации: ВНИИгидро-маш, ВНИИ ВОДГЕО, Академия коммунального хозяйства им. К. Д. Панфилова, ГПИ Союзводоканалпроект, Мосводоканал-НИИпроект, Гипрокоммунводоканал, ЦКБАрматуростроения, Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт городского хозяйства МЖКХ УССР и конструкторские бюро многих заводов.
6
Введение
Большая заслуга в развитии водопроводного и канализационного оборудования принадлежит советским ученым и инженерам Е. Э. Бромлею, И. Н. Извекову, И. И. Куколевскому, А. А. Литовскому, А. Е. Караваеву, С. С. Рудневу и Л. Ф. Мошнину, которые уделяли большое внимание вопросам теории рационального конструирования отечественных машин, оборудования и арматуры для систем водоснабжения и канализации, а также гидротехнических сооружении. В настоящее время наша промышленность производит все необходимое оборудование для сооружений водоснабжения и канализации.
Правильный выбор соответствующего механического оборудования с учетом всех научно-технических достижений является залогом рациональной и эффективной работы водопроводно-канализационных систем, а также улучшения условий труда многих тысяч трудящихся.
1. Схемы водоснабжения городов и промышленных предприятий могут быть весьма разнообразны в зависимости от источника водоснабжения, качества воды в нем, общего водопотреблеиия и рельефа местности. На рис. В.1 представлена одна из возможных схем водоснабжения города из поверхностного источника. Комбинированное водозаборное сооружение, состоящее из затопленного оголовка, самотечных труб и береговой приемной камеры, совмещенной с насосной станцией первого подъема, оборудовано съемными решетками /, щитовыми затворами 2, тарельчатыми клапанами 3, гидроэлеватором 4 или центробежным насосом для удаления осадка из приемной камеры, вращающимися сетками 5 и вертикальными центробежными насосами 7. На всасывающем трубопроводе установлена задвижка 6, а напорный трубопровод оборудуется задвижкой 8 и обратным клапаном 9.
Очистные сооружения приведенной схемы для очистки воды с мутностью более 2500 мг/л включают в себя радиальные и горизонтальные отстойники и фильтры. Радиальные отстойники оборудуются скребковыми механизмами для сбора осадка 10, а фильтры — регуляторами скорости фильтрования поплавковыми 11 или электрическими. Все управление работой фильтров сосредоточено на пультах управления 12, установленных в фильтровальном зале.
На водопроводных очистных сооружениях предусматривается реагентная обработка воды с целью интенсификации процесса осаждения взвешенных веществ — ввод коагулянта, хлора для первичного хлорирования и хлора для обеззараживания. Оборудование для приготовления, дозирования и ввода растворов реагентов устанавливается в реагентном хозяйстве и описано в разделе II.
После фильтров хлорированная вода поступает в резервуары •чистой воды. Резервуары небольших водопроводов оборудуются запорными поплавковыми клапанами 13, приемными сетками или
Рис. ВЛ. Одна из возможных схем водоснабжения из поверхностного источника
/—затопленный оголовок; // — береговой водозабор, совмещенный с насосной станцией первого подъема; /// — камера переключений; IV — водоводы; V — радиальный отстойник; V/ — смеситель; V7/— горизонтальный отстойник; V///—фильтровальная станция; IX — резервуар чистой воды; X — насосная станция второго подъема; XI — камера предохранительной арматуры; XII — камера для измерителей расхода воды
Рис. В.2. Одна из возможных технологических схем сооружений канализации
/ — канализационная насосная станция; // — приемная камера очистных сооружений канализации; /// — здание решеток; IV — песколовка; V — первичный отстойник; VI—аэротенк; V//— вторичный отстойник: VIII — сооружения глубокой очистки; IX — контактный резервуар; X —камера насыщения кислородом; XI — илоуплотнитель; /// — метантенк; //// — сооружения механического обезвоживания осадка; A/V —уста-
новка для сушки осадка; XV — установка для сжигания осадка
Введение
9
воронками 14. Из резервуаров вода горизонтальными центробежными насосами 15 насосной станции второго подъема подается в напорные водоводы и водопроводную сеть города.
Насосная станция первого подъема так же, как станция второго подъема и здание фильтровальной станции, оборудуется подъемно-транспортными приспособлениями 16 для проведения монтажных и ремонтных работ.
На напорных водоводах за насосной станцией второго подъема с целью предотвращения его разрушения от гидравлического удара устанавливаются обратные клапаны 9 и гасители гидравлического удара 17.
Для обеспечения нормальной эксплуатации и во избежание аварий водоводы оборудуются предохранительной арматурой — клапанами для впуска и защемления воздуха 18, выпусками с задвижками 19 для опорожнения водовода, клапанами для впуска и выпуска воздуха и вантузами 20. На водопроводной сети города и промышленных предприятий для разбора воды во время пожара устанавливаются гидранты 21.
Для измерения расхода воды, подаваемой в город или на промышленное предприятие, в камере XII устанавливается измерительная вставка или труба Вентури 22. Указатель расхода — дифманометр устанавливается в насосной станции второго подъема.
2. При выборе схем канализации необходимо обращать особое внимание на механизацию различных операций, имея в виду не только трудоемкость, но и санитарные соображения: контакт эксплуатационного персонала с обрабатываемой средой (сточной водой, осадком) должен быть практически исключен.
В наиболее распространенных технологических схемах очистки сточных вод и обработки их отходов механическое оборудование имеется практически в каждом сооружении. Оно обеспечивает включение и отключение отдельных сооружений, распределение сточных вод на них, задержание и удаление различных загрязняющих компонентов из сточных вод, подачу воздуха в аэрационные сооружения, обезвоживание осадков сточных вод, приготовление растворов реагентов, их дозирование, обеззараживание сточных вод и осадка и т. п.
На примере одной из наиболее распространенных схем канализации (рис. В. 2) показано основное механическое оборудование, располагаемое на сетях и в сооружениях. Так, перед насое-ной станцией перекачки сточных вод на самотечном подводящем коллекторе устанавливается задвижка с выводом колонок управления 1 на поверхность земли. Для задержания крупных примесей, содержащихся в сточных водах, и для защиты насосов от засорения в приемном резервуаре насосных станций устанавливаются комбинированные решетки-дробилки 2.
На очистных сооружениях канализации в приемной камере, а также в камерах переключений песколовок, отстойников, лотков
to
Введение
решеток, аэротенков, распределительных камер, метантенков и т. п. устанавливаются щитовые затворы 3 различных типов и размеров.
В помещении решеток необходима установка решеток 4 с про-зорами 16 мм. Задержанные отбросы, как правило, измельчаются дробилками 4а. На некоторых сооружениях допускается сбор отбросов в контейнеры с вывозом их на мусороперерабатывающие заводы. В ряде случаев и на очистных сооружениях устанавливаются комбинированные решетки-дробилки.
В песколовках в зависимости от их конструкции задержанный песок может удаляться скребковыми механизмами, насосами, шнеками, гидроэлеваторным или гидромеханическим способом.
Первичные отстойники оборудуются, как правило, механизмами для сгребания осевшего осадка и всплывающих веществ 6. Для осветления производственных сточных вод могут применяться и флотаторы, оборудуемые водораспределительными и пеносборными механизмами.
Аэротенки оборудуются пневматическими аэраторами различного типа (фильтросными пластинами или трубами), а при механическом способе подачи воздуха — механическими или пневмомеханическими аэраторами различных типов 7.
Вторичные отстойники после аэрационных сооружений оборудуются соответствующими механизмами для удаления активного ила (илососы, эрлифты и т. п.) 8. При необходимости более глубокой очистки сточных вод, чем биологическая, могут применяться различные сооружения, в частности, зернистые фильтры, оборудованные устройствами для поверхностной промывки загрузки, •барабанные сетки, мнкрофильтры 9.
Для обеззараживания очищенных сточных вод 10 применяются хлораторные, электролизные и озонаторные установки. При необходимости насыщения очищенных сточных вод кислородом перед сбросом в водоем устраиваются специальные камеры с механическими аэраторами 7.
Значительный объем механическое оборудование занимает в сооружениях для обработки осадков сточных вод.
Для обезвоживания песка могут применяться специальные бункера 20 с устройствами для промывки песка (гидроциклонами). Уплотнение избыточного активного ила производится в илоуплот-нителях XI, оборудованных скребковыми механизмами 6.
Метантенки для обработки осадка оборудуются мешалками 11, устройствами для подогрева осадка 21 и гидрозатворами на газовой сети 12.
Ряд механизмов предназначается для механического обезвоживания осадков сточных вод (вакуум-фильтры, центрифуги, фильтр-прессы, сепараторы 15).
С полью обеспечения работы оборудования для механического
Глава 1. Оборудование сооружений водоснабжения Г!
обезвоживания в ряде случаев требуется приготовление различных растворов реагентов 13, 14.
В определенных условиях может появиться необходимость в сушке или уничтожении (сжигании) осадков сточных вод. В этих случаях могут быть применены различные сушилки 17 и печи 18.
При естественном обезвоживании и сушке осадка на иловых площадках предпринимаются попытки механизации уборки подсушенного осадка с использованием специальных машин. /
Как правило, для обслуживания (монтажа, демонтажа) механического оборудования предусматривается установка стационарного грузоподъемного оборудования 19. Для транспортировки отбросов с решеток к дробилкам, обезвоженного и подсушенного осадка между установками для его обработки применяются конвейеры различных конструкций 16.
Выбор наиболее рациональных видов оборудования для механизации сооружений очистки сточных вод, а также обработка их осадков определяется технико-экономическими расчетами;
ГЛАВА I. ОБОРУДОВАНИЕ СООРУЖЕНИЙ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ
§ 1. РЕШЕТКИ СОРОЗАДЕРЖИВАЮЩИЕ
Для задержания плавающих в воде рек предметов (водорослей, щепок и т. п.) в отверстиях водозаборных сооружений руслового и берегового типов устанавливаются решетки. Решетки представляют собой металлическую раму, сваренную из угловой стали или швеллера (рис. 1.1) с металлическими стержнями из полосовой стали шириной 40—80 мм, толщиной 6—10 мм и расстоянием между стержнями 50—60 мм. Основные размеры решеток (ширина и высота) принимаются в зависимости от размеров входных отверстий сооружений, которые, в свою очередь, зависят от их пропускной способности.
Боковая поверхность вертикальных стержней, как правило, располагается перпендикулярно потоку воды в источнике. В практике иногда применяются жалюзийные решетки с расположением стержней под углом 45° к потоку. В этом случае загрязнения скользят по образующейся поверхности решетки и не задерживаются на ней.
В процессе работы решетки засоряются, поэтому для облегчения их систематической очистки стержни располагают вертикально. Такое расположение стержней способствует также лучшему задержанию предметов, плавающих в горизонтальном положении (хворост, щепки и др.).
Очистка решеток от загрязнений для обычных водоза^Э^
12
Г лава /. Оборудование сооружений водоснабжения
на которых применяются подъемные решетки, производится вручную после подъема их на поверхность.
Усилие Р, И, необходимое' для подъема сорозадерживающих решеток грузоподъемными устройствами, определяется по формуле'
P = (mg + pfF) k„ (1.1)
где т — масса решетки и троса или щита, кг; g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с1; р — давление воды на 1 м2 решетки, Па; при допустимом перепаде давления 0,5 м р=4,9103 Па; f — коэффициент трения металла по смоченному металлу, равный 0,44; F— площадь решетки, м2; k — коэффициент запаса, равный 1,5.
Подставив численные значения входящих в формулу (1.1) величин, получим
Р = 14,7m4-3,2-10’ F. (1.2)
На крупных водозаборах, а также водозаборах первой категории надежности обеспечения водоснабжения устанавливаются стационарные (неподвижные) решетки. Для их очистки используются специальные решеткоочистные машины, позволяющие максимально механизировать обслуживание решеток.
Решеткоочистная машина (рис. 1.2) состоит из двух основных частей — механизма передвижения по монорельсу и механизма подъема и поворота ковша. В качестве привода передвижения машины по монорельсу используется тельфер 3. Механизм подъема и поворота ковша смонтирован в одном узле 4, состоящем из электродвигателя, вала барабана, редуктора и дискового электромагнитного тормоза. Рабочим элементом решеткоочистной машины является ковш-грабли 6. В рабочем положении зубья заходят в пазы решетки и, поднимаясь вверх, очищают решетку ог загрязнений, которые заполняют ковш. Машина подвешивается в двух точках к тельферу и опускается или поднимается по направляющим на четырех колесах /. Спуск (подъем) ковша осуществляется на двух канатах 2, третий канат 5 предназначен для управления (раскрытия и закрытия) ковшом, который опускается в открытом виде, а поднимается в закрытом. Поднятый ковшом мусор загружается в отдельно стоящий бункер. Высота подъема ковша 24 м; скорость передвижения вдоль решеток 0,33 м/с; скорость подъема (спуска) 0,26 м/с. Шаг решетки (грабель ковша) 50, 68 и 100 мм; ее масса около 1,7 т.
Машина управляется с помощью кнопочного поста. Сигнализация о необходимости чистки решеток обычно автоматизируется по величине перепада уровня воды до и после решетки.
Решетки с обогреваемыми стержнями устанавливаются на водозаборных сооружениях в реках, где возможно обледенение и закупорка решеток из-за образования шуги и донного льда. Для того чтобы находящаяся в воде шуга не прилипала к стержням, не-
§ 1. Решетки сорозадерживающие
13
Рмс. 1.1. Решетка съемная для входных
окон размером (LXH) от 400X600 3000X4000 мм
Рис. 1.2. Рёшеткоочиотная машина
14
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
обходимо поддерживать температуру поверхности стержней на 0,05°С выше температуры воды. Так как возможно переохлаждение воды до температуры минус 0,02 — минус 0,08°С, то нагрев поверхности стержней решетки осуществляется на 0,07—0,13°С выше температуры воды.
Требуемая для обогрева стержней решетки мощность Л/, кВт, определяется по формуле
Л/== 1,86-КГ® a F„ Д I, (1.3)
где а — максимальный коэффициент теплоотдачи от стержня, решетки к воде, Вт/(м2-°С); Гст—площадь обогреваемой поверхности стержней, м2; Д/ — перепад температуры между стержнями и водой (Д/ = 0,074-0,13°С).
С учетом влияния шуги коэффициент теплоотдачи подсчитывается по выражению
а = 1,34-103 Vb/d+1 Л5/Л5 , (1.4)
где b — ширина стержня решетки, м; d — диаметр лобовой части стержня решетки, м; v — скорость движения воды в решетке, м/с.
Скорость воды в решетке определяется по формуле
где Q — расход воды через решетку, м3/с; А — ширина решетки, м; Н — высота решетки, м; п — число стержней в решетке.
Площадь обогреваемой поверхности стержней определяется по формуле
F„ = LnPc, (1.6)
где L — длина стержня решетки, м; Рс — периметр сечения стержня, м.
Решетки с электрообогревом получили наибольшее распространение при работе в шуголедовых условиях. При обычном способе обогрева поверхности решеток — путем пропускания тока через стержни — для обеспечения безопасности требуется ток низкого напряжения, для чего необходима установка громоздких трансформаторов, повышающих стоимость устройства электрообогрева. Поэтому в настоящее время применяется индукционный метод обогрева, имеющий более высокие экономические показатели.
Полый внутри выполненный из листовой стали стержень (рис. 1.3) решетки с электрообогревом в поперечном сечении имеет каплевидную форму. Внутри полого стержня находится металлический стержень круглого сечения, вокруг которого наматывается изолированный токопровод. Нагрев стержней осуществляется за счет образования вихревых токов и потерь на гистерезис в металле при пересечении его переменным электромагнитным полем.
Решетки с обогревом паром применяются сравнительно редко ввиду значительного расхода пара. Обычно используется отработавший пар от производственных паросиловых или специально сооруженных временных установок.
§ 2. Сетки сорозадерживающие
15
Рис. 1.3. Конструкция стержней решетки с электрообогревом / — полые стержни, выгнутые из полосовой стали; 2 — круглый стальной стержень; 3 — токонесущий изолированный кабель
Решетки с обогревом горячей водой целесообразно применять лишь при использовании отработавшей воды от производства.
§ 2. СЕТКИ
СОРОЗАДЕРЖИВАЮЩИЕ
Для задержания мелких взвешенных и плавающих тел,
находящихся в воде поверхностных источников и не задержанных решетками, предназначаются сетки, которые в ряде случаев завершают очистку воды, идущей на производственные цели. Сетки в водозаборных сооружениях устанавливаются за сорозадерживающими решетками.
Материал проволоки для полотна сеток должен быть коррозионностойким (нержавеющая сталь, оцинкованная сталь, капрон и т. и.). Сетки, изготовленные из обычной углеродистой стали, з течение одного года эксплуатации приходят в полную негодность.
Размер ячеек сеток в каждом отдельном случае должен назначаться в зависимости от степени загрязнения воды в источнике и требований производства, обслуживаемого данным водозабором. Эти же условия принимаются в расчет при выборе типа сетки — съемной или вращающейся.
Сетки съемные плоские применяются в водозаборах небольшой пропускной способности (до 1 м3/с). Они просты по устройству и в очень незначительной степени увеличивают размер водозаборного сооружения. Недостатком съемных плоских сеток является то, что в паводковые периоды их необходимо сравнительно часто вынимать для очистки от осевших на них загрязнений. Это делается вручную (с применением тали), что является трудоемким процессом, кроме того, при этом не обеспечивается необходимая степень очистки сеток.
Сетка представляет собой металлическую прямоугольной формы раму из угловой стали, на которой крепятся проволочные полотнища (рис. 1.4). Полотно сеток делается двойным: рабочее с ячейками размером от 2X2 до 5X5 мм и поддерживающее с ячейками размерами 20X20 мм и более, которое служит для предохранения рабочего полотна от выпучивания. Рабочее полотно сетки изготовляется из тонкой стальной нержавеющей проволоки или
16
Г лава 1. Оборудование сооружений водоснабжения
Рис. 1.4. Сетка съемная плоская для окон размером (LXH) от 400X600 до 1000Х XI250 мм
другого коррозионностойкого материала, а поддерживающее — из оцинкованной проволоки диаметром 3 мм.
При больших расходах воды и значительном ее загрязнении в источнике целесообразно применять вращающиеся сетки.
Усилие Р, Н, для подъема плоских съемных сеток грузоподъемными устройствами определяется из выражения
Р = (mg + pfF) k, (1.7) где т — масса сетки и троса или цели для подъема, кг; g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; р — давление воды на 1 м2 сетки, Па;
при допустимом перепаде давления на сетке 0,15 м р=1,5-103 Па; f — коэффициент трения металла по смоченному металлу, равный 0,44; F — площадь сетки, м2; k — коэффициент запаса, равный 1,5.
Подставив численные значения входящих в выражение (1-7) величин, получим
Р = 14,7/п+ 10’ F. (1.8)
Сетки вращающиеся ленточные водоочистные имеют значительные преимущества перед сетками съемными, так как ряд операций— подъем сеток, их промывка и удаление извлеченных загрязнений — совершается без применения ручного труда. Это позволяет полностью автоматизировать установку с вращающимися очистными сетками.
Вращающиеся сетки применяются в водоемах со средними, тяжелыми и очень тяжелыми условиями загрязненности при пропускной способности водозабора более 1 .м3/с.
На качество работы сетки, ее конструкцию, а также на всю компоновку водозаборного сооружения существенно влияет схема подвода воды к сетке. По способу подвода к сеткам загрязненной воды и отвода от них чистой различают вращающиеся сетки следующих типов: 1) с внешним двухсторонним подводом воды и двухсторонним отводом чистой воды (рис. 1.5, а): 2) с двухсторонним внешним подводам воды и односторонним выходом воды (рис. 1.5, б); 3) с лобовым односторонним подводом воды
§ 2. Сетки сорозадерживающие
17
Рис. 1.5. Различные схемы подвода воды к вращающимся сеткам
(нормально к плоскости сеток) и процеживанием ее последовательно через два полотна сетки (рис. 1.5,в).
Сетки каждого из указанных типов имеют свои достоинства и недостатки, что представляет некоторые трудности при их выборе.
Сетки, изображенные на рис. 1.5, а и 1.5, б, имеют следующие недостатки: неудовлетворительную гидравлику подхода потока к сетчатому полотну; неравномерность загрязнения полотна сетки по ширине; неудовлетворительную структуру потока вследствие образования завихрений в камере всасывания, ухудшающую работу насосов; большую площадь сетки в плане (включая входные и выходные камеры), на 30—40% большую площади сеток с лобовым подводом воды.
У сеток с лобовым подводом воды, изображенных на рис. 1.5, в, отмечаются следующие недостатки: 1) при работе в паводковые периоды возможен перенос загрязнений в чистую воду; 2) постоянно работает лишь одно полотно из двух.
На основе исследований, выполненных различными организациями, ВНИИ ВОДГЕО рекомендует при проектировании водозаборов с вращающимися сетками отдавать предпочтение сеткам с лобовым подводом воды, особенно в водоемах с тяжелыми шуго-ледовыми условиями. Имеющиеся на секциях сетки ковшики позволяют при наличии шуги поднимать ее наверх и сбрасывать в отводящий лоток.
Для устранения первого недостатка д сетках с лобовым подводом воды необходимо иметь надежные промывные устройства (одно на восходящем полотне, другое на нисходящей ветви сетки). При этом следует иметь в виду, что сетки с лобовым подводом воды имеют приемные камеры меньших размеров, чем компенсируется большая заглубленность водоприемной камеры. Многосекционное сеточное здание с такими сетками имеет меньшую длину.
Вращающиеся ленточные сетки разделяются на каркасные (рис. 1.6) и бескаркасные .(рис. 1.7). Сетки каркасные имеют следующие особенности: сборную конструкцию каркаса, который обычно состоит из отдельных вертикальных секций, отсутствие вер-
i 18
Глава I. Оборудование сооружений, водоснабжения
Рис. 1.6. Вращающаяся каркасная сетка с лобовым подводом воды
§ 2. Сетки сорозадерживающие
/9
Рис. 1.7. Вращающаяся бескаркасная сетка с лобовым подводом воды
1 — порог; 2— пластинчатые шарнирные цепи; 3 — ковш; 4 — грузовые звездочки; 5 — рамы для привода; 6 — червячный редуктор: 7 — грузовой вал; 8 — сточный желоб; Р— цепная передача; 10 — электродвигатель; И — секция сетки; 12 — шарнирная ось; 13 — направляющие
тикальной нагрузки на верхнее перекрытие водозаборной камеры, сложную конструкцию и большую массу.
Сетки бескаркасные отличаются простотой конструкции и монтажа, меньшей массой (на 30—40% легче каркасных) и более низкой стоимостью.
20
Глава 1. Оборудование сооружений водоснабжения
Ниже описана бескаркасная сетка с лобовым подводом воды как наиболее рациональный и экономичный тип вращающейся сетки. Для такой сетки (см. рис. 1.7) вместо тяжелого вертикального коробчатого каркаса на всю высоту сетки (см. рис. 1.6) на двух параллельных противоположных стенах камеры устанавливают и бетонируют (направляющие из уголков, по которым на роликах перемещается лента сетки.
Секции цепей соединяют между собой осями с насаженными на концах роликами, которые при движении сетки катятся в направляющих. Пластинчатые цепи навешаны на две звездочки, укрепленные на грузовом валу, приводимом во вращение электродвигателем. Секции сетки состоят из рамки с натянутой на нее сеткой. Рамки имеют ребра, предохраняющие сетку от выпучивания и прорыва. Междурамочное пространство уплотняется специальным козырьком, который с осью звена образует зазор шириной не более 3 ,мм. Нижнее направляющее устройство имеет радиальные направляющие шины и порог для задержания оседающего песка и ила.
Секции сетки через одну имеют форму ковшиков, что позволяет в «периоды наличия шуги поднимать ее наверх и сбрасывать в отводящий лоток. Промывное устройство состоит из трубы, на которой укреплены два ряда рассеивающих насадок. С целью предохранения полотна сетки от прорыва при перепадах уровня воды более 0,3 м работа вращающихся сеток автоматизируется. При достижении предельно допустимого засорения, т. е. перепада, при котором требуется (промывка сетки, замыкается контакт дифманометра и открывается задвижка на трубопроводе промывной воды. В результате появления давления на выходе трубопровода промывной воды замыкается контакт манометра и включается в работу двигатель вращающейся сетки. Таким образом, вначале производится промывка сетки, а затем сетка приводится >во вращение. Пропускная способность сетки (3^—5 м3/с) уточняется расчетом в зависимости от глубины ее погружения под расчетный уровень. Расход промывной воды 15—201СН3 м3/с при давлении 0,3 —0,4 МПа-
§ 3. РЫБОЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА
Наиболее совершенными рыбозащитными устройствами, удовлетворяющими современным требованиям органов рыбоохраны, являются фильтрующие устройства, устанавливаемые в пазовые конструкции водоприемных окон береговых водозаборов или затопленных 'водоприемников (рис. 1.8). Фильтрующий элемент выполняется из металлической сетки, керамзитобетона или пороэласта (керамзита с полимерным связующим).
Определяющей величиной для рыбозащитных устройств являет-
§ 3. Рыбозащитные устройства
21
Рис. 1.8. Схема промывки фильтрующего устройства в затопленном оголовке
/ — водоприемный оголовок; 2 — фильтрующая кассета; 3 — керамзитобетон; 4 — металлическая сетка; 5 — направляющий швеллер; 6— самотечная линия; 7 — задвижка; 8 — герметичный стояк; 9 — пробковый кран; 10 — вакуум-насос
ся средняя скорость подхода v, которая определяется из отношения пропускной способности водозабора Q к рабочей площади фильтрующего элемента F
~v = Q!F. (1.9)
Средняя скорость подхода не должна превышать крейсерской скорости защищаемой молоди рыб ик, которая в каждом случае задается биологами
О^Ок. (1-10)
При отсутствии данных о крейсерской скорости защищаемой молоди рыб для приближенных расчетов можно принять
ик«4/, (1.11)
где / — длина тела рыб.
При отсутствии данных о размерах защищаемой молоди рыб v принимается равной 0,1 м/с при заборе воды из водотоков и 0,05 м/с при заборе воды из водоемов.
Очистка фильтрующих устройств от сора (водорослей, листьев и т. п.) осуществляется обратной промывкой с применением импульсного способа. Для проведения импульсной промывки в конце самотечных линий водозабора перед задвижкой устанавливает-
22
Глава 1. Оборудование сооружений водоснабжения
ся герметичный стояк, оборудованный вакуум-насосом и пробковым краном диаметром 200 — 300 мм (см. рис. 1.9).
Перед началом промывки задвижка и пробковый кран закрываются и с помощью вакуум-насоса уровень воды в стояке поднимается на 6—7 м выше уровня воды в реке. Затем открывается пробковый кран и вакуум в стояке срывается, что приводит к постепенно затухающим возвратно-поступательным колебаниям масс воды в системе стояк — самотечная линия. При этом от по-
§ 3. Рыбозащитные устройства
23
Рис. 1.10. Установка рыбозащитной барабанной сетки с промывным устройством в приемной камере водозаборного сооружения
J — трубопровод от коллектора промывной воды; 2— таль электрическая; 3 — шланг для додачи промывной воды в сетку; 4 — цепь для подъема барабанной сетки; 5 — затвор; 6 — барабанная сетка
необходимой для промывки,
верхности рыбозащитного устройства отбрасывается приставший к ней мусор.
Рыбозащитная плоская сетка с промывным устройством, устанавливаемая в водозаборных сооружениях, предназначается для задержания из воды поверхностных источников взвешенных и плавающих предметов (рис. 1.9).
Промывное устройство 1 перемещается возвратно-поступательно по всей высоте установленных сеток 2, создает сплошной поток воды ножевой формы, который очищает полотно сетки, отбрасывая загрязнения от водоприемной поверхности и одновременно отпугивая рыбу. Промывное устройство приводится в движение лебедкой с электроприводом 3. Вода в промывное устройство подается по гибкому шлангу 4 из коллектора 5. Величина хода промывного устройства регулируется. Пропускная способность сетки 0,5 м3/с. Скорость воды в отверстиях полотна сетки 0,11 м/с, скорость перемещения промывного устройства 0,05 м/с. Рабочее давление воды в промывном устройстве 0,3 МПа. Расход воды, 30-10-3 м3/с.
Рыбозащитная сетка барабанного типа (рис. 1.10) по принципу действия аналогична описанной выше, однако промывка сетки и отпугивание молоди рыб осуществляются с помощью вращающегося промывного устройства, которое приводится в движение силами струй (по принципу сегнерова колеса).
24
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
§ 4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОСАДКОВ ИЗ ВОДОПРИЕМНЫХ КАМЕР И САМОТЕЧНЫХ ЛИНИЙ
Скопившиеся в камерах водозаборных сооружений осадки и наносы удаляются с помощью водоструйных или центробежных насосов. Удаление попавшего в водоприемник крупного мусора производится обычно вручную после выключения отдельных секций водозабора из работы. Для механической очистки самотечных труб от скопившихся наносов применяют специальные скребковые разрыхлители и скребки.
Водоструйные насосы (гидроэлеваторы) стационарные или переносные применяются для удаления осадка из водоприемных камер на небольших водозаборах, а также для удаления осадка из канализационных очистных сооружений—песколовок и отстойников.
Гидроэлеватор представляет собой струйный аппарат, преобразующий кинетическую энергию потока рабочей жидкости, истекающей из сопла, в энергию динамического напора смешанного потока, состоящего из рабочей и перекачиваемой жидкости, образующую пульпу.
Гидроэлеватор (рис. 1.11) работает следующим образом. Вода
Рис. 1.11. Водоструйный насос (гидрр-алеватор)
из напорного водовода 1 или специальным насосом подается через напорный патрубок 2 в гидроэлеватор, где она проходит с большой скоростью через суженное сечение (сопло) 3 этого патрубка и создает в смесительной камере 4 разрежение. Вследствие этого гидроэлеватор подсасывает из водоприемной камеры 5 воду, содержащую наносы. В смесительной камере вода, содержащая наносы, смешивается с подведенной из водовода чистой водой. Образовавшаяся пульпа проходит через диффузор 6 и отводной патрубок 7 и далее транспортируется в водоем ниже водозабора.
Гидроэлеваторы по сравнению с другими насосами имеют ряд преимуществ: просты в обслуживании, надежны в работе, отличаются малой металлоемкостью. Для их установки не требуется
$ 4. Оборудование для удаления осадков
25
специальных помещений. Преимущество гидроэлеваторов по сравнению с центробежными насосами заключается в том, что они могут применяться при значительных амплитудах колебаний горизонта воды<в приемном колодце. К недостаткам гидроэлеваторов относятся большой расход воды и низкий КПД, равный 0,15—0,2.
Гидроэлеваторы приводятся в действие простым открыванием крана на трубопроводе, подводящем напорную воду. Очистка гидроэлеваторов производится путем закрытия крана, установленного на отводном трубопроводе.
Центробежные насосы для удаления наносов применяют в водозаборных сооружениях большой производительности. Наиболее подходящими насосами являются насосы для перекачивания сточных жидкостей, имеющие значительные зазоры между лопатками рабочих колес и корпусом, что позволяет перекачивать наносы значительной крупности. Для эффективной . работы насосов необходимо предварительное рыхление наносов, для чего могут использоваться дырчатые трубы, укладываемые по дну водоприемных камер. Рыхление осуществляется с помощью струек воды, выходящих из отверстий под давлением, которое создается насосами станции первого подъема.
Устройства для разрыхления и удаления осадка из самотечных линий. Скребковый разрыхлитель осадка для самотечных линий диаметром 600—1000 мм (рис. 1.12) включает в себя четыре звена, смонтированных на стальном тросе 5 диаметром 20 мм. Отдельные звенья разрыхлителя состоят из стального обода 1 диаметром 400 мм и толщиной 10 мм, на котором укреплены стальные пружинные рыхлители 2. К ободу приварены радиальные спицы <?, закрепленные в центре на втулке 4, которая надета на трос и закреплена .винтами 6.
Совки, предназначенные для удаления предварительно разрыхленных наносов, бывают двух типов — цилиндрические и чашеобразные. Цилиндрический совок (рис. 1.13, а) состоит из цилиндра 1 со сферическим днищем 2. На одном конце цилиндра имеется скоба 3, а в стенках на другом конце—кольца 4, за которые укрепляются тяговые тросы диаметром 12 мм от лебедки грузоподъемностью 3 т, расположенной в водоприемнике. Для очистки самотечной линии диаметром 900 мм совок должен быть пропущен 9—10 раз. Полная вместимость совка 1,2 >м3, коэффициент его заполнения 0,9. За один прием очищается участок водовода длиной 10 м.
Чашеобразный совок (рис. 1.13,6) имеет форму конусообразной чаши 1 со сферическим днищем 2, скобой 3 (со стороны меньшего диаметра) и кольцами 4 в стенках (с другого .конца); за скобу и кольца укрепляются тяговые тросы. Для очистки самотечной линии совок должен быть пропущен 18—20 раз. Полная
26
Глава 1. Оборудование сооружений водоснабжения
Рис. 1.12. Скребковый пружинный разрыхлитель осадка для самотечных труб Dy=600— 1000 мм
Рис. 1.13. Совки вместимостью 0,6—1,2 ма для удаления наносов из самотечных линий D у =900 мм
§ 5. Оборудование очистных сооружений водоснабжения
27
Рис. 1.14. Тарельчатый клапан
1 — уплотняющее резиновое кольцо: 2 — подъемная штанга; 3 — сальник; 4 — кронштейн;
5 — колонка управления; 6 — выходной раструб; 7 — запорный диск
вместимость совка 0,6 м3, коэффициент его заполнения 0,8. За один прием очищается участок водовода длиной 5 м.
Тарельчатый клапан (рис. 1.14) является затвором особого типа, применяемым при обратной промывке самотечных линий с подачей воды из напорного водовода или от насоса. При открытом клапане запорный диск опущен и вода из самотечных линий свободно вытекает в камеру водоприемника. При промывке запорный диск закрывает выход из самотечной линии и вода в нее из напорного водовода подается в обратном направлении.
§ 5. ОБОРУДОВАНИЕ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И РЕЗЕРВУАРОВ
Сетчатые барабанные фильтры (рис. 1.15) предназначены для механической предварительной очистки поверхностных вод, а также очистки и доочистки сточных 1вод. В зависимости от дисперсности взвешенных веществ, требуемой степени очистки и условий применения они могут оснащаться сетчатым полотном с ячейками различной крупности и дополнительно оборудоваться бактерицидными лампами. В зависимости от размера ячеек сетчатого полотна фильтры подразделяются на барабанные сетки и микрофильтры, имеющие соответственно индексы БСМ, МФМ (барабанные сетки и микрофильтры модернизированные), а также на барабанные сетки и микрофильтры с дополнительным оборудованием бактерицидными лампами для облучения поверхности барабана, имеющие индексы БСБ и МФБ.
Барабанные сетки типа БСМ применяют для предварительной обработки воды перед водопроводными очистными сооружениями
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
28
Рис. 1.15. Сетчатый барабанный фильтр типов БСМ (барабанная сетка) и МФМ (микрофильтр)
с целью снижения нагрузки на них, а также для защиты дырчатых систем, каналов и трубопроводов от засорения грубодисперсными частицами.
Барабанные сетки типа БСБ предназначены для механической очистки сточных вод от грубодисперсных примесей с содержанием взвешенных веществ до 250 мг/л, а также в схемах доочистки биологически очищенных городских сточных вод на фильтрах с зернистой загрузкой для выделения из воды крупных плавающих примесей, не оседающих во вторичных отстойниках, с целью снижения нагрузки на фильтровальные сооружения и защиты их от засорения.
§ 5. Оборудование очистных сооружений водоснабжения 29
Микрофильтры типа МФМ применяют для предварительной очистки воды поверхностных источников с целью удаления из нее фитопланктона. Одновременно задерживаются зоопланктон и такие грубодисперсные частицы, как растительные осадки, песок и пр. Эффективность очистки воды от планктона составляет 60 — 90%, что значительно улучшает работу фильтровальных сооружений и водоочистной станции в целом.
Микрофильтры типа МФБ предназначены для доочистки биологически очищенных городских сточных вод от взвешенных и Частично коллоидальных веществ после вторичных отстойников. Для нормальной работы микрофильтров содержание взвешенных веществ в обрабатываемой воде не должно превышать 40 мг/л. При исходной концентрации взвешенных веществ 15—20 мг/л эффективность очистки составляет 50—60% при одновременном снижении БПК поли на 25-30%.
Указанные модификации барабанных сетчатых фильтров имеют одинаковую конструкцию всех узлов, кроме сетчатых элементов (табл. 1.1).
Таблица 1.1. Материал и размеры ячеек рабочих сеток для микрофильтров и барабанных сеток
Тип барабанного сетчатого фильтра Размер отверстий Материал сетки
Барабанные сетки БСМ и БСБ 0,3X0,3—0,5X0,5 мм (квадратное плетение) Нержавеющая сталь, латунь или капрон
Микрофильтры МФМ и МФБ Около 35 мкм (галунное плетение) Нержавеющая сталь
40X40 мкм (квадратное плетение) Фосфористая бронза, капрон
Основная часть сетчатого фильтра (см. рис. 15)—барабан который представляет собой многогранную сварную конструкцию из (поперечных и продольных связей 2 и 3, образующих боковую поверхность каркаса барабана, к которой крепятся сетчатые фильтрующие элементы. Каждый фильтрующий элемент представляет* собой прямоугольную рамку, на которую натянуты поддерживающая и рабочая сетки. Сверху на рамку дополнительно накладываются ребра 4, которые через резиновые прокладки плотно прижимают сетчатые элементы к барабану.
Каркас барабана разъемный в продольном направлении и состоит из двух половин для фильтров диаметром 1,5 м и четырех частей для фильтров диаметром 3 м. К торцам каркаса барабана крепятся диски, имеющие центральные отверстия для установки; подшипников скольжения.
30
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
По оси барабана расположены центральная труба И и входная труба 8, к которым крепятся опоры барабана. Последние устанавливаются на рамы 7 и 21, прикрепляемые к фундаменту. Входная труба, служащая для подачи воды внутрь барабана и являющаяся опорой переднего подшипника 12, соединена закладным патрубком 9 с входным каналом 6 (или подводящим трубопроводом).
Центральная труба (сточная) является опорой заднего подшипника 22 барабана и одновременно служит для отведения промывных вод. К этой трубе крепятся бункера 16, предназначенные для сбора промывных вод. К передней стенке барабана крепится цевочное колесо 10, которое приводится во вращение приводом, состоящим из электродвигателя 13, редуктора 14 и ведущей шестерни 15. Над барабаном находится промывное устройство, которое состоит из трубопровода 17 с прикрепленными к нему разбрызгивателями 18, закрытыми кожухом 23. В фильтрах типа БСБ и МФБ над барабаном располагаются также бактерицидные лампы. Трубопровод 5 служит для опорожнения камеры.
Барабан и основные элементы конструкции изготовлены из обычной стали с антикоррозионным покрытием, за исключением фильтровальных рамок, прижимных полос и промывных насадок из нержавеющих материалов. Подшипники барабана выполнены из древесно-слоистого пластика.
Принцип действия сетчатых барабанных фильтров состоит в следующем: обрабатываемая вода поступает непрерывно через входную трубу 2 внутрь барабана 1, фильтруется через сетчатые фильтрующие элементы и поступает в камеру установки 24, откуда
Таблица 1.2. Техническая характеристика барабанных сетчатых фильтров (си. рис. 1.15)
Показатель Значения показателей при размерах, м
О=||.5 Н= =2.75 0=3 /7=4.2
Расчетная производительность, мЗ/с: БСМ и БСБ МФМ и МФБ Площадь фильтрации, м2 Частота вращения барабана, об/мин Длина, м: L Lt -Мощность электродвигателя, кВт .Масса, т 0,2 0,1 3,75 3,6 1,9 2,2 2,3 0,3 0,14 5,6 2,6 4,5 2,8 2,2 2,6 0,42 0,18 7,5 5,5 3,7 2,2 2,9 0,7 0,33 13 4,5 2,8 3 4,7 0,92 0,45 17,5 1,7 5,5 3,7 3 5 1,16 0,55 22 6,4 4,6 3 5,6
§ 6. Оборудование для сбора и удаления осадка в отстойниках
31
через водослив 19 попадает в канал 20, отводящий очищенную воду. Барабан сетчатого фильтра погружен в воду не полностью — верхняя его часть расположена над водой (примерно на 0,15 диаметра). Когда фильтрующий элемент находится в верхнем положении, -Загрязнения смываются струями воды из промывного устройства в бункера, расположенные внутри барабана, откуда поступают в сточную трубу и сбрасываются в канализацию. Сетчатые барабаны промываются периодически в зависимости от степени загрязнения фильтрующей сетки.
Основные технические характеристики сетчатых барабанных фильтров и микрофильтров приведены в табл 1.2.
§ 6. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРА И УДАЛЕНИЯ ОСАДКА В ОТСТОЙНИКАХ
В горизонтальных и вертикальных отстойниках, осветляющих поверхностные воды, удаление осадка обычно производится через систему уложенных по дну сооружений дырчатых труб под давлением столба воды в отстойнике.
В радиальных отстойниках для сгребания выпавшего осадка к центральному приямку применяются специальные скребковые механизмы. Удаление осадка из центрального приямка радиальных отстойников осуществляется с помощью гидроэлеваторов, плунжерных или грязевых насосов.
Устройство и принцип действия скребковых механизмов описаны далее в разделе II, поскольку радиальные отстойники сооружений водоснабжения аналогичны радиальным отстойникам канализационных сооружений, где они имеют наиболее широкое применение.
§ 7. РЕГУЛЯТОРЫ СКОРОСТИ ФИЛЬТРОВАНИЯ
Регуляторы скорости фильтрования предназначены для поддержания постоянной скорости фильтрования воды на открытых и напорных фильтрах, а также для обеспечения автоматического равномерного распределения воды между фильтрами. Регуляторы снижают высокие скорости воды после промывки фильтров, а также обепечивают плавное изменение скорости фильтрования до заданной величины при вводе фильтра в работу после его остановки на промывку или ремонт, а также при изменении заданной скорости фильтрования. Плавное изменение скорости фильтрования не приводит к проскоку загрязнений и повышению мутности фильтрата. При увеличении потерь напора в фильтрующем слое по мере его загрязнения регулирующий орган (дроссельный клапан, задвижка) открывается с таким расчетом, чтобы сумма потерь напора в системе фильтр — трубопровод фильтрованной воды была постоянна во
32
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
Фис. 1.1в. Регулятор скорости фильтрования поплавковый дроссельный
время всего фильтроцикла. Полное открытие регулирующего органа является сигналом для выключения фильтра на промывку.
По принципу работы регуляторы скорости фильтрования разделяются на регуляторы прямого и непрямого действия. В регуляторах прямого действия усилие, необходимое для изменения степени открытия регулирующего органа, создается вследствие изменения регулирующего параметра (расхода, уровня), а в регуляторах непрямого действия это усилие создается с помощью дополнительного источника энергии — давления воды или электричества.
Простейшим регулятором скорости фильтрования может служить обыкновенная ручная задвижка. Однако ручное регулирование скорости фильтрования является весьма несовершенным. На современных фильтровальных станциях применяют автоматические регуляторы скорости фильтрования.
Регулятор скорости фильтрования поправковый дроссельный прямого действия (рис. 1.16) простейшей конструкции применяется для автоматического регулирования скорости фильтрования на •станциях небольшой пропускной способности при диаметре трубопровода фильтрованной воды 100 — 250 мм.
Принцип действия поплавкового регулятора состоит в изменении степени открытия дроссельного клапана /, связанного системой тяг 2 и 3 с поплавком 4, в зависимости от уровня воды над •фильтрующим слоем. Уровень воды в свою очередь зависит от гидравлического сопротивления слоя и тем выше, чем загрязнен-.нее слой.
Регулятор скорости фильтрования электрический (рис. 1.17) относится к регуляторам непрямого действия и применяется на станциях средней и большой пропускной способности. Электрический регулятор состоит из чувствительного элемента, в качестве которого используется сопло Вентури или диафрагма /, преобразователя— дифманометра 2, вторичного регулирующего прибора <?,
§ 7. Регуляторы скорости фильтрования
33
Рис. 1.17. Регулятор скорости фильтрования электрический
усилителя 4, электродвигателя 5 и регулирующего органа 6 (затвора).
Принцип действия регулятора заключается в следующем. Перепад давления в сужающем устройстве, установленном на трубопроводе фильтрованной воды 7, преобразуется в индукционном дифманометре в электрический сигнал, который подается на вторичный прибор 3, имеющий позиционное трехконтактное регулирующее устройство с указателем задачи. При достижении предельных значений величины расхода, установленных контактами вторичного прибора, последний через усилитель подает команду на электропривод регулирующего органа, который, изменяя степень открытия, уменьшает (увеличивает) потерю напора в трубопроводе фильтрованной воды с тем, чтобы сумма потерь напора в фильтре была постоянна. В качестве усилителя служат промежуточные реле и реверсивный магнитный пускатель.
Трубопровод фильтрованной воды должен иметь прямые участки до и после сужающих устройств длиной не менее соответственно 20 D и 5 D, поэтому сужающее устройство устанавливается перед регулирующим органом.
2 Зак. 167
34
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
§ 8. ПУЛЬТЫ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ФИЛЬТРОВ
Для обеспечения нормальной эксплуатации фильтров необходимо постоянное наблюдение за их работой. С целью централизации наблюдения и управления фильтрами применяют столы (пульты) управления (рис. I. 18), обычно устанавливаемые в верхнем
Рис. 1.18. Стол управления фильтрами
1 — указатели пропускной способности каждого фильтра (верхняя стрелка) и потери напора в фильтре (нижняя стрелка);
2 — указатель давления в промывном трубопроводе; 3 — управление гидравлическими задвижками; 4 — индикаторы гидравлических задвижек; 5 — кнопки промывного насоса; 6 — сигнальные стекла к индикаторам
этаже фильтровальной станции. Управление фильтром сводится к управлению задвижками, т. е. открыванию и закрыванию последних в порядке и во времени, обусловленных технологическим процессом.
Основными показателями работы фильтров являются потеря напора, скорость фильтрования и интенсивность промывки фильтра. Для измерения указанных параметров применяются различные приборы. На столе управления должны быть расположены: кнопки управления электрифицированными задвижками или рукоятки кранов, управляющих гидравлическими задвижками на подводящих трубопроводах. Сигнальная лампа или положение рукоятки должны указывать положение задвижки (открыта, закрыта);
указатели скорости фильтрования и потери напора, желательно самопишущие. Указатель потери напора может одновременно указывать и уровень воды на фильтре. Иногда указатели снабжаются звуковым или световым сигналом, включающимся при достижении предельных значений параметров;
устройство для взятия пробы фильтрованной воды;
прибор для контроля прозрачности фильтрованной воды.
Кроме того, на столе желательно иметь приспособление для воздействия на регулятор скорости фильтрования с целью изменения в случае необходимости скорости фильтрования.
Для дальнейшего усовершенствования эксплуатации фильтров необходим отказ от ручного управления и переход на автоматизацию отдельных процессов. В первую очередь должен быть авто
§ 8. Пульты управления работой фильтров
35
матизирован процесс промывки фильтров, что позволит сократить расходы воды на промывку и значительно облегчить работу обслуживающего персонала.
На рис. 1.18 показан стол управления работой двух фильтров станции небольшой пропускной способности, оборудованных задвижками с гидроприводом. На современных крупных фильтровальных станциях автоматическое управление задвижками (с электроприводом) фильтров и контроль за их работой осуществляются с центрального пульта станции.
§ 9. ОБОРУДОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРОВ
Приемные сетки (рис. 1.19,6) устанавливают на отводящих трубах из резервуара (при запуске насосов с помощью вакуум-насосов). Приемная сетка применяется при наличии в воде большого количества загрязнений. Сетка, постепенно засоряясь, создает значительное сопротивление для прохода воды. Поэтому без необходимости (например, в резервуарах с чистой водой) сетку ставить не следует.
Воронки (см. рис. 1.19, в—д) служат для уменьшения потерь напора и устанавливаются на отводящих (вместо приемной сетки) и подающих трубопроводах, а также на переливных трубах при сливе воды в резервуарах.
Иногда в резервуарах на конце всасывающих линий насосов устанавливают приемно-обратные клапаны (см. рис. 1.19,а). Подробнее о клапанах см. § 40.
Клапаны запорно-поплавковые (рис. 1.20) предназначены для автоматического закрытия трубопроводов, подающих воду в наземные резервуары или в резервуары водонапорных башен с целью предохранения их от переполнения. Клапан состоит из корпуса /, поршня 2 и собственно клапана 4. Поршень и клапан соединяются между собой стержнем 3, который шарнирно соединен с рычагом 5. Рычаг одним концом на шарнире присоединен к корпусу, а другим — к цилиндрическому поплавку 6. При неполном резервуаре поплавок 6 опущен и клапа.н занимает нижнее открытое положение. При заполнении резервуара поплавок поднимается в крайнее верхнее положение и поднимает клапан, который садится в седло корпуса и перекрывает доступ воды из трубопровода. Для создания герметичности клапан имеет кожаную или резиновую прокладку 7. На рис. 1.20 показан запорнопоплавковый клапан диаметром 250 мм в закрытом положении. Корпус клапана чугунный, но может быть и сварным из труб. Поплавок из оцинкованной стали.
Люки. Для закрытия лазов и световых отверстий в резервуарах применяются различные люки, устанавливаемые горизонтально на бетонную или кирпичную горловину. Люки чугунные (рис. 1.21) применяются для закрытия лазов в резервуарах и в 2* Зак. 167
36
Глава 1. Оборудование сооружений водоснабжения
dy250 ।
Рис. 1.19. Приемные сетки и воронки
а — приемно-обратный клапан с сеткой; б—приемная сетка; в — установка воронки в ре« зервуаре; г — воронка симметричная; б —воронка косая
Рис. 1.20. Клапан запорно-поплавковый
§ 9. Оборудование резервуаров
37
1.21
1.22.
Рис. 1.21. Люк чугунный Dy =600 мм для колодцев и резервуаров
Рис. 1.22. Люк стальной сварной герметичный Dy =700 мм с замком для резервуаров
Рис. 1.23. Зонт вентиляционный ®у = =200 мм для резервуаров
обычных колодцах. Лазы в резервуарах -питьевой воды перекрываются с помощью стальных герметичных люков (рис. 1.22). В этом случае люки должны запираться на замок или иметь достаточное число прикрепляющих крышку болтов.
Для естественного освещения и проветривания резервуара при осмотре и производстве внутри него монтажных или ремонтных работ предназначены люки световые диаметром 300 мм.
38
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
Вентиляционное устройство. Резервуары для хранения воды должны иметь естественную вентиляцию, осуществляемую через вентиляционные трубы, устанавливаемые на перекрытии резервуаров. Воздух входит в резервуар (при опорожнении) или выходит из него (при наполнении) через вентиляционные трубы, на концы которых надеваются вентиляционные зонты (рис. 1.23).
§ 10. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА НА ВОДОВОДАХ И ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЯХ
Воздух, скапливающийся в водоводах при эксплуатации, уменьшает их пропускную^ способность, нарушает работу насосов и является одной из причин гидравлических ударов при аварийном отключении насосной станции или разрыве трубопровода. Вакуум, образующийся в водоводах вследствие аварии или при их опорожнении, также может привести к гидравлическому удару и разрушению водовода (при больших диаметрах и тонкостенных трубах). Воздух, скапливающийся в повышенных точках водовода, может проникать через негерметичные уплотнения насосов или всасывающих трубопроводов, выделяться из воды при снижении давления или нагревании трубопровода солнцем или другим источником тепла. Воздух также может быть не полностью удален из водовода в период его первоначального заполнения или возобновления работы после кратковременного отключения насосной станции.
Для автоматического удаления воздуха из водовода, а также для впуска в водовод небольших объемов воздуха применяются клапаны, называемые эксплуатационными вантузами.
Эксплуатационный шаровой вантуз (рис. 1.24,а) состоит из цилиндрического чугунного корпуса 1 с верхним 2 и нижним 7 фланцами. К верхнему фланцу прикрепляются чугунная крышка с центральным отверстием 3 для выпуска воздуха и зонт-крышка 4. В отверстие вставляется резиновая втулка 5 с отверстием диаметром 5 мм. Внутри корпуса помещен полый полиэтиленовый шар 6.
При отсутствии воздуха в трубопроводе вода поднимает плавающий шар и прижимает его к отверстию втулки. Закрытие отверстия шаром обеспечивается вследствие разности между внутренним давлением в трубопроводе и атмосферным давлением. При скоплении воздуха в верхней части вантуза уровень воды понижается, шар вместе с водой опускается, отверстие втулки открывается и воздух выходит наружу. По мере выхода скопившегося воздуха уровень воды поднимается и шар всплывая перекрывает собой отверстие втулки.
Эксплуатационные вантузы устанавливают в повышенных точках (перелома профиля) водоводов. Как показывают исследова-
§ 10. Предохранительная арматура на водоводах
39
Рис. 1.24. Вантуз эксплуатационный и с воздухосборником
а —общий вид вантуза £>^=50 мм; б — установка вантуза на водоводе Dy = 1СО0 мм
ния, через обычные патрубки диаметром 50—100 мм воздух только частично попадает в вантуз, значительная же часть воздуха увлекается водой дальше по водоводу. Для обеспечения наиболее полного удаления воздуха из водоводов вантузы необходимо устанавливать на патрубках-воздухосборниках (рис. 1.24,6). На рис. 1.24,6 показаны размеры воздухосборника для водовода диаметром 1000 мм.
Исследованиями во ВНИИ ВОДГЕО установлено, что вантузы, изготовляемые промышленностью, способны выпускать воздух при давлении, не превышающем 0,23 МПа. Из-за последнего обстоятельства существенно сужается область их применения, так как обычно давления в системах водоснабжения выше. Расчетные значения давления, при которых шаровые вантузы работоспособны, подтверждены экспериментально на стенде. Для обеспечения работоспособности вантузов при условии плавучести шара необходимо выполнять следующее соотношение
10бш>р5отв, (1.12)
где бш — .масса шара, кг; р—внутреннее давление в водоводе, МПа; S0T,— площадь сечения выпускного отверстия, см2. •
Расчет числа вантузов п. обеспечивающих полное удаление воздуха из данной точки водовода, можно производить по формуле
п = mQT/10J QB,
(1.13)
40
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
Рис. 1.25. Зависимость пропускной способ ности вантузов от давления в водоводе (при атмосферном давлении и температуре воздуха 15°С)
1 и 3 — для вантузов конструкции ВНИИ ВОДГЕО с диаметром, равным соответственно 8 и 6 мм; 2 и 4 — для вантузов, выпускаемых промышленностью
Рис. 1.26. Клапан для впуска и выпуска воздуха (КВВВ) конструкции ВНИИ ВОДГЕО а—общий вид клапана; б — установка клапана на водоводе
где т — процентное содержание нерастворенного воздуха в воде, отнесенное к атмосферному давлению при температуре 15°С; обычно составляет 1—4% объема трубопровода; для ориентировочных расчетов следует принимать равным 4%; Qt — расход воды в трубопроводе, м3/с; Qb — пропускная способность вантузов, м3/с (рис. 1.25)
Для впуска воздуха при плауновом или аварийном опорожнении водовода и для выпуска воздуха при заполнении всего водовода или отдельных его участков, когда необходимо удалить или
§ 10. Предохранительная арматура на водоводах
41
впустить большие объемы воздуха, используются автоматические клапаны для вшуска и выпуска воздуха (КВВВ). Клапан (рис. 1.26, а) состоит из вертикального стального корпуса 7, к которому с помощью фланцевого соединения 1 прикрепляется выпускной патрубок 3, перекрываемый тарелью 8, жестко соединенной с двумя (с обеих сторон патрубка 3) шаровыми поплавками 2. Поплавки устанавливаются на рычагах симметрично относительно выпускного патрубка и имеют возможность совместно , с тарелью вращаться относительно оси 6. Для выпуска воздуха после закрытия выпускного патрубка тарелью 8, а также- для удаления воздуха, скапливающегося в корпусе КВВВ в процессе эксплуатации водовода, на выпускном патрубке установлен рычажный вантуз 4. Крышка 5 .предназначена для эксплуатационного обслуживания клапана без демонтажа его с водовода. Для ограничения крайнего положения поплавков при открытии клапана предусмотрены упоры 9. Решетчатый рассекатель потока 10 предохраняет устройство от воздействия направленного потока воздуха и воды в момент завершения выпуска воздуха. Клапан устанавливается на водоводе (см, рис. 1.26,6) вертикально с помощью установочного патрубка 11.
В процессе заполнения трубопровода воздух поступает в корпус клапана. Тарель клапана под тяжестью шаровых поплавков находится ,в открытом положении, и вытесненный водой воздух выходит в атмосферу через выпускной патрубок. По мере заполнения водовода уровень воды ,в корпусе КВВВ поднимается, поплавки всплывают, поворачивая тарель, которая перекрывает выпускной патрубок. Воздух, поступающий в корпус КВВВ после закрытия тарели, удаляется вантузом.
Клапаны для впуска и выпуска воздуха устанавливают в повышенных точках перелома профиля водоводов, а также на каждом ремонтном участке водовода, имеющем выпуск. Расчет КВВВ ориентировочно может производиться по формуле
dy = DyVv/v1, (1.14)
где dy и Dy — диаметр, мм, соответственно выпускного патрубка и водовода; v — скорость движения воды в водоводе, м/с; Vi — скорость движения воздуха в выпускном патрубке КВВВ, м/с (допустимая скорость выхода воздуха принимается равной 50—100 м/с).
Вакуум, образующийся в водоводах вследствие аварии или при плановом их опорожнении, может привести к гидравлическому удару и разрушению водовода. При этом возникает необходимость впуска воздуха. Для этого служат клапаны для впуска и защемления воздуха (КВЗВ), иначе называемые противовакуум-ными.
Известные пружинные и рычажные клапаны для впуска и защемления воздуха имеют ряд серьезных недостатков, поэтому во ВНИИ ВОДГЕО была исследована возможность использова-
42
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
Рис. 1.27. Клапан однотарельчатый обратный =150 мм с мягким уплотнением для впуска и защемления воздуха (КВЗВ) конструкций ВНИИ ВОДГЕО
а—общий вид клапана: б—установка клапана на водоводе: / — воздушный фильтр; 2— утеплитель
ния обычных однодисковых обратных клапанов (рис. 1.27, а) для впуска и защемления воздуха с целью смягчения гидравлического удара. Обратные клапаны для указанного устройства должны быть однодисковыми с шарнирной подвеской и .мягким уплотнением, не допускающим пропуска воды. Обратные клапаны со смещенной осью диска для указанных устройств непригодны. При отсутствии «клапана промышленного изготовления он может быть изготовлен по рис. 1.27, а.
Клапан состоит из установочного фланца /, на котором размещен впускной патрубок 2, перекрываемый тарелью 3, подвешенной на горизонтальной оси 4. При возникновении вакуума тарель клапана под действием разности давлений открывается, обеспечивая впуск воздуха. Для безопасности находящегося в •колодце обслуживающего персонала на установочном фланце крепится предохранительная сетка 5.
Схема установки этого клапана на водоводе показана на рис. 1.27, б. После срыва вакуума и выравнивания давления внутри и снаружи трубопровода тарель клапана под действием собственного .веса закрывается, не допуская выхода впущенного воздуха. Последующее сжатие этого воздуха смягчает протекание процесса гидравлического удара. Клапаны конструкции ВНИИ ВОДГЕО по сравнению с клапанами промышленного изготовления с односторонней подвеской диска имеют меньшую массу, обес
§ 10. Предохранительная арматура на водоводах
43
печивают более плотное закрытие и открытие при меньшем вакууме.
С целью обеспечения эффективной работы клапанов КВЗВ необходимо правильно разместить их на водоводе, т. е. в местах, где может 'образоваться вакуум. Для этого производят расчет гидравлического удара при аварийном отключении насосной станции. На основании предварительного анализа выбирают точ^и наиболее вероятного образования вакуума, где и устанавливают КВЗВ. Методика расчета размещения на водоводах КВЗВ подробно изложена в литературе.
Установка на водоводах предохранительной арматуры способствует предотвращению или уменьшению силы гидравлического удара. Одной из самых серьезных причин возникновения гидравлического удара на водоводах является выключение из работы насосов вследствие аварийного отключения электроэнергии. В этом случае вода по инерции продолжает двигаться в прежнем направлении, а понижение давления, вызванное остановкой насосов, распространяется по трубопроводам от насосной станции. Под действием разности давления в водоводе и у насосной станции возникает обратный поток воды, который закрывает обратный клапан у насосов. Так как обратный клапан обладает заметной инерционностью, то его закрытие происходит уже при достаточно большой скорости потока. Остановка воды при закрытии обратного клапана вызывает гидравлический удар.
Существует ряд способов уменьшения величины повышения давления при гидравлическом ударе: применение гидроколонн, установка на нососной станции гидропневматических баков, пропуск воды по обводу у обратного клапана и возвращение ее в водоисточник и др. Однако эти способы не всегда целесообразно использовать дю технико-экономическим соображениям. В отечественной и зарубежной практике широко применяется так называемый гаситель гидравлического удара. При нормальной его регулировке, систематической (раз в 2—3 мес) проверке и наладке гаситель достаточно эффективно и экономично снижает величину гидравлического удара.
Существует много различных конструкций гасителей гидравлического удара, имеющих один и тот же принцип работы: сброс части воды из водовода, способствующий снижению давления при его возрастании в начальной стадии гидравлического удара. Ниже в качестве примера приводится описание одной из конструкций гасителя гидравлического удара, выпускаемого промышленностью.
Гаситель гидравлических ударов (рис. 1.28,а, б) устанавливается на отводах от водовода (рис. 1.28,в). Гаситель состоит из корпуса с подводящим / и отводящим 3 патрубками, мембранного исполнительного механизма 4, пружины 5, водовоздушной ем-
44
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
б)
Рис. 1.28. Гаситель гидравлического удара а — схема устройства гасителя гидравлических ударов; б —общий вид гасителя; в — схема присоединения гасителя к водоводу
кости 8, клапана расхода 6 и датчика давления 9. Запорный клапан 2 с уплотнением жестко присоединен к мембране исполнительного механизма, закрепленной между корпусом и водовоздушной емкостью. Клапан расхода 6 предназначен для ускорения первоначального заполнения емкости 8 и отключения ее от водовода при заданном давлении (обычно несколько ниже рабочего давления в водоводе). Датчик давления 9 служит для обеспечения работы гасителя в режиме ограничителя повышений давления сверх допустимого предела по условиям работы водоводов при небольших скоростях изменения давления в последних. Передача изменений давления от подводящего патрубка J к датчику давления 9 осуществляется по импульсной трубке 7, а в емкость 8 — дополнительно через дроссельную кольцевую щель, образуемую перегородкой и клапаном датчика давления 9. Пружины клапана расхода 6 и датчика давления 9 на заданное давление настраива
ются с помощью регулировочного винта.
Подготовка к работе и работа гасителя гидравлических ударов происходят следующим образом. Перед началом эксплуатации гаситель заполняется водой или путем открытия задвижки, или одновременно с заполнением водовода, если задвижка открыта. В этом случае при медленном повышении давления в патрубке 1 и плавном заполнении гасителя запорный клапан 2 удерживается в закрытом положении пружиной 5 в результате действия собственного веса. Быстрое повышение давления и большая скорость потока воды в патрубке 1 вызывают подъем клапана 2 и частичный сброс воды до тех пор (не более 2 мин), пока вода через клапан расхода 6 не заполнит емкость 8, сжимая и защемляя находившийся в ней воздух. При вырав-
§ 10. Предохранительная арматура на водоводах
45
нивании давления воды в подводящем патрубке 1 и емкости 8 происходит герметичное прикрытие запорного клапана в патрубке /, после чего гаситель готов к работе.
В случае возникновения гидравлического удара, начинающегося с волны повышения давления, происходит быстрый подъем запорногох 'клапана 2 и мембранного исполнительного механизма 4 вследствие сжатия защемленного воздуха в емкости 8 и разности давлений, действующих на запорный клапан 2 в патрубке 1 и на 'мембрану в емкости 8. Это обусловливается тем, что повышение давления воды в патрубке 1 сразу же воспринимается запорным клапаном 2, а в емкость 8 оно передается с запаздыванием через импульсную трубку 7 и дроссельную кольцевую щель.
В том случае, когда гидравлический удар начинается с волны понижения давления, происходит постепенное уменьшение давления воды в емкости 8 и при достижении давления, на которое настроена пружина клапана расхода 6, последний открывается. Это позволяет путем частичного сброса воды из емкости 8 быстро выравнивать давление в ней с давлением в 'патрубке /, вследствие чего при подходе волны повышенного давления запорный клапан 2 уже подготовлен к сбросу воды, так как противодавление в емкости 8 будет минимальным. При возникновении гидравлического удара с разрывом сплошности потока воды, т. е. при образовании вакуума в патрубке /, запорный клапан 2 открывается в результате действия на нижнюю часть мембраны исполнительного механизма 4 атмосферного давления со стороны выходного патрубка 3.
Кроме гасителей гидравлических ударов для ограничения давления в водоводе можно применять разрывные металлические мембраны — предохранительные диафрагмы, которые широко используются на нефтепроводах. В случае гидравлического удара разрушаются диафрагмы как наиболее слабое место, происходит сброс воды и снижение давления в водоводе. Следует отметить невысокую точность срабатывания мембран и необходимость предусматривать установку под ними дополнительной запорной арматуры с ручным или (желательно) с автоматическим управлением.
§ 11. КЛАПАНЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ ДАВЛЕНИЕ
Клапаны, регулирующие давление, применяются при необходимости автоматического поддержания в напорных системах водоснабжения давления на заданном уровне. Их разделяют на регуляторы давления «до себя» и «после себя». Регуляторы давления обоих типов изготовляются рычажные фланцевые чугунные на давление Ру=1,6 МПа. Указанные клапаны являются регуляторами прямого действия с грузовой нагрузкой
46
Глава 1. Оборудование сооружений водоснабжения
Рис. 1.29. Клапан, регулирующий давление
а — общий вид регулятора давления «после себя»; б— схема включения клапана давления «до себя»; в — схема включения клапана давления «после себя»
мембранным чувствительным элементом л разгруженным регулирующим органом, т. е. 'не требуют дополнительного постоянного источника энергии.
Регулятор прямого действия (рис. 1.29,а) состоит из двухседельного клапана с разгруженными золотниками 6 и 7, головки регулятора /, в котором размещается эластичная мембрана, соединенная оо штоком 5, и рычага 3 с грузами 2 и 4. По устройству регуляторы обоих типов почти одинаковы, разница 'между ними заключается лишь в том, что в регуляторе давления «до себя» двухсекционный клапан закрывается снизу вверх (при подъеме клапана), а в регуляторе давления «после себя» — сверху вниз (при опускании клапана).
Давление регулируется с помощью импульсной трубки, соединяющей трубопровод с диафрагмовой камерой (головкой) и противодействующей силе рычажного механизма с грузом. Регулируемое давление воды, которое действует на диафрагму, соединенную со шпинделем клапана, уравновешивается силой рычага с грузом.
В регуляторе давления «до себя» импульсная трубка одним
§ 11. Клапаны, регулирующие давление
47
концом присоединена к трубопроводу до регулятора, а другим — к диафрагмовой головке (см. рис. 1.29, 6). Под действием рычага с грузом двухседельный клапан находится в закрытом положении. Как тольконачальное давление в трубопроводе превысит установленный предел, регулируемая среда через импульсную трубку действует на резиновую диафрагму. Последняя, преодолевая силу рычага с грузом, открывает клапан, пропуская среду до тех пор, пока в трубопроводе до регулятора не установится заданное давление.
В регуляторе давления «после себя» импульсная трубка одним концом присоединена к трубопроводу за регулятором, а другим — к диафрагмовой головке (см. рис. 1.29, в). Под действием рычага с грузом двухседельный клапан находится в открытом положении. При повышении давления за регулятором регулируемая среда, попадая в импульсную трубку, усиливает давление на диафрагму. Последняя, действуя на шпиндель, соединенный с клапаном, закрывает его. преодолевая силу рычага с грузом, доступ среды сокращается и давление на выходе снижается до установленной нормы. При понижении давления в трубопроводе груз на рычаге преодолевает давление на диафрагму, клапан открывается и пропускает среду до тех пор, пока в трубопроводе не установится заданное давление. В зависимости от редуцированного давления диафрагмовые головки изготовляют сменными разных диаметров. Они устанавливаются ввертыванием на резьбе в колонну регуля тора.
Регуляторы на горизонтальном трубопроводе устанавливаются диафрагмовой головкой вверх. Допускается, если это требуется по условиям установки, монтирование регулятора давления на горизонтальном трубопроводе диафрагмовой головкой вниз; при этом рекомендуется устройство дренажа на импульсной трубке.
В системе водоснабжения г. Москвы имеется опыт использования регуляторов давления «после себя» в качестве устройств, уменьшающих утечки воды через обычные смывные бачки, которые допускают колебания напора не более 30 м (практически 15—20 м) и не обеспечивают плотного запирания. Увеличение напора в сети требует увеличения усилия на золотник клапана, что достигается повышением рабочего уровня воды в бачке. В ночное время, когда напор в сети значительно возрастает по сравнению с дневным, рабочий уровень в бачках повышается до перелива и начинается утечка воды, продолжающаяся до момента снижения напора.
Регулирование напоров в городских водопроводных сетях весьма сложно и в целом по городу не всегда возможно. Наиболее простым решением представляется стабилизация напоров в пределах одного объекта. Наилучшим способом является установка на вводе в здание или группу зданий регуляторов давления
48
Глава 1. Оборудование сооружений водоснабжение
«после себя» прямого действия с разгруженным 'клапаном. Промышленностью изготовляются клапаны на Z)y = 50; 80; 100 и 150 мм.
§ 12. ПОЖАРНЫЕ ГИДРАНТЫ И ВОДОРАЗБОРНЫЕ КОЛОНКИ
Пожарные гидранты предназначены для отбора воды из водопроводной сети и подачи ее для тушения пожаров. Наиболее распространенным является подземный гидрант с Dy=125 мм (рис. 1.30).
Гидрант состоит из чугунного стояка 5, прикрепленного к пожарной подставке 11 с помощью фланца! 2. Стояк закрывается снизу шаровым клапаном 10. Герметичность между клапаном при его закрытии и седлом 8 обеспечивается резиновым кольцом 9. Открытие и закрытие клапана осуществляется путем вращения шпинделя, состоящего из верхней 6 и нижней 3 частей, соединенных муфтой 7. Нижняя часть шпинделя имеет нарезку, которая при вращении в неподвижной гайке клапана 12 обеспечивает возвратно-поступательное движение стержня и клапана. Верхняя часть стержня вращается в направляющей муфте 4. Чугунный стояк <в верхней части имеет резьбу для присоединения пожарной колонки (стендера) и откидывающуюся на шарнире крышку 13, которая предотвращает гидрант от загрязнения. Для опорожнения гидранта от воды (во избежание замерзания) после закрытия клапана служит сливной патрубок /, сечение которого перекрывается при открытом клапане.
Для открытия гидранта и присоединения пожарных рукавов на верх гидранта навинчивается пожарная колонка (рис. 1.31), состоящая из литого корпуса 1 с резьбой 8. К головкам 2 с быстросмыкаемыми штуцерами 3 присоединяются пожарные рукава. Открытие шарового клапана гидранта осуществляется вращением штурвала 4, жестко связанного со шпинделем 6, (который соединяется со шпинделем шарового клапана с помощью муфты 7. Для отключения воды, идущей из колонки в рукава, служат вентили 5.
Водоразборные колонки служат для индивидуального разбора воды из сети городских и поселковых водопроводов населением, проживающим в домах без внутренних вводов. К водоразборным колонкам предъявляются следующие основные требования: «колонка должна быть незамерзающей; в колонку недопустимо попадание загрязнений из почвы и при открытии колонки не должно возникать гидравлических ударов в сети.
В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяет колонка, изображенная на рис. 1.32. При нажатии на рукоятку до упора подающая труба опускается и передвигает вниз эжектор. Клапан, преодолевая сопротивление пружины, опускается вниз и попадает в более широкую полость. Через отверстия в клапане
§ 12. Пожарные гидранты и водоразборные колонки
49
Рис. 1.31. Пожарная колонка =125 мм
Рис. 1.30. Пожарный гидрант подземный
Dy =125 мм
открывается путь воде из сети в колонку и далее к потребителю. После окончания водоразбора рычаг под действием пружины поднимается в первоначальное положение, подающая труба, эжектор и клапан поднимаются вверх и поступление воды из сети перекрывается. После закрытия колонки вода из трубы стекает в нижнюю подземную часть патрубка, откуда удаляется эжектором при следующем включении колонки в действие.
Колонки могут устанавливаться без колодцев (см. рис. 1.33,6), в этом случае они заглубляются в грунт ниже глубины .промерзания. В зависимости от глубины промерзания применяются колонки различной высоты.
50
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения
Рис. 1.32. Водоразборная колонка а — общий вид; б — схема установки колонки на сети; 1 — рукоятка; 2 — колпак: 3 — чугунный корпус; / — подающая труба; 5 — корпус из стальной трубы; б — эжектор; 7—клапан; 8 —пружина; 9 — присоединение к водопроводной сети; 10— сетка; // — приемник
§ 13. РАСХОДОМЕРЫ
Измерение мгновенного расхода жидкости или газа осуществляется с помощью сужающего устройства в комплекте с дифференциальным манометром (дифманометром). Сужающее устройство (диафрагма, сопло, сопло Вентури, труба Вентури), установленное в трубопроводе, создает местное сужение потока (рис. 1.33), в результате чего давление в трубопроводе после сужающего устройства уменьшается по сравнению с давлением до сужающего устройства на величину Др. Перепад давления (потеря напора) в сужающем устройстве пропорционален скорости потока и, следовательно, является мерой расхода. Перепад давления измеряется через отдельные отверстия или через две кольцевые камеры, каждая из которых сообщается с внутренней полостью трубопровода кольцевой щелью или группой равномерно распределенных по периметру отверстий. Дифманометр присоединяется к камерам или отверстиям до и после сужающего устройства с помощью импульсных трубок.
Сужающие устройства вертикальных и наклонных ко при полном заполнении
устанавливаются в горизонтальных, трубопроводах и могут работать толь-трубопровода. Установка сужающих
устройств непосредственно у фасонных частей и арматуры не до-
пускается, так как они вызывают перераспределение скоростей по сечению потока и, следовательно, изменение коэффициента расхода и снижение точности определения расхода. Длина прямого участка трубопровода после сужающего устройства не должна быть менее 5 £>у. Длина прямого участка до сужающего устройства зависит от типа фасонных частей (отвод, тройник и т. п.), арматуры, сужающего устройства и колеблется от 5 до 80 Dy.
Выпускаемые промышленностью для измерения расхода диафрагмы для установки между фланцами трубопроводов с Ду =
§ 11. Расходомеры
51
Рис. 1.33. Схема сужающих устройств водомеров дроссельного типа
а — сопло Вентури; б — эпюра давлений в трубопроводе с сужающим устройством; в — труба Вентури
Рис. 1.34. Водосчетчик турбинного типа
/ — чугунный корпус; 2 — вертушка с винтовыми крыльями из пластмассы; 3 — передача; 4 — счетный механизм из латуни
= 504-1200 мм и ру = 0,25-?4 МПа отличаются простотой конструкции, компактностью и удобством монтажа. Основной их недостаток— значительные ^потери напора, поэтому при больших расходах экономически выгоднее применять сопла Вентури (см. рис. 1.33,а) и особенно трубы Вентури (см. рис. 1.33,в), потери напора в которых в 4—6 раз меньше, чем в диафрагмах. Сопло и трубы Вентури с £)у = 2504-1400 мм предназначаются для измерения расхода воды в пределах 28 л/с—7 м3/с при ру до 1,6 МПа.
В водосчетчиках (скоростных.- водомерах) вода, проходящая через корпус водомера, установленного в трубопроводе на фланцах, приводит во вращение вертушку со скоростью пропорциональной скорости потока и, следовательно, расходу протекающей воды. Вращательное движение вертушки через систему валов и шестеренок передается регистрирующему устройству циферблатного типа, отградуированному в метрах кубических, которое суммирует объем прошедшей через счетчик воды.
Счетчики воды выпускают двух типов: 1) с движением воды перпендикулярно оси вертушки — крыльчатые водосчетчики, устанавливаемые на горизонтальных трубопроводах; 2) с движением воды па-ралельно оси вертушки — турбинные водосчетчики, устанав
ливаемые на горизонтальных, вертикальных и наклонных трубопроводах.
52
Глава Л. Оборудование сооружений канализации
На рис. 1.34 показан водосчетчик турбинного типа, который устанавливается в трубопроводах с Dy — 504-200 мм для измерения расхода воды от 14 до 1700 м3/ч при ру до 1 МПа. Водосчетчики имеют такие существенные недостатки, как значительные потери напора, невозможность дистанционного снятия показаний, необходимость частого ремонта.
ГЛАВА II. ОБОРУДОВАНИЕ СООРУЖЕНИЙ КАНАЛИЗАЦИИ
§ 14. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗАДЕРЖАНИЯ ОТБРОСОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В СТОЧНОЙ ВОДЕ
Для защиты от засорения канализационными отбросами очистных сооружений и насосов перед ними в открытых прямоугольных каналах устанавливают решетки. Ширина прозоров в решетках перед очистными сооружениями принимается 16 мм. Ширина прозоров в решетках насосных станций выбирается в зависимости от размеров проходных каналов перекачивающих насосов и для насосов разных марок колеблется от 20 до 125 мм. По устройству и принципу действия решетки разделяются на решетки с ручной очисткой и решетки с механизированной очисткой.
Решетки с ручной очисткой, согласно СНиП, допускается устанавливать на канализационных насосных и очистных станциях при количестве отбросов, задерживаемых на решетках, менее 0,1 м3/сут. При этом на насосных станциях ручные решетки допускается устанавливать в качестве резервных, а на очистных станциях — в качестве основных.
Решетки с ручной очисткой отличаются большим разнообразием, простотой устройства и изготовляются обычно непосредственно на месте строительства. У решетки с ручной очисткой (рис. II. 1) составные стержни 1 приварены к поперечине 2, которая вместе с боковыми полосами 3 заделывается ,в стенке канала. В верхней части под стержнями приварен стальной лист 4, предотвращающий загрязнение пола. Выступающие над уровнем пола стержни образуют место для установки под них корыта 5 для сбора отбросов. Приваренный впереди полосы пруток круглого сечения обеспечивает снижение гидравлических потерь в решетке. Так как диаметр прутка несколько больше толщины полосы, то по ходу движения жидкости образуется уширение, благодаря чему прозоры не забиваются отбросами, что облегчает очистку решетки.
Решетки механизированные следует устанавливать при количестве отбросов, задерживаемых на решетках, 0,1 м3/сут и более. По конструкции эти решетки можно подразделить на решетки с цепным или с канатным тяговым элементом. Наиболее прогрессивной решеткой является решетка с канатным тяговым элемен-
§ 14. Оборудование для задержания отбросов
53
том граблины* (рис. П-2). Решетка состоит из следующих основных узлов и механизмов: электропривода, граблины 4, подвижной каретки 2, верхней траверсы 6, стационарной решетки 5 с закладными частями 8, к которым крепится решетка, сбрасывателя 3, обеспечивающего оброс отходов с граблины на откидной лоток**, каната 1 и двух вертикально установленных стоек 7, служащих для направления и отклонения граблины.
Эта конструкция отличается от существующих цепных тем, что в ней вместо втулочно-роликовых цепей, ведущих и 'ведомых звездочек применен стальной канат, что способствовало уменьшению габаритов, а также массы более чем в 2 раза. Эти решетки проще в изготовлении, большинство ее деталей не требует станочной обработки.
* Впервые в СССР принципиальная схема решетки с канатным тяговым элементом разработана, испытана и применена на Московских станциях треста Мосочиствод Союзводоканалпроектом в 1969 г.
** Поворотный лоток на рис. П.2 не показан.
54
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Работает решетка следующим образом. Граблина, находясь в крайнем нижнем 'положении, входит гребенкой в прозоры решетки и, двигаясь по направляющим стоек снизу вверх, снимает отходы с решетки, поднимает их наверх, где сбрасыватель сдвигает отходы с граблины на поворотный лоток. Подъем граблины и подвижной каретки осуществляется посредством наматывания двух канатов на грузовые барабаны механизма привода. При достижении подвижной кареткой крайнего верхнего положения упор каретки нажимает на ролик .переключателя, в результате чего автоматически производится 'вращение электродвигателя и грузовых 'барабанов механизма привода; канаты разматываются и граблина опускается вниз. Далее цикл работ решетки повторяется.
Техническая характеристика канатной решетки
Пропускная способность при скорости движения жидкости 1 м/с и
сечении потока 0,5 м2, м3/с................................... 0,4
Производительность по отбросам, кг/с .........................0,3
Мощность привода, кВт....................„......................0,4
Скорость движения граблины, м/с..............................0,04
Общая масса, т.............................................. 0,7
§ 15. УСТРОЙСТВА ДЛЯ СБОРА И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ОТБРОСОВ ОТ РЕШЕТОК К ДРОБИЛКАМ
Сортировочная площадка предназначена для размещения извлеченных отбросов и сортировки их. Она представляет собой сварную металлическую конструкцию,'выполненную из профильного проката и листа. Сортировочные площадки применяются на насосных и очистных станциях с одной или двумя решетками, т. е. на станциях небольшой пропускной способности.
Сортировочная площадка устанавливается непосредственно у корпуса решетки. К площадке на ее уровне или несколько ниже примыкает лоток бункера дробилки. Отбросы, извлеченные граб-линой решетки, попадают на сортировочную площадку, где в течение одной-двух рабочих смен накапливаются. Затем из отбросов вручную удаляют недробимые элементы (металл, кость, камни и т. п). Далее отбросы сгребают в лоток загрузочного бункера включенной дробилки, где они в течение короткого времени измельчаются. Такой технологический процесс на малых станциях обусловлен неспособностью существующих молотковых дробилок измельчать очень твердые и прочные предметы, а также тем, что производительность таких дробилок сравнительно велика, поэтому нет необходимости в их непрерывной работе.
Ленточные конвейеры применяются в основном на больших насосных и очистных станциях, где расположено не менее трех решеток в ряд. Они служат для передачи извлеченных решетками
§ 16. Дробилки
55
отбросов к дробилке. Конвейеры устанавливают у корпуса решеток, под местом сброса отбросов.
Конвейер колесный предназначен для хранения и транспортирования отбросов от решеток в тех случаях, когда отсутствуют дробилки, а отбросы грузятся в автомашины с последующим удалением на свалку или мусороперерабатывающий завод. На больших станциях колесные конвейеры предусматриваются как резервные на случай выхода из строя и ремонта ленточного конвейера иди дробилки.
§ 16. ДРОБИЛКИ
Для измельчения отбросов сточных вод, задержанных и извлеченных решетками, применяются дробилки двух видов — дробилки молотковые и комбинированные решетки-дробилки.
Дробилки молотковые. Принцип действия молотковой дробилки (рис. II.3) заключается в следующем. Отбросы, загруженные через бункер, поступают на вращающийся ротор, увлекаются им и попадают между молотком и гребенкой. При взаимодействии последних отбросы измельчаются и вымываются через отверстия перфорированной решетки водой, поступающей через верхний штуцер. А\аховик служит для сглаживания нагрузки на двигатель. Молотковые дробилки выпускаются трех типоразмеров для станций производительностью 1,2; 9,5 и 12 м3/с.
На рис. 11.4 показана схема расположения оборудования в помещении решеток.
Комбинированные решетки-дробилки. Механическая очистка сточных вод по схеме решетка — сортировочная площадка — дробилка, описанная выше, не обеспечивает полную автоматизацию технологического процесса. Эта схема предусматривает ручной труд, причем в антисанитарных условиях. К настоящему времени на многих насосных и очистных станциях внедрена более совершенная схема дробления отбросов с применением комбинированных решеток-дробилок типа РД (рис. II.5).
Принцип действия решетки-дробилки типа РД заключается в следующем. Сточная вода по подводящему каналу поступает на вращающийся барабан. Мелкие фракции отбросов вместе со сточной водой сквозь щелевые отверстия проходят внутрь барабана и далее на выход из решетки-дробилки. Крупные фракции отбросов задерживаются на перемычках между щелевыми отверстиями барабана, которые составляют цилиндрическую решетку.
Задержанные на решетке отбросы перемещаются при вращении барабана к трепальным гребням, закрепленным на неподвижном корпусе. При взаимодействии режущих пластин и резцов, закрепленных на барабане, с режущими кромками трепальных гребней отбросы измельчаются. При этом взаимодействие пооче-
56
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. П.З. Дробилка молотковая
/ — бункер загрузочный; 2 и 3 — верхняя и нижняя половины корпуса; 4 — дробильная гребенка; 5 — ротор; 6 — сварная рама; 7 — электродвигатель; 8 — предохранительный кожух муфты; 9 — маховик; 10 — перфорированная решетка; // — дробильный молоток
Рис. 11.4. Схема расположения оборудования в помещении решеток
/ — подводящий коллектор; 2— щитовые затворы на подводящих каналах; 3 — лоток загрузочный; 4 — решетка механизированная с канатным тяговым элементом; 5 — лестница для спуска в помещение решеток; 6 — всасывающий трубопровод; 7 — решетка с ручной очисткой; 8 — дробилка
§ 16. Дробилки
57
Рис. П.5. Комбинированная решетка-дробилка типа РД диаметром 600 мм
1 — колонка; 2— трепальный гребень; 3— под* веска; 4 — редуктор; 5— электродвигатель;
6 — подставка; 7—барабан; 8 — резец; 5 — режущая пластина
Таблица 11.1. Техническая характеристика комбинированных решеток-дробилок типа РД
Марка Пропускная способность по воде, м‘/с Мощность электродвигателя, кВт Масса. т
РД-100 8,3-10“3 0,4 0,085
РД-200 16,6-10“3 0,8 0,4
РД-400 0,12 0,8 0,65
РД-600 0,56 1,5 ’,8
РД-900 1,16 3 4
Примечание. Пропускная способность по воде рассчитана при скорости в щелевых отверстиях 1,2 м/с.
редно подходящих резцов с трепальными гребнями происходит по принципу гильотинных ножниц.
При применении решеток-дробилок полностью автоматизируется процесс механической очистки сточных вод. Кроме того, решетки-дробилки имеют следующие преимущества:
отбросы измельчаются без извлечения их из сточной воды, вследствие чего значительно улучшаются санитарные условия работы обслуживающего персонала;’
отпадает операция по транспортированию отбросов от решетки к дробилке;
в одном агрегате совмещаются функции двух машин — механизированной решетки и молотковой дробилки;
вследствие компактности машины и простоты ее обслуживания появляется возможность устанавливать решетку-дробилку на открытом воздухе или под легким навесом, что удешевляет строительство сооружений механической очистки сточных вод.
Комбинированные решетки-дробилки РД изготовляют диаметрами 100, 200, 400, 600 и 900 мм. Основные элементы конструкции и принцип действия у всех решеток-дробилок типа РД идентичны.
Решетки-дробилки диаметрами 100 и 200 мм применяют на подводящем трубопроводе. Решетки-дробилки диаметрами 400, 600 и 900 мм устанавливают по двум схемам: 1) на открытом са-
58
Глава 11. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.6. Схемы установки комбинированных решеток-дробилок марок РД-400. РД-600 и РД-900
мотечном канале в специальной камере (рис. II.6,а) с изливом сточной воды через специальный сифон в отводящий канал; 2) на открытом самотечном канале или за подводящим трубопроводом в специальной камере со свободным изливом сточной воды в приемный резервуар насосной станции (рис. 11.6,6).
§ 17. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРА И УДАЛЕНИЯ ОСАДКОВ И ПЛАВАЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ
При работе очистных сооружений канализации — песколовок, первичных и вторичных отстойников, нефтеловушек и т. д. происходит гравитационное разделение содержащихся в потоке воды взвешенных веществ. Частицы тяжелее воды оседают на дне сооружений, а плавающие вещества собираются на поверхности воды*.
Для нормальной работы очистных сооружений необходимо постоянно или периодически осуществлять следующие технологические операции: 1) сгребание осадка с площади дна сооружений к приямку; 2) сгребание плавающих веществ с поверхности воды к жиросборнику, к пеносборному лотку, нефтесборной трубе и т.п.; 3) удаление собранного осадка из приямка на обработку; 4) удаление собранных плавающих веществ на обработку.
* Исключение составляют флотаторы, где всплывают взвешенные вещества тяжелее воды, но имеющие гидравлическую крупность менее 0,01 мм/с.
§ 17. Оборудование для сбора н удаления осадков и плавающих веществ 59
Перечисленные операции должны осуществляться без отключения сооружений, так как одним из необходимых условий их эффективности является непрерывность работы. Кроме того, указанные операции весьма трудоемки и поэтому должны быть механизированы. z
Для сгребания осадка применяют скребковые механизмы, которые конструктивно различаются между собой в зависимости от формы, назначения и размеров сооружений, а также по типу привода.
Для сбора осадка в приямок, расположенный в начале очистных сооружений (по ходу очищаемой воды), или в два приямка, расположенные в начале и конце прямоугольных в плане сооружений, или в центральный приямок радиальных сооружений в основном используются: скребковые цепные механизмы; скребки-тележки с тяговым приводом; скребки-тележки с собственным приводом на ходовых колесах; вращающиеся скребковые устройства для сбора плавающих веществ с приводом на оси устройства. Возможно также гидромеханическое (направленными струями воды) сгребание осадка.
В некоторых случаях названные механизмы наряду со сгребанием осадка осуществляют сбор всплывающих загрязнений с поверхности жидкости.
Осадок из приямков песколовок удаляется гидроэлеваторами или плунжерными насосами.
Легкий (легкоподвижный) осадок из отстойников удаляется под действием гидростатического напора, возникающего вследствие разности уровней воды в очистном сооружении и приемной камере осадка. Для удаления тяжелого осадка из отстойников чаще всего применяют плунжерные насосы, подачу которых можно легко установить в соответствии с установившимся режимом эксплуатации отстойника.
Скребковый механизм (пескоскреб) с самоходной тележкой для прямоугольных песколовок (рис. II.7) сгребает осажденный в аэрируемых песколовках осадок в приемный приямок гидроэлеватора, с помощью которого этот осадок транспортируется по пульпопроводу на песковые площадки. Скребковая тележка подвешивается на монорельсе, по которому она может передвигаться с помощью канатной системы, приводимой в движение реверсивной фрикционной лебедкой привода. Собственно скребок состоит из трубчатой тяги и трапецеидального лемеха, установленного под углом 60° к горизонту и собирающего осадок в продольном лотке песколовки.
Пескоскреб работает следующим образом. В начале рабочего хода скребковая тележка находится в конце песколовки с опущенным на дно лотка скребком (положение /). При включении привода начинается рабочий ход скребковой тележки. При этом скребок заглубляется в толщу осадка на определенную глубину, переме-
60
Глава 11. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.7. Пескоскреб с самоходной тележкой для прямоугольных песколовок
1 — приводная станция; 2 — путевые выключатели; 3 — рычаг фиксатора; 4 — упор; 5 — фасонный диск барабана; 6 — скребковая тележка; 7—станция натяжения; в—противовес стопорного устройства; 9 — канат; 10 — телескопическое устройство скребка; 11—скребок; 12 — трапецеидальный лемех; 13—отклоняющий упор; 14 — гидроэлеватор; 15— гру« зовой трос тележки; 16 — монорельс
щая осадок к приямку гидроэлеватора. Шарнирная подвеска к корпусу тележки позволяет скребку совершать качательное движение, благодаря чему он может обходить неровности дна лотка и препятствия. В результате механизм предохраняется от перегрузок и поломок.
При достижении приямка гидроэлеватора скребок, наезжая на упор, укрепленный на продольных стенках песколовки, начинает подниматься в транспортное положение II; одновременно собранный осадок сбрасывается в приямок. При этом противовес стопорного устройства, вытягивая канаты, прокручивает барабан с фасонным диском. В конце подъема скребка рычаг круглых дисков встречает укрепленный на двутавре упор, который прокручивает круглые диски и вводит их в зацепление с одной из лунок фасонных дисков барабана, в результате чего достигается стопорение вала барабана. Одновременно с этим тележка наезжает на рычаг путевого переключателя, происходит реверс приводного механизма и тележка начинает обратный холостой ход. При этом скребок остается в подвешенном состоянии (положение //).
При достижении тележкой конечного положения холостого хода лемех скребка упирается в стенку песколовки. Тележка, продолжая двигаться, рычагом фиксатора наезжает на упор, выводя
§ 17. Оборудование для сбора и удаления осадков и плавающих веществ 61
его из зацепления с фасонным диском барабана. Расфиксация осуществляется без больших усилий благодаря наличию в скребке телескопического устройства, которое разгружает грузовой трос тележки при,упоре скребка в стену. В тот же момент срабатывают путевые выключатели, осуществляя реверс приводного механизма, и цикл повторяется.
Основные технические характеристики пескоскреба
для прямоугольных песколовок f
Производительность (расчетная), м’/ч ............................ 0.32
Скорость передвижения скребковой тележки, м/с....................0,1
Тяговое усилие, Н................................................. 10 800
Продолжительность, с: цикла .......................................................... 400
работы в смену................................................. 5400
Общая масса механизма, кг......................................... 4000
Устройство для гидромеханического удаления осадка из песколовок (рис. II.8) отличается простотой конструкции и эксплуатации. Вдоль песколовки по дну прокладывается труба, заглушенная в конце. По образующим трубы с шагом 400 мм приварены патрубки диаметром 25 мм с соплами под углом к горизонтальной и вертикальной плоскостям. При необходимости сбора осадка в приямок, расположенный, в начале песколовки, по трубе подается вода с определенным напором. В результате действия выходящих из патрубков струй и уклона дна песколовки осадок передвигается в приямок.
Скребковый механизм (илоскреб) с самоходной тележкой для прямоугольных первичных отстойников (рис. II.9) служит для сгребания осадка, выпадающего на дно отстойника, и для удаления плавающих на поверхности сточной воды веществ (жира).
Илоскреб представляет собой самоходную тележку 6 с установленными на ней механизмами 1 и 2 соответственно передвижения и подъема скребка. Скребковая тележка опирается на четыре металлических катка 5, два из которых являются ходовыми. Возвратно-поступательное движение тележки по рельсам 9, установленным на бетонных бортах отстойника, осуществляется с помощью механизма передвижения. Этот механизм, состоящий из электродвигателя и двух редукторов, передает крутящий момент на два ходовых колеса. Для ограничения движения тележки в приводе механизма передвижения предусмотрен колодочный тормоз.
При рабочем движении тележки, т. е. при сгребании осадка со дна отстойника в приямок, скребок опущен и перемещается по дну отстойника, опираясь на два катка 3. Когда скребок доходит до крайнего левого положения (до приямка), концевой выключатель, установленный на рельсах, отключает привод механизма передвижения тележки и включает механизмы подъема скребка и его движения в обратном направлении. При движении слева
62
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.8. Устройство для гидромеханического удаления осадка из песколовок
направо плавающие вещества сгребаются скребками к специально отводящему трубопроводу 8 в конце отстойника. Стойки скребка 4, выполненные из труб диаметром 100 мм, укреплены в шарнирах на раме скребковой тележки. Эти шарниры позволяют скребку отклоняться на определенный угол (до 10° по отношению к вертикальной оси в зависимости от неровностей дна отстойника). Переменный трехфазный ток к механизмам подается с помощью кабеля 7, подвешенного над отстойником.
Основные технические характеристики илоскреба с самоходной тележкой для прямоугольных первичных отстойников размером в плане 30X9 м (в осях)
Механизм передвижения тележки
Скорость передвижения тележки, м/с..................................0,031
Масса тележки (с балластом), т......................................6
Механизм передвижения скребка
Скорость подъема (опускания) скребка, м/с...........................0,082
Масса механизма скребка, т .........................................0,8
Скребковый механизм (илоскреб) с самоходной тележкой для прямоугольных вторичных отстойников. Вторичные отстойники отличаются от первичных тем, что в них для сбора ила имеются два приямка, расположенных в начале и в конце отстойника. По конструкции скребковые механизмы для первичных и вторичных отстойников аналогичны. Отличие состоит в отсутствии в оборудовании вторичных отстойников механизма для
§ 17, Оборудование для сбора и удаления осадков и плавающих веществ
63
64
Глава 11. Оборудование сооружений канализации
подъема скребка и устройства для сбора плавающих веществ. Стойки скребка для вторичного отстойника расположены вертикально, т. е. скребок выполнен симметрично для левого и правого хода, оба из которых являются рабочими.
§ 18. СКРЕБКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ СБОРА ОСАДКА
И ПЛАВАЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В РАДИАЛЬНЫХ ОТСТОЙНИКАХ
Илоскреб для радиального первичного отстойника (рис. II. 10 и табл. II. 2) предназначен для сгребания осадка, выпадающего на дно отстойника, к его центральному приямку и сбора плавающих на поверхности сточной воды веществ.
Таблица 11.2. Основные технические характеристики илоскребов
для радиальных первичных отстойников диаметром 18—40 м (см. рис. П.10)
Размер, мм Частота вращения илоскреба. об/ч Производительность по осадку. M»/(clO-’) Электродвигатель Общая масса, т
D Н dy мощность, кВт частота вращения —1 с
18 000 3400 700 2,3 2,9 3,6 5,3 6,6 8,3 0,8 23 5,4
24 000 3400 900 1.7 2,2 2,7 5,3 6,6 8,3 0,8 23 7
30 000 3400 1200 1,4 1,8 2,2 5,3 6,6 8,3 0,8 23 9
40 000 4000 1500 1,3 1,7 2 8,3 П.7 13,9 1,5 23 11
Скребковое крыло представляет собой пространственную ферму, имеющую треугольное поперечное сечение, со скребками, расположенными под углом 35° к направлению движения илоскреба. Последний имеет два скребковых крыла, которые с помощью стоек, тяг с винтовыми стяжками и трубчатых стержней подвешены к вращающейся платформе.
Платформа выполнена в виде сварной конструкции, на которой крепятся четыре катковых опоры с коническими катками и стакан для радиальной опоры. Помимо скребковых крыльев, к платформе подвешены направляющий цилиндр и ферма, несущая дополнительные скребки для прогребания осадка в центральном приямке. Вра-
§ 18. Скребковые механизмы для сбора осадка и плавающих веществ
65
Рис. 11.10. Илоскреб для радиального первичного отстойника /—скребковые крылья; 2 — платформа; 3 — кольцевой токоприемник; 4 — мост; 5 — подвод сточной жидкости; 6 — сток плавающих веществ в жиропровод: 7 — приводная тележка. 8 — направление вращения илоскреба
щение платформе передается от приводной тележки, установленной на конце моста, через расчалки.
Мост в виде сварной пространственной фермы прямоугольного поперечного сечения выполнен в основном из угловой стали. На внешнем конце моста установлена приводная тележка с одним ведущим обрезиненным колесом, движущимся по поверхности борта отстойника. Этим концом мост свободно опирается на платформу, что позволяет ему избегать неровностей на ходовой поверхности борта отстойника. Другим же концом мост упирается в стакан, укрепленный в центре платформы. По верху фермы моста устроен мостик для прохода к центральной опоре.
3 Зак. 167
66
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. II.I1. Илоскреб для радиальных первичных отстойников с водораспределительным водосборным вращающимся устройством
Приводная тележка состоит из следующих основных узлов: сварной рамы, электродвигателя, редуктора, пневмоколеса от автопогрузчика, двух пар зубчатых колес (одна является сменной). В разрабатываемых проектах илоскреба предусматриваются три пары сменных зубчатых колес соответственно трем заданным скоростям его движения. При привязке проекта к конкретным условиям могут быть выбраны необходимые скорости, которые указываются заводу-изготовителю при заказе соответствующей пары шестерен. Для подвода питания от неподвижного источника к электродвигателю, установленному на вращающемся мосту, пред
§ 18. Скребковые механизмы для сбора осадка и плавающих веществ
67
назначен кольцевой токоприемник, укрепленный на мосту ило-скреба над центральной опорой.
Плавающие на поверхности сточной воды вещества собираются с помощью полупогруженной доски, прикрепленной к мосту ило-скреба. ГТри вращении илоскреба эта доска «сгоняет» плавающие вещества к качающемуся бункеру, который затапливается под действием кулачка, укрепленного под вращающимся мостом. В этот момент происходит сбор плавающих веществ в жировую трубу отстойника.
Радиальные отстойники, скомпонованные, как правило, группами по четыре, выполняются в двух вариантах: 1) с самотечным выпуском осадка; 2) с откачкой плунжерными насосами, размещенными в специальной насосной станции.
Вращающееся водораспределительное и водосборное устройство с илоскребом для первичных отстойников. Основное отличие отстойников с вращающимися илоскребами и водораспределительными устройствами конструкции д-ра техн, наук И. В. Скирдова (рис. 11.11 и табл. II.3) от обычных радиальных первичных отстойников заключается в принципе распределения поступающей в отстойник воды и сбора осветленной воды. Принятая в описываемом отстойнике система водораспределения основана на равенстве противоположно направленных скоростей движения воды и вращения распределительных устройств (УВР), в связи с чем вода, по* ступившая в отстойник, отстаивается практически в статических условиях с наибольшим эффектом. Особенностью отстойников с УВР является возможность регулирования скорости движения воды в сооружении для создания оптимальных условий отстаивания. Применение специального электропривода для бесступенчатого регулирования частоты вращения электродвигателя в пределах 2,5—25 с-1 позволяет регулировать скорость вращения УВР в отстойнике в пределах 2—5 об/ч.
Таблица 11.3. Техническая характеристика илоскребов, для первичных отстойников с водораспределительным и водосборным вращающимся устройством (УВР) (см. рис. 11.11)
Размеры, мм Частота вращения УВР. об/ч Общая масса. •
D н Оу
18 000 2000 720 2—(Э 9,3
24 000 2000 1120 16,3
Основными узлами УВР являются водораспределительное и водосборное устройство с шарнирно-подвешенными скребками, центральная опора, приводная тележка, рама, кольцевой токоприемник, устройство для сбора плавающих веществ. 3* Зак. 167
68
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.12. Илосос для радиального вторичного отстойника
1— специальная вилка, удерживающая камеру от вертикальных перемещений; 2— вращающаяся камера; 3—центральная опора; 4 — кольцевой токоприемник; 5 — ферма моста;
б — привод; 7 — илоприемная труба; в —сосуны для ила; 9 — труба для отвода ила; 10 — направление вращения илососа
Сборно-распределительное устройство состоит из двух радиально расположенных затопленных лотков — водораспределительного 2 и водосборного /, подвешенных к плоской раме 15. Лотки разделены между собой стенкой 12. Водораспределительный лоток снизу ограничен щелевым днищем 14 и сбоку — струенаправляющими лопатками 10 обтекаемой формы. Лопатки подвешены к несущей конструкции таким образом, что могут перемещаться вдоль лотка и поворачиваться под любым углом. Водосборный лоток имеет водонепроницаемую водосливную стенку и днище.
Сточная вода поступает по трубопроводу 16 в центр отстойник?
§18. Скребковые механизмы для сбора осадка и плавающих веществ
69
6 и попадает в водораспределительный лоток 2 через четыре окна, откуда с помощью струенаправляющих лопаток 10 равномерно распределяется по всей зоне отстаивания.
Осветленная вода, поступающая в водосборный лоток /, направляется к центру отстойника и попадает в кольцевое пространство 3 между обечайками, откуда движется вниз в трубопровод 4 осветленной воды. Под распределительно-сборным устройством располагаются пять шарнирно-подвешенных скребков 9. Для изоляции осветленной воды от неочищенной между вращающимися и неподвижными частями предусмотрены воздушные затворы, в которые подается сжатый воздух 5.
Вращение УВР со скребками осуществляется приводной тележкой 8 с регулируемым электроприводом, представляющей собой сварную раму с ведущими обрезиненными спаренными колесами диаметром 630 мм и двумя дополнительными поддерживающими колесами. Тележка передвигается по бетонному борту отстойника. Кольцевой токоприемник 7 служит для подвода питания от неподвижного источника тока к подвижному электродвигателю приводной тележки. Плавающие на поверхности воды отстойника вещества собираются с помощью полупогруженного щита 13. При вращении УВР щит «сгоняет» плавающие вещества к периферии отстойника к устройству 11 для удаления их.
Илососы для радиальных вторичных отстойников предназначены для удаления активного ила, выпадающего на дно отстойника (рис. II. 12 и табл. II.4).
Таблица II.4. Техническая характеристика илососов для радиальных вторичных отстойников диаметром 18—40 м (см. рис. П.12)
Размеры, мм Частота вращения, илососа, об/ч Производительность по осадку, м*/с Электродвигатель Общая масса, т
D Н “у мощность, кВт частота вращения, с-1
18 000 3700 700 1,2; 2 0,06 0,8 7,7
24 000 3700 1200 1,2; 2 0,1 0,8 10
30 000 3700 1400 1; 2 0,18 0,8 22,7 14,7
40 000 4450 1400Х Х2200 1; 1 2,5 9; 0,37 1,5 20,5
Илосос представляет собой вращающийся механизм с сосунами и периферийным приводом. Поступление ила в сосуны и илоотво-дящую систему механизма происходит самотеком вследствие разности уровней жидкости в отстойнике и камере выпуска. Илопри-емная труба входит в состав пространственной фермы в качестве нижнего пояса.
Ферма моста, расположенная в отстойнике радиально, имеет на внешнем конце привод с ведущим обрезиненным колесом, движущимся по поверхности борта отстойника. Другой конец фермы
70
Глава II. Оборудование сооружений канализации
моста с помощью двойного шарнира соединен со шпилем, укрепленным на центральной опоре илососа. В шпиле смонтированы упорный и два радиальных шарикоподшипника, воспринимающих основные нагрузки при работе илососа. Через илоприемную трубу ил попадает в кольцевую камеру, откуда и отводится пз отстойника по трубе. Камера вращается вокруг центральной опоры на подшипниках и удерживается от вертикальных перемещений специальной вилкой, жестко связанной с илоприемной трубой. Вилка одновременно предохраняет ферму моста от бокового качания. Все сосуны расположены на одном крыле.
Конструкция приводной тележки и кольцевого токоприемника аналогична их конструкции у илоскреба.
§ 19. МЕХАНИЗМЫ И УСТРОЙСТВА
ДЛЯ НЕФТЕЛОВУШЕК И ФЛОТАТОРОВ
Скребковый цепной механизм для прямоугольных нефтеловушек и нефтеотделителей служит для сгребания осадка, выпадающего на дно сооружений, и сбора плавающих на поверхности сточной воды нефтепродуктов.
Скребковый механизм (рис. 11.13) для сооружения пролетом 6 м (в осях) состоит из следующих основных узлов: приводной станции 5, передающей вращательный момент через пластинчатороликовую цепь 4 на вал ведущих звездочек 2. На последних надеты две бесконечные тяговые цепи 9, между которыми закреплены деревянные скребки 6. Цепи направляются шестью консольными звездочками /, закрепленными на строительной конструкции нефтеловушек.
В промежутках между направляющими звездочками скребки (а с ними и цепь) опираются ца два швеллера 10, заделанных вдоль днища нефтеловушки, а вверху — на два уголка 7, закрепленных на кронштейнах 3. Растяжение цепей компенсируется натяжными устройствами 8 (винтовые домкраты), установленными на верхних направляющих звездочках. В начале и конце нефтеловушки устанавливаются нефтесборные трубы 11.
Техническая характеристика скребкового механизма для прямоугольных нефтеловушек и нефтеотделителей
Площадь, с которой удаляется осадок, м2................................. 156
Скорость движения скребков, мм/с . .................................... 7,3
Мощность электродвигателя, кВт . . ............................ 1,5
Частота вращения ведущего вала, об/ч..................................... 20
Частота вращения электродвигателя, с-1 16
Общее передаточное отношение........................................... 2800
Общая масса, т.......................................................... 4
Нефтесборная труба с ручным приводом (рис. 11.14) состоит из поворотной трубы 5 и колонки управления 1 со шпинделем 2. В поворотной трубе имеется продольная щель 4, которая при сборе нефтепродуктов или жировой пленки заглубляется под уровень жидко-
§ 19. Механизмы и устройства для нефтеловушек и флотаторов
11
Рис. 11.13. Скребковый цепной механизм для прямоугольных нефтеловушек нрттрпптярлителгй * *
72
Глава II. Оборудование сооружений канализации
сти до 50 мм. Труба поворачивается с помощью передвигающегося шпинделя колонки, соединенного на шарнире с ушком 3, приваренным к поворотной трубе 5. Во избежание попадания в трубу воды из нефтеловушки в ней предусмотрены сальники 6.
Описываемая поворотная труба предназначается для секций сооружений пролетом 6 м. Вертикальные размеры от оси трубы до верха колонки управления уточняются по месту.
Техническая характеристика нефтесборной трубы с ручным приводом
Условный проход, мм..........................................300
Угол поворота, град...........................................60
Время поворота, с............................................300
Усилие на маховике, Н............... ...................... 60
Масса, кг........................ ’........................ 430
Конструкция нефтесборной трубы с электроприводом аналогична конструкции таковой с ручным приводом. Отличие состоит лишь в том, что электропривод обеспечивает как дистанционное, так и местное управление трубой. В состав электропривода входят электродвигатель во взрывозащищенном исполнении, клеммная коробка с моментным выключателем, путевые выключатели для ав-
§ 19. Механизмы к устройства для нефтеловушек и флотаторов
73
Рис. 11.15. Устройство для водораспределения и сгребания пены во флотационных установках
/—подача воды на флотацию; // — отвод очищенной воды; /// — опорожнение и отвод осадка; IV — отвод пены; V — подача воды на пеногашение; отвод обратной воды
тематической остановки поворотной трубы в конечных и промежуточных положениях. В приводе предусмотрено также ручное управление, при котором электродвигатель автоматически отключается.
Устройство для водораспределения и сгребания пены во флотационных установок. Флотаторы (рис. 11.15 и табл. II.5), пред-
74
Глава II. Оборудование сооружений канализации
назначенные для доочистки нефтесодержащих сточных вод, оборудованы вращающимся водораспределительным устройством, служащим для равномерного распределения воды по площади флотационной камеры, механизмом для сгребания нефтесодержащей пены с поверхности воды во флотаторе в сборный лоток и указателем вращения водораспределителя.
Таблица 11.5. Техническая характеристика механизма для сгребания пены (см. рис. 11.15)
Произво-дител ь-вость флотатора . м*/с Размеры, мм Частота вращения пеносбор-ника. об/ч Электродвигатель Масса оборудования флотатора. т
D £>1 Dt dy мощность. кВт частота вращения, —1 с
0,08 7 200 9 000 4500 250 1,8
0,17 0,25 10 200 12 840 12 000 15 000 6000 7500 300 400 7,2 0,8 23 2,1 3
Вращающийся водораспределитель представляет собой выполненную из труб конструкцию, работающую по принципу сегнеро-ва колеса. Сточная вода по подводящей трубе 1 подается в корпус 14 водораспределителя и из него в восемь распределительных труб 11 со штуцерами 13. При истечении воды из штуцеров возникают реактивные силы, действующие на водораспределительные трубы, в результате чего последние вращаются вокруг оси корпуса на подшипнике скольжения 12 и равномерно распределяют воду по флотационной камере.
Механизм для сгребания пены состоит из следующих основных узлов: приводной станции, опорных подшипников, установленных в цилиндрическом корпусе 7, и лопастей 2. В приводную станцию входят электродвигатель 4 и два редуктора 5. Сварной каркас 3 привода устанавливается на обслуживающем мостике 6 флотатора и крепится к.нему с помощью шпилек.
Скребок 2 состоит из четырех лопастей из угловой стали, укрепленных на нижнем фланце 8 вертикального вала. К лопастям с помощью планок и болтов прикреплены гибкие резиновые полосы для сгребания пены. В лотке 9, куда сгребается пена, укладываются перфорированный трубопровод для подачи воды на пеногашение и трубопровод для отвода воды.
Указатель вращения 10 водораспределителя контролирует вращение водораспределительных труб. Устройство имеет специальный гибкий вал, один конец которого соединен с крышкой корпуса вращающегося водораспределителя, а другой со стрелкой, выведенной над поверхностью воды и укрепленной на неподвижном пеносборном лотке. Все оборудование флотатора предусматривается во взрывобезопасном исполнении.
§ 20. Оборудование биологических фильтров
75
§ 20. ОБОРУДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ
Оборудование биофильтров обеспечивает равномерное распределение сточной воды по поверхности загрузки. Разработаны и конструкции биофильтров с погружной загрузкой (дисковые).
В некоторых фильтрах доочистки (глубокой очистки) биологически очищенных сточных вод требуется промывка поверхности, для чего предусматриваются специальные механизмы.
Перед подачей воды на фильтры для задержания крупных взвешенных веществ из сточных вод устанавливаются барабанные сетки (БС) (см. гл. 2), однако при этом пропускная способность фильтров уменьшается на 40—50%. В некоторых случаях барабанные сетки и микрофильтры могут применяться в качестве самостоятельных сооружений для механической очистки различных видов сточных вод. Пропускная способность их в этих случаях рекомендуется научно-исследовательскими организациями.
Разбрызгиватель (рис. 11.16) предназначен для периодической подачи сточных вод на поверхность загрузки биологического фильтра в спринклерных системах (неподвижные устройства). Периодичность орошения обеспечивается дозирующим баком. Разбрызгиватели (спринклеры) равномерно размещаются на поверхности биофильтра. Корпус 1 разбрызгивателя, изготовляемый, как правило, из пластмасс, навинчивается на патрубок распределительной системы. К корпусу с помощью скобы 3 крепится отражательный конус 2. Высота установки конуса над отверстием (соплом) может изменяться передвижением его по резьбе, нарезанной на скобе.
В зависимости от напора воды перед разбрызгивателем могут быть изменены ее расход и радиус разбрызгивания. Так, при изменении напора от 0,5 до 1,5 м расход через одно сопло изменяется от 2,2 до 5,3 л/с, радиус разбрызгивания — от 1 до 2 м. Радиусы разбрызгивания R должны перекрываться, в связи с чем расстояния между ними должны быть равны 1,73/?, а между рядами — 1,5/?.
Реактивный ороситель. Наиболее широкое распространение среди подвижных распределителей сточной воды на биофильтрах получили реактивные оросители (рис. II. 17,а). Работает реактивный ороситель следующим образом.
Вода из распределительной камеры поступает в стояк (колонну) (см. рис. II. 17,6), установленный на шариковых подшипниках, благодаря чему он может свободно вращаться вокруг вертикальной оси. К стояку присоединены две (четыре) консольные горизонтальные трубы с отверстиями. Под действием определенного напора вода, поступившая через центральную часть стояка в трубы, выходит из отверстий, расположенных в их боковой стороне, и под влиянием реактивных сил. возникающих при выходе струи, вращает распределитель в противоположную сторону. Отверстия диа-
76
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.16. Разбрызгиватель для биофильтра
Рис. 11.17. Реактивный ороситель
а — общий вид. б — стояк оросителя; / — колонка; 2 — вращающиеся плечи (радиальные трубы); 3—кожухи; 4 — верхняя головка с подшипником; 5 — тягк С карабинами
метром 10—15 мм располагаются с переменным шагом: к центру — реже, к периферии — чаще, в результате чего обеспечивается равномерное орошение поверхности биофильтра, круглого в плане.
Достоинством реактивного оросителя является сравнительно небольшой напор, необходимый для приведения его во вращение, например ороситель диаметром 10—40 м вращается от напора 0,2—1 м. К его недостаткам относится возможность засорения отверстий и как следствие неравномерное орошение биофильтра. При сильном противоположно направленном ветре ороситель может временно останавливаться.
Число отверстий tn на плече оросителя определяется по формуле
где d и £>ор — диаметр, мм, соответственно отверстия и оросителя.
Расстояние и, м, любого отверстия от оси оросителя равно
*7 = Яор V” i/m, (П.2)
где /?Ор — радиус оросителя, м; i — порядковый номер отверстия от оси оросителя.
Число оборотов оросителя л, с-1, может быть определено по формуле
§ 21. Оборудование аэротенков
77
Рис. 11.18. Схема дискового биофильтра
п = 34,78q- IGe/md2 Dop, (II.3)
где q — расчетный расход, л/с.
Дисковый биофильтр. Модификацией конструкций биофильтров является дисковый (погружной) биофильтр (рис. II.8), представляющий собой набор дисков 1, насаженных на одну ось — вал 2 параллельно один другому и погруженных в ванну 5 со сточной водой почти до оси. Диски приводятся во вращение электродвигателем с редуктором 3. Расстояние между плоскостями дисков 15—20 мм. Сточная вода подается на очистку через лоток 4, очищенная отводится через водослив 6 в отводящий лоток 7.
На поверхности дисков развивается биологическая пленка, получающая органические вещества сточных вод при прохождении диска в сточной воде и кислород воздуха — при прохождении им верхней зоны.
Поток очищаемой воды может двигаться как поперек лотка (вдоль плоскостей дисков), так и последовательно через весь набор дисков.
Диски выполняют из различных .материалов — пластмасс, металла. Их изготовляют на заводе и поставляют на место эксплуатации.
§ 21. ОБОРУДОВАНИЕ АЭРОТЕНКОВ
Основными сооружениями для биологической очистки сточных вод являются аэротенки. Оборудование аэротенков представляет собой, как правило, устройства для подачи и распределения воздуха в иловую смесь, осуществляющие насыщение ее кислородом,
78
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.19. Аэрационная решетка
необходимым для жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Одновременно эти устройства должны обеспечить поддержание хлопьев активного ила во взвешенном состоянии в сточной воде и не допускать их оседания на дно сооружения.
Аэрационная решетка (рис. 11.19) представляет собой конструкцию, собранную из дырчатых или пористых трубок 4, укрепленных (сваркой или на резьбе) на коллекторе 5. Сжатый воздух от воздуходувки или вентилятора подводится по стояку 3, являющемуся одновременно опорной конструкцией. Стояк присоединен
к воздуховоду / фланцевым соединением, a ib наиболее совершенных конструкциях — шарнирным соединением 2, что позволяет
извлекать аэратор из воды. Дырчатые трубы изготовляют, как правило, из пластмассовых (полиэтиленовых) труб.
Механические аэраторы обеспечивают интенсивный массооб-
мен жидкости с воздухом и растворение содержащегося в нем кислорода. В конструктивном отношении механические аэраторы весьма разнообразны, но принцип действия их одинаков: вовлечение воздуха непосредственно из атмосферы вращающимися частями (ротором) и перемешивание его с жидкостью.
В зависимости от расположения оси вращения ротора механические аэраторы делятся на горизонтальные (щеточные, клеточные и т. п.) и вертикальные (турбинные, поверхностные, им-пеллерные и т.п.). Разновидностью вертикального аэратора является пневмомеханический двухрядный с подачей сжатого воздуха от воздуходувки 'под нижний ротор, 'который обеспечивает диспергирование воздуха <в жидкости. Верхний ротор захватывает воздух из атмосферы.
Наиболее широкое применение получили аэраторы поверхностного типа с вертикальной осью вращения ротора, особенностями которых являются незначительное погружение в жидкость и непосредственная связь с воздухом атмосферы.
Разработан отраслевой стандарт «Аэраторы механические для очистки сточных вод». Стандарт устанавливает следующие типы аэраторов: пневмомеханический (ПМ), «механический поверхностный (МП), «механический всасывающий (МВ) и механическое перемешивающее устройство (МПУ).
Аэраторы ПМ и МП предназначены для установки в аэротенках и других биоокислигелях, аэратор МВ — в аэрируемых пру
$21. Оборудование аэротенков
79
дах, МПУ —в аэрируемых прудах в сочетании с аэратором МВ для предотвращения осаждения взвешенных частиц и выравнивания концентрации растворенного кислорода.
Механические аэраторы устанавливаются стационарно на сооружении (например, в аэротенках) или на понтонах (в прудах, реках). С целью увеличения зоны их действия по перемешиванию разработаны экспериментальные конструкции передвигающихся механических аэраторов, в частности -планетарный аэратор.
Основными параметрами механических аэраторов являются массовая производительность по кислороду и зона действия . по перемешиванию. Последний параметр в соответствии с минимальной донной скоростью v, м/с, определяется по формуле
1.14D1,9№'2 (Яп + Л)0,5 п0,17 ....
’----------------------------- <IL4)
где D— диаметр ротора, м; N— частота вращения ротора, с-1; На— глубина погружения лопасти в воду, м; Л — высота лопасти ротора, м; п — число лопастей; Н — глубина воды в аэротенке, м; В — ширина зоны, обслуживаемой аэратором, м.
Минимальная донная скорость в сооружениях с активным илом принимается 0,2 м/с.
Одним из основных показателей эффективности работы механического аэратора является количество подаваемого кислорода в килограммах на 1 кВт-ч расходуемой электроэнергии. Для наиболее рациональных конструкций этот показатель достигает 2—2,7 кг/кВт-ч.
Применение в аэротенках механических аэраторов имеет ряд положительных сторон: экономятся затраты электроэнергии на 1кг снятого ВПК, отпадает необходимость ib строительстве здания воздуходувной станции, прокладке сети стальных воздуховодов, фильтросных труб или пластин.
Некоторые конструкции механических аэраторов позволяют изменять их технологические параметры, в частности количество подаваемого кислорода и потребляемую мощность. Это осуществляется изменением либо частоты вращения ротора, либо глубины погружения рабочего колеса. Эти операции могут быть автоматизированы по показаниям концентрации растворенного кислорода в аэротенке.
При эксплуатации оборудования на открытом воздухе, особенно 'в зимних условиях, имеются определенные трудности: сложность монтажа и демонтажа аэраторов, недостаточная надежность электродвигателей и редукторов.
Механические аэраторы в емкостных сооружениях (аэротенках, окситенках, аэроакселаторах, камерах аэрации и т. п.) устанавливаются на специальных опорных конструкциях (рамах, мостиках, колоннах), а в' прудах, водоемах и т. п. — на понтонах, закрепляемых якорями или анкерами ко дну или оттяжками к береговым устоям и сваям.
80
Глава 11. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.20. Механический аэратор типа МП
Для монтажа и демонтажа аэраторов при их ремонте либо предусматриваются специальные устройства (грузоподъемные эстакады, монорельсы и т. п.), либо обеспечивается возможность обслуживания их передвижными грузоподъемными механизмами (автомобильными кранами, автопогрузчиками и т. п).
Для профилактических осмотров и текущего обслуживания (смазки, чистки) к каждому механическому аэратору предусматривается подход по мостикам и площадкам. К плавающим аэраторам в прудах предусматривается возможность причаливания плавсредств (лодок, катеров), а также возможность буксирования их и вытаскивания на берег (причал).
Механический аэратор типа МП (рис. 11.20) состоит из вертикаль
ного электропривода, сблокированного с редуктором 1 и установленного на стойке 2, к которому через муфту 3 присоединен вал 5, поддерживаемый направляющими опорами 4. К нижнему концу вала прикреплен ротор — рабочее колесо с лопатками 6. Стойка крепится к раме 7, устанавливаемой на мостике 8 обслуживаемого сооружения (аэротенка, окситенка и т. п.).
Отраслевым стандартом предусмотрено три типоразмера аэраторов МП в зависимости от диаметра ротора — 1,25; 1,5 и 2 м. Мощность электроприводов соответственно составляет 7,5; 13 и 37 кВт, массовая производительность по кислороду—11, 15 и 50 кг/ч, частота вращения ротора—0,82 с“*.
В обозначении аэратора указываются его тип, мощность электропривода и диаметр ротора, например МШЗ-1,5.
Пневмомеханические аэраторы. Пневмомеханический аэратор типа ПМ (рис. 11.21) состоит из электропривода с редуктором /, установленного на стойке 2 и соединенного через шарнирную муфту 4 с 'вертикальным валом 6, имеющим опору 7 в днище сооружения. На валу укреплены две мешалки: верхняя 5 и нижняя 8. Под нижней мешалкой устанавливается барботер 9, укрепляемый на ^опорах 10 в днище аэротенка //, к которому подводится сжатый воздух 12 от воздуходувки. Аэратор устанавливается на раме, прикрепляемой к мостику 3 на сооружении (аэротенке 13).
Выпускается три типоразмера аэраторов ПМ с диаметрами мешалок (роторов) 0,9; 1,03 и 1,12 м мощностью соответственно 22, 55 и 75 кВт и массовой производительностью по кислороду
§ 22. Оборудование биологических прудов и фильтров доочистки
81
Рис. 11.21. Пневматический аэратор типа ПМ
циркуляционные окислительные
54, 130 и 190 кг/ч при частоте вращения ротора 2,17 с-1. Глубина воды в аэротенке до 5 м.
В обозначении аэратора указываются его тип, мощность электропривода и диаметр ротора, например ПМ55-1,03.
Аэраторы роторные неподвижные (рис. 11.22) применяются для подачи воздуха в каналы. Аэраторы такого типа
могут применяться также и в аэротенках.
Ротор 1 таких аэраторов расположен горизонтально и крепится на стенках сооружения в опорных подшипниках 5 и 6. Лопатки 2, погружаясь в жидкость при вращении ротора, обеспечивают интенсивное перемешивание сточной воды с активным илом и воздухом, вовлекаемым из атмосферы. Ротор вращается с помощью привода, состоящего из электродвигателя 4 с редуктором 3. Диаметр ротора таких аэраторов доходит до 1000 мм, глубина погружения лопаток в воду — до 300 мм, длина ротора — до 2,5—3 м, а с промежуточным подшипником до 6 м. Частота вращения ротора до 3,33 сг1. Форма и конструкция лопаток могут быть различными — стержни, уголки, гибкие прутья и т. п.
§ 22. ОБОРУДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДОВ
И ФИЛЬТРОВ доочистки
Для подачи кислорода в биологические пруды с искусственной аэрацией наиболее широко применяются механические аэраторы различных типов.
Оборудование биологических прудов. Механические аэраторы типа МВ (рис. 11.23) конструктивно аналогичны аэраторам типа МП. Электропривод 1 через редуктор 2 и муфту 3 передает вращение валу 5, на котором закреплены ротор (турбина) 13 и лопастная мешалка 12, обеспечивающая большую зону действия по
82
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.23. Механический аэратор типа МВ
перемешиванию. Аэратор устанавливается на мостике 6. смонтированном на понтоне 7, обеспечивающем необходимую плавучесть установки. По периметру мостика предусмотрено ограждение 4. Понтон крепится ко дну пруда И якорями или анкерами 10 на растяжках 9. Во избежание повреждения ротора при снижении уровня воды в пруду установка оборудована опорами 8. Электрокабель для 'питания электропривода прокладывается по дну пруда и присоединяется через муфту 14. Во избежание размыва днища пруда в месте установки аэратора предусматривается крепление дна каменной наброской .или бетонными плитами.
Разработаны два типоразмера таких аэраторов с мощностью привода 22 и 55 кВт и диаметром ротора 0,9 и 1,2 м. Их массовая 'производительность по кислороду составляет соответственно 43 и 112 кг/ч при частоте вращения ротора 2,83 с-1. В обозначении аэратора указываются его тип, мощность электропривода и диаметр ротора, например МВ22-0,9.
Отличительной чертой планетарного аэратора (рис. 11.24) яв-
§ 22. Оборудование биологических прудов и фильтров доочистки
83
Рис. 11.24. Планетарный аэратор
а — в рабочем положении; б — при опорожненном пруде
ляется большая зона действия, обеспечиваемая вращением собственно аэратора 1 вокруг неподвижной оси вследствие реактивного момента, создаваемого вращением ротора. Конструкция планетарного аэратора аналогична конструкции аэратора типа МП.
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.25. Механизм для рыхления верхних слоев загрузки песчаных фильтров
Планетарный аэратор размещен на трех понтонах 3. Питание электродвигателя осуществляется через токосъемник 10, расположенный на центральной опоре 12, *и электрокабель 9. Площадка 7, на которой размещен аэратор с приводом 5, шарниром 6 соединена дышлом 8 с центральным подшипником 11. Глубина /погружения ротора регулируется путем подбора массы балластных грузов 4. При опорожнении пруда понтоны встают на дно опоры 2. Для подъема на площадку к токосъемнику предусмотрена лестница 13.
Оборудование фильтров. Механизм для рыхления верхних слоев песчаных фильтров (рис. II.25) представляет собой сварную металическую конструкцию 1, которая передвигается на двух парах 'колес 6— ведущих и ведомых над загрузкой фильтра 8 по направляющим балкам (рельсам) 5 электрическим приводом 2. К дырчатым трубам 3 по резиновым гофрированным шлангам 7 от разводящего трубопровода, лежащего вдоль фильтров, подводится вода под давлением 0,5—0,6 МПа. Выходя из отверстий дырчатых труб с большой скоростью, вода разрушает поверхностную пленку на загрузке и взрыхляет верхний слой песка.
Механизм включается автоматически при выводе фильтра на промывку. Поверхностная промывка является первой ее стадией.
§ 23. ОБОРУДОВАНИЕ МЕТАНТЕНКОВ
Процесс обработки осадков, образующихся при очистке воды и сточных вод, имеет важное значение и занимает особое место в технологии водоснабжения и канализации. Этот процесс связан с техническими и экономическими проблемами, а также с проблемами охраны окружающей среды.
В большинстве случаев для обезвоживания, сушки и уничтожения (сжигания) осадков применяется оборудование или общего назначения или из других отраслей промышленности. Поэтому возникает необходимость разрабатывать и налаживать выпуск
§ 23. Оборудование метантенков
85
оборудования, предназн а ценного для конкретных целей водоснабжения и канализации (вакуум-фильтры со сходящим полотном, центрифуги с удлиненным ротором, сушилки со встречными струями— СВС и др.). В ряде случаев оборудование является нестандарти-зированным' и изготовляется по чертежам на местах.
Метантенк представляет собой герметичный железобетонный или стальной резервуар, в 'котором происходит обработка органических осадков с помощью анаэробных микроорганизмов (рис. 11.26). Технология обработки осадка в метантенках требует его подогрева до определенной температуры в зависимости от режима сбраживания, периодического 'перемешивания всей массы осадка, находящегося в нем, и удаления образующегося в процессе сбраживания газа — метана, являющегося горючим и взрывоопасным.
Осадок в метантанках может нагреваться в теплообменниках различных конструкций и с помощью змеевиков с теплоносителем (горячей водой, паром), размещаемым в резервуаре метантенка. Однако эти способы не получили широкого распространения из-за быстрого зарастания труб теплообменников и змеевиков осадком, образования корки и 'Снижения теплопередачи. В настоящее время в основном применяется подогрев осадка в метантенках острым паром, подаваемым в массу бродящего осадка через специальные инжекторы (рис. II. 27), представляющие собой газоструйный насос, в котором рабочая среда — пар с давлением 0,4 МПа подается в паровую головку 3. В сужающемся сопле 4 потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую, обеспечивающую вследствие большой скорости выхода подсос (инжекцию) осадка из метантенка в камеру смешения 5. Смесь .пара с осадком разгоняется в конфузоре 6 и горловине 7, а затем через диффузор 8 подается обратно в метантенк, осуществляя при этом как подогрев, так и перемешивание массы осадка в метантенке.
Регулирование подачи пара в инжектор предусмотрено конической иглой 3, управляемой электроприводом 1 через упругую муфту 2. Управление может быть автоматизировано в зависимости от температуры осадка в метантенке.
Одной из важнейших деталей конструкции метантенка является газовый колпак (рис. 11.28), расположенный в верхней части резервуара. Закладными деталями 1 колпак герметично крепится к горловине. Над ним установлено два стояка 3 с перемычкой 4 между ними, служащей для соединения стояков, а при наличии мешалки 2 к ней крепится блок 5 для ее монтажа и демонтажа. Собранный газ — метан отводится из верхней части стояков трубой газоотвода 10.
В газовом колпаке смонтированы устройство 6 для автоматического снижения давления и устройство 7 для сигнализации о повышении газа 'в метантенке ъыше 0,2 кПа. Сигнал передается диспетчеру очистки сооружений.
Устройство для автоматического снижения давления (рис. 11.29)
86
Глава 11. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.26. Общий вид метантенка с мешалкой
1— рама из швеллеров для подъема мешалки; 2— электромотор; 3 — мешалка пропеллер-» ная (d=750 мм); 4 — лазовый люк (d=1000 мм); 5 н 6 — осадок соответственно сброженный и сырой
Рис. JI.27. Инжекторный подогреватель осадка
$ 23. Оборудование метантенков
87
Рис. 11.28. Газовый колпак
Рис. 11.29. Устройство для автоматического снижения давления газа в метантенке
обеспечивает стравливание газа в атмосферу при превышении давления выше 0,2 кПа.
Принцип работы устройства основан на поддержании заданного максимального давления гидравлическим затвором высотой 200 мм, расположенным в ковше 2. При повышении давления в газовом колпаке (вследствие снижения газоотвода или засорения сети) вода из ковша и патрубка 1 поднимается до расширенной камеры 3, при этом слой воды уменьшается, газ прорывает его и выходит в атмосферу через трубу 4 и кодпак 5. При снижении давления вода из камеры 3 сольется вниз в ковш и гидравлический затвор автоматически восстановится. Для добавления воды в ковш в случае выноса части ее газом предусмотрен подвод тех
88
Глава II. Оборудование сооружений канализации
нического водопровода 6. Для осмотра устройства имеется люк 7. Принудительное стравливание газа или очистка днища ковша от прилипших частиц осадка, выносимых газом, могут быть выполнены поворотом рукоятки 8.
Перемешивание сбраживаемого осадка в метантенке необходимо для создания равномерного температурного режима во всем объеме, предотвращения образования корки на поверхности осадка и улучшения газовыделения.
В метантенках малой и средней вместимости (диаметром до 17,5 м) -перемешивание^ производится насосами, подающими осадок в метантенк путем периодической (2—3 раза в сутки) перекачки всего объема осадка с забором его из нижней зоны и подачей в верхнюю.
В метантенках большой вместимости предусматривается установка специальных пропеллерных мешалок (см. рис. 11.28, поз. 2). Рабочее колесо мешалки крепится центрирующим кольцом 9 в напорной трубе 8, установленной на четырех подкосах на днище резервуара метантенка. Привод колеса мешалки осуществляется от взрывобезопасного вертикального электродвигателя через клиноременную передачу и вал. Колесо работает как насос, забирая осадок из верхней части мешалки (горловины), одновременно предотвращая образование корки и выбрасывая его внизу напорной трубы, при этом создается циркуляционный поток для перемешивания содержимого. Одновременно через специальные трубки происходит подсос газа — метана из газового колпака и смешивание его с осадком, что улучшает газовыделение.
Расчет производительности пропеллерной мешалки заключается в определении мощности электропривода и геометрических размеров винта. Расчетную производительность мешалки q, л/с, определяют исходя из необходимого времени перемешивания всего объема осадка t, находящегося в метантенке:
9 = №/3600/, (II.5)
где t принимается от 2 до 4 ч.
Необходимая частота вращения мешалки п, с-1, составит:
п = 0,8 9/60 d2 h cos Ф2, (II.6)
где d — диаметр винта, м; Л —шаг винта, равный nd tg ф; ф—угол наклона лопасти винта, град.
Мощность /V, кВт, потребляемая мешалкой
= 9/7/102 ц, (П.7)
где /у — полный напор мешалки, м (принимается до 1 м); г)-^КПД, рав-
ный 0,8.
При подборе электродвигателя необходимо учитывать КПД редуктора и коэффициент запаса, равный 1,2—1,3.
$ 24. Оборудование для механического обезвоживания осадка
89
§ 24. ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОГО
ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОСАДКА
Интенсификация процесса обезвоживания осадка и шламов как канализационных, так и во
Рис. 11.30. Схема работы вакуум-фильтра
допроводных очистных сооружений представляет собой одну из сложнейших и важных проблем. Осадки, обезвоженные механическим способом, более транспортабельны и более безопасны в санитарно-гигиеническом отношении, чем осадки обезвоженные естественным методом (на иловых площадках). Кроме того, при механическом обезвоживании значительно сокращаются занимаемые иловыми площадками дефицитные земельные территории. Процесс механического обезвоживания осадка может быть полностью механизирован и автоматизиро
ван, при этом появляется возможность регулирования степени снижения влажности осадка.
При решении задач механического обезвоживания осадка используются методы вакуумной или напорной фильтрации через пористые или тканые материалы, а также центробежные силы или вибрация. Методы и оборудование для механического обезвожива-осадков постоянно совершенствуются и развиваются. Ведутся опыты по применению дисковых, листовых, камерных, акустических (вибрационных) и других видов фильтров.
Вакуум-фильтры. Вакуум-фильтрация основана на удалении воды из слоя осадка, расположенного на мелкоячеистой сетке (ткани) под действием вакуума, создаваемого на противоположной стороне этой сетки. Схема работы барабанного вакуум-фильтра типа БОУ представлена на рис. 11.30,а, на рис. 11.30,6 показана схема работы такого же фильтра, но со сходящим полотном (типа БСхОУ). Фильтры типа БСхОУ наиболее часто применяются при обезвоживании канализационных осадков со значительным количеством
мелкодисперсных и коллоидных частиц, плохо отделяющихся от фильтровальной ткани.
Внутренняя полость барабана вакуум-фильтра, герметично закрытого с торцов, разделена на отсеки, сообщающиеся с распределительной коробкой, расположенной на оси барабана. Через распределительную коробку обеспечивается соответствующий режим внутри отсеков барабана: в зоне /, проходящей через корыто с жидким осадком, происходит налипание осадка на фильтровальную ткань (в зоне вакуум-насосом создается давление ниже атмосферного); в зоне // продолжает поддерживаться вакуум и происходит сушка — фильтрация воды из осадка через ткань; в зону IV подается сжатый воздух, в результате чего происходит отдувка подсушенного осадка от фильтровальной ткани, в этой же
90
Глава 11. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.31. Общий
вид барабанного
Рис. 11.32. Вакуум-фильтр типа БОУ (вид сбоку)
1—распределительная головка; 2 — подача сжатого воздуха; 3 — барабан; 4 — нож для съема кека; 5'-перелив из корыта; 6—под* водка вакуума и отвод фильтрата; 7 —корыто; 8— привод барабана; 9— привод мешалки; 10— перегородки; 11— промывное устрой-
ство
вакуум-фильтра
Рис. 11.33. Вакуум-фильтр со сходящим полотном типа БсхОУ
1 — привод; 2 — перфорированное сито; 3 — мешалка; 4 — распределительная головка; 5 — вакуумная линия; 6 — сливной патрубок; 7 — корыто; 8 — барабан; 9 — фильтровальная ткань; 10 — устройство для съема осадка; // — подача сжатого воздуха; /2—подача промывной воды; 13 — подача ингибированной соляной кислоты: 14 — отвод промывочных растворов; 15 — перелив; 16 — привод мешал-
ки
зоне производится съем обезвоженного осадка (кека) специальным ножом. В схеме работы вакуум-фильтра со сходящим полотном после прохождения зоны // фильтровальная ткань с обезвоженным осадком отводится с поверхности барабана системой роликов, в один из которых (разгрузочный) подается сжатый воздух, кек срезается ножом, ткань промывается (регенерируется) водой и ингибированной соляной кислотой (периодически) и возвращается на барабан. Зоны III являются промежуточными (мертвыми).
Общий вид барабанного вакуум-фильтра показан на рис. 11.31. Площадь поверхности фильтрации таких вакуум-фильтров равна
§ 24. Оборудование для механического обезвоживания осадка
91
Рис. П.34. Узел регенерации фильтровальной ткани вакуум-фильтра типа БсхОУ
Рис. 11.35. Ленточный вакуум-фильтр
5, 10, 20 и 40 м2. В корыте вакуум-фильтров устанавливается мешалка с самостоятельным приводом для предупреждения расслоения обезвоживаемого осадка.
Схема вакуум-фильтра БОУ-40 показана на рис. 11.32, а вакуум-фильтра со сходящим полотном — на рис. 11.33.
Устройство узла регенерации вакуум-фильтра со сходящим полотном видно из рис. 11.34. Фильтровальная ткань 2 со слоем обезвоженного осадка (кека) сходит с барабана 1 и попадает на отдувочно-разгрузочный ролик 4, внутрь которого через воздуховод 5 подается сжатый воздух. Ножом 6 кек срезается с полотна и сбрасывается на ленту транспортера. Фильтровальная ткань системой роликов (натяжного 10 и
возвратного 3) возвращается на барабан, но предварительно она промывается водой, подаваемой через насадки 9, 12 и щелевую трубу 11, прочищается щетками 7. Промывная вода собирается в желоб 8, откуда сливается через патрубки с вентилем. Периодиче-
ски вместо воды в промывное устройство подается ингибирован-
ная соляная кислота.
Разновидностью вакуум-фильтров является ленточный (рис. II. 35). Резино-тканевая дренажная лента 11 с нарезанными в ней дренажными пазами и отверстиями для отвода фильтрата надета на натяжной и приводной барабаны 3 и ролики 2. Дренажная лента движется по вакуумному столу 5, соединенному с вакуумной системой через камеры и сборный коллектор фильтрата 7. Фильтровальное полотно 1 при прохождении зоны фильтрования соприкасается с дренажной лентой, жидкость из находящегося на ней
92
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Гнс. 11.37. Листовой фильтр типа ЛВЛВ-20
Рис. 11.36. Схема устройства ресивера (ловушки)
1 — разделяющая перегородка; 2 — люк-лаз; 3 — опорные лапы; 4 и 5 — патрубки для подачи фильтрата и воздуха; 5 и 6 — патрубки для отвора воздуха и фильтрата; зоны: /— разделяющая; // — очищающая; /// — сбора фильтрата
осадка отсасывается и отводится через вакуумную систему. Обезвоженный осадок 6 срезается ножом 8 при сходе с натяжного барабана. Полотно далее через поддерживающие рамки проходит через бункер 9, где промывается водой через промывные трубы 10 и возвращается на дренажную ленту, загружается обезвоживаемым осадком через лоток 4 и вновь поступает в зону фильтрования.
Площадь поверхности таких фильтров 1,6—20 м2. Пропускная способность вакуум-фильтров выражается в килограммах сухого вещества осадка на 1 м2 в час и зависит от свойств осадка, основным из которых является удельное сопротивление. Так, сброженный осадок имеет в 5—10 раз более высокое удельное сопротивление, чем сырой. Для снижения удельного сопротивления осадка применяется его коагуляция (кондиционирование) путем добавки в него хлорного железа и извести. Обезвоженный вакуум-фильтрацией осадок имеет влажность 75—80%, его внешний вид напоминает влажную землю.
§ 24. Оборудование для механического обезвоживания осадка
93
Как указывалось выше, фильтрат отбирается вакуум-насосом совместно с отсасываемым воздухом и собирается в ресивере, откуда откачивается насосом или сбрасывается самотеком на очистные сооружения. При применении сухих вакуум-насосов или обработке агрессивных осадков на вакуумной линии устанавливается ловушка.
Конструкция ресивера и ловушки (рис. 11.36) одинакова, но ловушка принимается на типоразмер по объему меньше. При откачке фильтрата центробежным насосом высота установки ресивера-ловушки h\, м, от дна до оси насоса может быть определена по формуле
hi — p — + d+ 1, (П.8)
где р—максимальный рабочий вакуум, кПа; h — высота всасывания насоса, м; б — потери напора во всасывающем трубопроводе, кПа; / — запас высоты, м. При отводе фильтрата самотеком высота &2» м, от дна ловушки до уровня воды в баке-сборнике находится по формуле
Л4 = р + б+1. (II.9)
Величина вакуума рекомендуется в пределах 40—67 кПа; давление воздуха на отдуве — 2—3 кПа.
Фильтры ЛВАв и ДД20 являются разновидностью напорных фильтров, удаляющих воду из осадка не под действием вакуума, а под действием избыточного давления.
Рис. 11.38. Дисковый фильтр типа ДД'20
Рис. 11.39. Схема работы осадительной центрифуги
Фильтр Л В Ав (листовой вертикальный автоматизированный с вибровыгрузкой осадка) (рис. 11.37) представляет собой корпус 7, внутри которого размещены пакеты фильтровальных элементов (листов) 8 в виде стальных плоских коробок с перфорированными боковыми поверхностями, обтянутых фильтровальной тканью. Листы подвешены к траверсе с виброударным устройством 3. Для
94
Глава II. Оборудование сооружений канализации
возможности подогрева или поддержания необходимой температуры внутри фильтр снабжен паровой рубашкой 7, которая при обработке осадка сточных вод. как правило, не используется.
Схема работы фильтра такова: осадок, подлежащий обезвоживанию, подается внутрь корпуса фильтра насосом через штуцер 9, при этом через штуцер 5 из него выходит вытесняемый воздух. Фильтрат, начинающий отделяться через фильтровальные листы, отводится через коллектор 2 и штуцер 6. По окончании подачи осадка (по времени) в фильтр через штуцер 4 вводится сжатый воздух или пар для просушки осадка. Под его давлением одновременно через штуцер 9 обратно в приемный резервуар отводится избыток непрофильтровавшегося осадка.
Обезвоженный осадок, расположенный на поверхности фильтровальных пакетов (листов), отдувается сжатым воздухом, подаваемым через штуцер 6, в их внутреннюю полость и одновременно производится встряхивание пакетов виброустройством с определенной частотой и амплитудой, осадок падает в нижнюю часть корпуса, откуда периодически удаляется через заслонку 10 в приемный бункер на вывоз.
Площадь фильтрации такого аппарата 20 м2. Весь технологический процесс автоматизирован. Влажность обезвоженного на таком фильтре осадка на 5—6% ниже, чем обезвоженного на вакуум-фильтрах. Преимуществом фильтра ЛВАв является то, что процесс происходит в закрытой емкости; это- безопасно в санитарном отношении, а при обработке взрывоопасных, легковоспламеняющихся и токсичных осадков просто необходимо.
Дисковый фильтр ДД20 (рис. II.38) также является напорным. Для интенсификации процесса обезвоживания осадка в нем предусмотрена вибрация фильтровальных элементов и возможность подогрева осадка до 120°С. Внутри корпуса 1 подвешен на траверсе блок из 15 круглых фильтровальных элементов 6, расположенных один под другим, собранных на трех пустотелых штангах 5, служащих одновременно для отвода фильтрата -через сборный инжектор и штуцер 3. Под каждым элементом установлены ножи для съема обезвоженного осадка. На траверсте установлено два вибратора 8 направленного действия. Обезвоженный осадок при вращении блока специальным приводом 7 срезается ножом и сбрасывается в нижнюю часть корпуса и удаляется через патрубок 2. Обезвоживаемый осадок подается через патрубок 4. Площадь фильтрации такого аппарата 20 м2.
Центрифуги. Центрифугирование осадка — вращение его с большой частотой (33—50 с-1) приводит к разделению более тяжелых частиц осадка и воды под действием центробежной силы. Для обезвоживания канализационных осадков рекомендуется применять непрерывно действующие осадительные центрифуги со шнековой выгрузкой типа ОГШ. Центрифуга (рис. 11.39) работает следующим образом. Обезвоживаемый осадок подается по трубо-
§ 24. Оборудование для механического обезвоживания осадка
95
Рис. 11.40. Центрифуга ОГШ-325
/-планетарно-дифференциальный редуктор; 2 — питающая труба; 3— шнек; 4 — цилиндроконический рогор; 5 — слив фугата; б —выход осадка
Рис. 11.41. Внешний вид центрифуги ОГШ-325
проводу 5 в полый вал 6 и далее в полость шнека, через отверстия 2 в котором он попадает в приемную камеру ротора /, где под действием центробежных сил, возникающих при его вращении, разделяется на две фазы: твердую (обезвоженный осадок) и жидкую (фугат) 10. Шнек, вращающийся с меньшим числом оборотов, чем ротор, перемещает обезвоженный осадок к разгрузочным отверстиям 4 в роторе, откуда он попадает в разгрузочную камеру корпуса центрифуги 3 и выгружается. Фугат через сливные отверстия 9 в роторе выбрасывается в сливную камеру. Привод для вращения ротора и шнека центрифуги осуществляется электродвигателем с редуктором 7 через вал 8.
Устройство центрифуги типа ОГШ видно из рис. 11.40. а ее общий вид — из рис. 11.41. Основными параметрами, характеризующими работу центрифуги, являются пропускная способность по исходному (обезвоживаемому) осадку, м3/ч, и эффективность за-
<6
Глава II. Оборудование сооружений канализации
держания сухого вещества осадка, выражаемая в процентах. Влажность кека, получаемого после центрифуг, колеблется в пределах 65—80%.
Важным параметром центрифуг, характеризующим напряженность силового центробежного поля, жвляется безразмерная величина — фактор разделения. Фактор разделения Fr показывает, во сколько раз ускорение центробежного поля, развиваемого в данной центрифуге, больше ускорения гравитационного поля и может быть определен по формуле
Fr= (О2/?/£= 112-10-"5 Ял2, (П.10)
где со = лл/30 — угловая скорость ротора, с-1 (здесь п — частота вращения ротора, об/мин); R— внутренний радиус ротора, м; g— ускорение гравитационного поля, м/с2.
Фактор разделения центрифуг типа ОГШ составляет 2000— 25 000. Серийно выпускаются центрифуги марок ОГШ-35К-3 и ОГШ-50К-6 с диаметром ротора соответственно 350 и 500 мм и его длиной 630 и 900 мм.
Длина ротора центрифуги является важным показателем, определяющим в конечном счете время пребывания осадка в центробежном поле и степень его обезвоживания. Для обезвоживания осадков сточных вод предпочтительнее применять центрифуги с удлиненным ротором.
Сепараторы. Для сгущения активного ила и сырого осадка, а также для обработки фугата после центрифуг, с которым выносится сравнительно большое количество взвешенных веществ, могут применяться сепараторы..
Схема работы жидкостного сепаратора с тарельчатыми вставками показана на рис. 11.42. На частицы ила, взвешенные в воде, влияют две силы: Рп, направленная радиально к периферии, и Рц — направленная к центру. Равнодействующая этих сил Р осаждает частицы на внутренней поверхности пакета тарелок 2. Образующийся кек под действием центробежных сил сдвигается к периферии ротора (элемента) 3 сепаратора и накапливается в сборнике 4, откуда выгружается периодически или непрерывно через сопла. Осадок подается в центральную часть 1 набора тарельчатых элементов, слив фильтрата производится через трубу 5.
В сепараторах с сопловой выгрузкой осадок уплотняют, как правило, до пастообразной консистенции, так как более сухой кек засоряет сопла.
В саморазгружающихся сепараторах с автоматической пульсирующей выгрузкой обезвоженный осадок собирается в бункерах.
§ 24. Оборудование для механического обезвоживания осадка
97
периодически через заданное время опорожняющихся автоматически. Однако обеспечить постоянную концентрацию обрабатываемого осадка практически невозможно, в связи с чем заданный промежуток времени может быть или мал, или велик, что нарушает работу разгрузочного устройства.
Время работы сепаратора между выгрузками /, мин, может ориентировочно определяться по форуле
t = W 6000/Q Е, (П.11>
где — шламовый объем ротора, л; Q — производительность сепаратора, л/ч; Е — количество выделяемого кека, % количества сгущаемого ила.
Для сгущения активного ила применяются сепараторы с сопловой выгрузкой марок СОС 501 (К-1 или К-3) и СДС-90 (ТО1 или К-01), а также с непрерывной гидромеханической выгрузкой марок НВ. Эффективность задержания сухого вещества составляет в среднем 97%, концентрация сгущенного ила—20—30 г/л в сепараторах марок СОС и СДС и 40—50 г/л в сепараторах марок НВ.
Для обеспечения устойчивой работы сепараторов перед ними следует устанавливать сетки, задерживающие частицы крупностью более 0,5 мм.
Фильтр прессы применяют для глубокого обезвоживания осадков— до влажности 30—40%. По технико-экономическим показателях! обезвоживание рекомендуется проводить до влажности осадка 60—65%.
По принципу действия фильтр-прессы бывают периодического и непрерывного действия. К первому типу относятся раздвижные рамные фильтр-прессы, состоящие из ряда горизонтально расположенных элементов — камер, которые раздвигаются, заполняются жидким осадком, затем сдвигаются гидравлическими или механическими приводами, выжимая воду из осадка и фильтруя ее через фильтровальные перегородки. По окончании цикла элементы раздвигаются и кек падает на транспортер.
Ленточный фильтр-пресс (рис. 11.43) является фильтр-прессом непрерывного действия и относительно прост в эксплуатации. Обезвоживаемый осадок пропускается между фильтрующей и прижимной лентами, где и происходят фильтрование и отжим воды из него.
Наиболее часто для обезвоживания осадков применяется фильтр-пресс типа ФПАКМ (фильтр-пресс автоматический камерный модернизированный). Преимущество его состоит в том, что фильтровальная лента замкнута в бесконечное кольцо и после каждого цикла автоматически передвигается, при этом она очищается, промывается и становится готовой к следующему циклу.
Фильтр-пресс ФПАКМ (рис. П.44) состоит из набора фильтровальных плит 9, расположенных между верхней опорной 6 и нижней прижимной 10 плитами, передвигающимися по вертикально установленным направляющим 8 гидравлическим домкратом. Меж-
4 Зак. 167
98
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. ПЛЗ. Схема работы горизонтального ленточного фильтр-пресса
1 — подача обезвоживаемого осадка; 2 — фильтровальная лента; 3 — прижимная лента;
4 — обезвоженный осадок; 5— подача промывной воды; б—отвод фильтрата и промывной воды
Рис. 11.44. Схема фильтр-пресса ФПАКМ
ду фильтровальными плитами через систему роликов и камеру регенерации 2 проходит непрерывная фильтровальная лента 1. Подача осадка на обезвоживание производится через коллектор 5, воды на уплотнение диафрагмы—'по коллектору 7. Обезвоженный осадок срезается ножами 4 с ленты при ее передвижении по окончании цикла и сваливается <в бункеры 3 или на отводящие транспортеры. В процессе передвижения лента промывается (регенерируется).
Схема работы фильтр-пресса ФПАКМ (рис. 11-45) такова. Обезвоживаемый осадок через коллектор подачи вводится в камеры фильтрации, образованные сомкнутыми фильтрующими плитами, и жидкая фаза проходит через фильтровальную ткань и дренажное основание в блок смыва. Осадок, оставшийся на поверхности ткани, отжимается резиновыми диафрагмами, после чего фильтрующие плиты опускаются, образуя зазор в 45 мм.
Управление фильтр-прес-сом автоматическое и кнопочное. Привод гидрозажима
фильтровальных плит осуществляется от маслостанции, механизма отжима осадка — от водонасосной станции; механизм передвижения ткани электрический.
В фильтр прессах типа ФПАВ (рис. 11.46) фильтровальные элементы (плиты) 2 расположены вертикально. Фильтровальная ткань 3 системой роликов 4 зигзагообразно пропускается через все плиты. Нажимная плита 5 с приводом передвигает фильтровальные элементы, загруженные обезвоживаемым осадком, вдоль направляющих стяжек 6 к упорной плите / и сжимает их. Происходит фильтрование. По окончании цикла плиты разжимаются, кек падает на транспортер 7, лента протягивается и промывается. Площадь фильтрования таких фильтров достигает 100 и 300 м2, число фильтровальных плит составляет соответственно 55 и 110.
§ 25. Оборудование для сушки осадка
99
Рис. 11.45. Схема работы фильтр-пресса ФПАКМ
1 — перфорированная перегородка; 2 — поддон; 3 — глухая горизонтальная перегородка;
4 — подающий коллектор; 5—нижняя открытая часть; 6 — диафрагма; 7 — коллектор для отвода фильтрата
Рис. П.46. Схема фильтр-пресса ФПАВ-300
Достоинством фильтр-прессов является возможность регулирования степени обезвоживания. Перед подачей осадка на обезвоживание, как правило, требуется его кондиционирование хлорным железом и известью. Недостаток фильтр-прессов состоит в том, что проходное сечение загрузочных трубопроводов сравнительно мало и в ряде случаев требуется измельчение осадка до частиц крупностью не более 3 мм. Это ограничивает широкое применение фильтр-прессования.
§ 25. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СУШКИ ОСАДКА
Сушка предназначена для снижения массы и объема осадков сточных вод. Благодаря сушке улучшаются условия транспортировки осадка, а также сохраняется его качество как органического удобрения. Термическая сушка одновременно обеззараживает осадок, уничтожает патогенные бактерии и яйца гельминтов. После сушки осадок внешне представляет собой сухой сыпучий материал.
Наиболее часто для термической сушки осадков сточных вод применяют барабанные сушилки, сушилки со встречными струями (СВС), сушилки с псевдоожиженным (кипящим) слоем.
4* Зак. 167
100
Глава II. Оборудование сооружений канализации
11
Рис. 11.47. Технологическая схема установки барабанной сушилки
1—16 см. в тексте к рис. П.47; 17 — осадок; 18 — газы
В комплекс сушильных установок входит следующее вспомогательное оборудование: топка, питатели, вентиляционные воздухоочистительные (циклоны, скрубберы) и тягодутьевые устройства, транспортеры, бункера, приборы автоматики и контрольно-измерительные приборы.
В последнее время проводятся поиски новых экономичных видов оборудования для сушки осадков сточных вод, а также испытания воздушных и распылительных сушилок и т. п. Конечной целью эффективной сушки осадка является его утилизация как удобрения в сельском хозяйстве.
Широкое применение в настоящее время находят и естественные методы сушки осадка на иловых площадках различных конструкций. Оборудование таких сооружений предназначается в основном для уборки подсушенного осадка (см. § 46). Предпринимаются попытки интенсифицировать собственно процесс естественной сушки путем перемешивания осадка на иловой карте с разрушением корки, образующейся на его поверхности и ухудшающей условия испарения влаги. Экспериментальная машина для сушки осадка представляет собой вездеход на автомобильном шасси, передвигающийся шнековыми движителями, одновременно перемешивающими содержимое карты.
Барабанные сушилки работают по схеме (рис. II. 47) с прямоточным движением осадка и сушильного агента, которым в данном случае являются топочные газы.
Сушильный барабан 7 устанавливается с углом наклона 3—4°
§ 25. Оборудование для сушки осадка
101
в сторону движения подсушиваемого осадка. В этом же направлении движутся топочные газы 6 от топки 5, подаваемые вентилятором 16. Частота вращения барабана составляет 0,025—0,13 с-1. Внутри барабана установлены насадки для перемешивания с целью равномерного нагрева осадка, в конце и начале подвешены дополнительные цепи 8 для измельчения и предотвращения прилипания осадка к поверхности барабана.
Кек с вакуум-фильтров 1 системой конвейеров 2 подается' в загрузочный бункер 3, откуда шнеком 4 вводится в сушилку. Подсушенный осадок из выгрузочной камеры 9 через шлюзовой затвор 10 конвейерами 2 и элеватором 12 поднимается в бункер, из которого грузится в автотранспорт и вывозится. Отработавшие газы, загрязненные большим количеством пылевидных частиц, отсасываются дымососом 14 в трубу 15 через циклон 13. Задержанная в циклоне пыль через шлюзовой затвор 12 удаляется вместе с подсушенным осадком.
Барабанная сушилка (рис. 11.48) представляет собой цилиндр 4, вращающийся от привода 7 через зубчатый венец 3. Обечайки 2 опираются на ролики 5 и 9 опорной 6 и опорно-упорной 8 станциями (последняя предотвращает барабан от продольного смещения). С торцов барабана устроены уплотнения 1.
Диаметр сушилок D от 1 до 2,8 м, длина от 4 до 20 м. Одним из характеризующих параметров сушильного аппарата является напряжение объема по испаряемой влаге. У сушилок данного типа этот показатель сравнительно низок — 60 кг/(м3-ч).
Сушилки со встречными струями. Сушилка со встречными струями (СВС) является двухступенчатым аппаратом, состоящим из элемента встречных струй (нижняя часть) и аэрофонтанного аппарата (верхняя часть). Схема работы СВС показана на рис. II. 49.
Обезвоженный осадок (кек) транспортером 1 подается в приемный бункер 2, откуда двумя двухвалковыми шнековыми питателями 3 распределяется на две части и поступает в сушильный элемент встречных струй 4, представляющий собой две горизонтально расположенные разгонные трубы, врезанные соосно в вертикальный стояк 8. Два потока (струи) сжатого воздуха 6 проходят через камеру сгорания 5, в которой сжигается топливо 7, нагреваются с большой скоростью сталкиваются в камере, захватывая при этом измельченный осадок, и устремляются вверх в сепаратор аэрофонтанного аппарата 11. Вследствие многократных столкновений частиц осадка, находящихся во взвешенном состоянии в горячем газовом потоке, происходят измельчение осадка, интенсивный тепло- и массообмен и испарение влаги, содержащейся в осадке.
В аэрофонтанном аппарате происходит классификация (разделение) частиц по фракциям. Наиболее тяжелые гранулы высушенного осадка отводятся по трубе 12 в бункеры готового продукта 13. Мел-
102
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис.
11.48. Барабанная сушилка
Рис. 11.49. Технологическая схема установки сушилки со встречными струями
кие частицы возвращаются через трубу 9 в приемный бункер (ретур), где смешиваются с поступающим осадком, улучшая его структуру. Объем ретура регулируется шлюзовыми затворами 10 на трубопроводах 9 и 12.
Пылевидные и наиболее мелкие частицы высушенного осадка уносятся потоком дутьевых газов, которые подвергаются соответствующей очистке в водяных скрубберах 17. В этих аппаратах навстречу потоку газа подается вода 14, очищая его от пыли и одновременно охлаждая. Вентилятором 15 очищенный газ 16 выбрасывается в атмосферу. Шлам 18 периодически удаляется из скруббера.
Напряжение объема по влаге у таких сушилок значительно выше, чем у барабанных, и составляет 600—1000 кг/(м3-ч).
Сушилки с псевдоожиженным (кипящим) слоем. Принцип работы этих сушилок основан на прохождении горячего газа (тепло
§ 26. Оборудование для сжигания осадка
103
носителя) через взвешенный слой частиц высушиваемого осадка, поддерживаемый скоростным напором этого газа, подаваемого снизу вверх. Скорость газа должна быть такой, чтобы обеспечивалось нахождение частиц осадка во взвешенном псевдоожиженном (кипящем) состоянии. При этом происходят испарение влаги и сушка осадка. Сложность в данном случае представляет поддержание необходимых скоростей (15—25 м/с) по живому сечению сушилки, распределение газа, равномерное измельчение кека. Напряжение объема сушилки по испаряемой влаге составляет 80—140 кг/(м3-ч).
Конструкция сушилки с псевдоожиженным слоем аналогична конструкции печи с кипящим слоем (см. далее рис. 11.50).
Вакуум-сушилка. Интерес представляет и сушка под ваку-, умом, интенсифицирующим отделение влаги из подогретого осадка. На вакуум-сушилки плунжерным насосом подается обработанный центрифугированием осадок. При температуре 50—85°С при вакууме происходит вскипание влаги и удаление ее в виде пара, конденсируемого в барометрических конденсаторах. В результате вакуум-сушки в специальном вращающемся барабане с перемешивающими гребками внутри получается гранулированный дегель-минтизированный сухой (30—40%-ный) осадок, который можно применять в качестве удобрения. Работа вакуум-сушилки циклическая. Продолжительность цикла 5—10 ч.
§ 26. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОСАДКА
В тех случаях, когда утилизация осадка невозможна или экономически нецелесоообразна, когда отсутствует территория для складирования осадка или это противоречит санитарно-гигиеническим требованиям, рекомендуется его сжигание. Сжигание полностью уничтожает органическую часть осадков, оставляя инертную минеральную часть (золу или шлак), при этом объем осадка сокращается в 80—100 раз. Однако следует иметь в виду, что при сжигании образуются дымовые газы, в которых помимо водяных паров и углекислого газа возможно присутствие и других компонентов, требующих соответствующей очистки перед выбросом в атмосферу. Кроме того, уничтожение органической части осадка отрицательно влияет на баланс этих веществ в природе.
Сжигание осадков энергетически, как правило, эффективнее сушки, так как при определенной исходной влажности сжигаемого осадка может достигаться автотермичность процесса, т. е. сжигание без дополнительного потребления топлива за счет тепла сгорания органической части самого осадка. Для осадков городских сточных вод эта влажность составляет 63—65%; такая величина влажности может быть обеспечена при обезвоживании осадков на фильтр-прессах.
Для сжигания осадков применяют барабанные печи, печи с кипящим слоем (КС), многоподовые и циклонные печи, а также
104
Глава II. Оборудование сооружений канализации
установки типа «Вихрь». Выбор конструкций печей для сжигания осадков сточных вод ограничен вследствие их высокой влажности, неспекания коксового остатка и неоднородности гранулометрического состава. Возгорание осадка происходит обычно при температуре 200—500°С, однако для дезодорации газов необходимо их дожигание при температуре не ниже 700°С.
Барабанные печи для сжигания осадка по конструкции и схеме работы принципиально близки барабанным сушилкам. Отличие их состоит в увеличенной длине вращающегося барабана, в котором про
исходят сушка и сгорание осадка; при этом теплоноситель (топочные газы) подается со стороны, противоположной вводу осадка. Барабан в зоне сжигания футеруется огнеупорным (шамотным) кирпичом, так как температура в ней достигает 900—1000°С.
В комплекс установки для сжигания осадка входят аппаратура и оборудование для подачи горячих газов (топка, дутьевые вентиляторы), для очистки и отвода отходящих газов (пылеуловители, дымососы, дымовые трубы), для транспортирования обезвоженного осадка и золы (транспортеры, бункеры, питатели и т. п.).
Печи с кипящим слоем (рис. II. 50) представляют собой вертикальный стальной цилиндр 1, футерованный изнутри шамотным кирпичом или жаропрочным бетоном 2, и состоят из топочной камеры 5 и нижней конусной части 11с воздухораспределительной решеткой 10. Сверху печи заканчиваются куполообразным сводом 4. На решетку слоем высотой 0,8—1 м насыпается термически стойкий кварцевый песок с размером фракций 0,6—2,5 мм.
При подаче воздуха, нагретого до температуры 600—700°С, под решетку 9 при определенной скорости частицы песка турбулентно перемещаются и как бы кипят в газовом потоке. Обезвоженный осадок подается сверху через патрубок <?, подсушивается, проходя топочную камеру, попадает на кипящий слой песка, интенсивно смешивается с ним, измельчается, мгновенно теряет влагу и сгорает. Весь процесс длится 1—2 мин. Летучая часть выделяющихся при этом газов сгорает над кипящим слоем, в результате чего температура в топочной камере повышается до 900—1000°С. Мелкая зола и пыль выносятся с отходящими газами 6 и отделяются в системе газоочистки 7, горячий воздух возвращается в печь 8. Для запуска печи и создания в ней необходимой температуры ус-
§ 2G. Оборудование для сжигания осадка
105
Рис. П.51. Общий вид установки для сжигания осадка в печи с кипящим слоем
тановлены газовые горелки 12. В дальнейшем при выделении достаточного количества тепла от сгорания органической части осадка процесс может стать автотермическим и горелки выключаются. Поддержание заданного уровня песка обеспечивается добавкой его через шлюзовой питатель 13. Общий вид установки для сжигания осадка в печи кипящего слоя показан на рис. 11.51.
Многоподовые печи применяются для обжига известняка, для регенерации активного угля, а также для сжигания органических осадков сточных вод. Многоподовая печь (рис. II. 52) представляет собой цилиндрический корпус из жаростойкой стали, футерованный огнеупорным шамотным кирпичом, внутри которого в несколько ярусов (четыре — восемь) расположены топки 5. По оси цилиндра установлен вертикальный вращающийся вал, проходящий через весь корпус, к которому прикреплены скребковые лопасти. Вал и лопасти полые, вентилятором 10 в них подается воздух для охлаждения. В нижней части (поде) каждой топки имеются щели. При вращении скребков осадок, подаваемый транспортером 5, перемещается из одного яруса в другой навстречу дымовым газам, получаемым от сгорания осадка в нижних топках, где он зажигается
106
Глава II. Оборудование сооружений канализации
Рис. 11.52. Схема установим многоходовой печи
газовыми горелками. Таким образом, по мере перемещения с пода на под осадок подсушивается и затем возгорается. Зола через разгрузочный люк сбрасывается в бак с водой 11, охлаждается и транспортируется насосом 12 по пульпопроводу 13 на золоотвал. Вода возвращается обратно через патрубок 14.
§ 26. Оборудование для сжигания осадка
107
Дымовые газы 3 отводятся в атмосферу через систему очистки, •состоящую из скруббера 2, в котором они охлаждаются и освобождаются от пыли водой, разбрызгиваемой форсунками / и 4. Воздух 6, подаваемый на охлаждение, также выбрасывается в атмосферу, однако часть его специальной заслонкой 7 перепускается (рециркулирует) обратно в печь 9, сохраняя тепло.
Недостатками таких печей являются высокая стоимость, обусловленная необходимостью применения большого числа жаростойких марок стали и чугуна, а также сложность эксплуатации ввиду большой высоты.
Установка типа «Вихрь» пред назначена для бездымного уничтожения жидких горючих отходов, в частности нефтеот’Ходов, нефтешлама и т. п. Принцип работы установки основан на бес-форсуночном турбобарботажном
Рис. 11.53. Схема установки < Вихрь-1 >
для сжигания обводненных отходов
/ — труба камеры сгорания; 2—вентилятор; 3 — энергоблок; 4 — шасси (трехколесное); 5 и б — воздуховоды вторичного и первичного воздуха; 7 и в — шиберы для регулирования подачи воздуха; 9 — днище; 10 — воздушные отверстия; 11— барабанная крестовина; 12 — регулятор подачи отходов на сжигание; 13 — запальный патрубок; 14 — воздушная охлаждающая рубашка; 15 — камера сгорания; 16 — отверстия выхода охлаждающего воздуха
сжигании при температу-
ре 1000°С и избытке кислорода воздуха. Разработано несколько типоразмеров установок различной производительности (от 100—300 до 1000—3000 кг/ч жидких отходов). Установка «Вихрь-1» (рис. 11.53) передвижная, поэтому может быть быстро приведена в действие и остановлена, переведена в другое место. При теплотворной способности отходов не ниже 125 МДж/кг печь работает в автотермичном режиме (без дополнительного горючего). Горючее (газ или легкокипящие нефтепродукты) применяют-су при запуске (розжиге) печи.
Циклонные печи. Для сжигания в распыленном состоянии жид
ких или мелкодисперсных сухих горючих материалов могут применяться циклонные печи. Область их применения ограничивается сложностью получения мелкодисперсных отходов.
ГЛАВА III. ОБОРУДОВАНИЕ РЕАГЕНТНЫХ ХОЗЯЙСТВ
Реагентное хозяйство является одним из важнейших, хотя и вспомогательным, звеном в составе сооружений по очистке как природных, так и сточных вод, а также по обработке их осадков.
108
Глава Ш. Оборудование реагентных хозяйств
Реагентное хозяйство представляет собой комплекс сооружений и оборудования, предназначенный для приема, складирования, приготовления растворов и дозирования различных видов реагентов, применяемых в системах водоснабжения и канализации.
Наиболее распространенным способом ввода реагентов в обрабатываемую среду является подача их в виде растворов или суспензий. Сухое дозирование, при котором реагенты подаются в виде порошка, в нашей стране пока распространения не получило.
Оборудование реагентных хозяйств предназначено для доставки реагентов, их растаривания или разгрузки, интенсификации растворения, приготовления растворов необходимой концентрации, дозирования и подачи растворов в места ввода в обрабатываемую среду.
Реагентное хозяйство, как правило, размещается в здании, оборудованном соответствующими грузоподъемными устройствами. В ряде случаев здание реагентного хозяйства блокируется с другими помещениями производственного назначения. В одном здании могут быть размещены реагентные хозяйства для нескольких видов реагентов. В большинстве случаев склады реагентов совмещают с отделениями приготовления и хранения их растворов. Строительство отдельных складских помещений допускается как исключение для станций большой пропускной способности. В зависимости от вида реагента, принятой схемы его доставки и вместимости склада предусматривается «сухое» и «мокрое» (в виде концентрированных растворов) хранение.
Доставка реагентов чаще всего осуществляется автомобильным транспортом (самосвалами, автоцистернами, специально оборудованными прицепами и т. п.). При проектировании реагентных хозяйств необходимо предусматривать удобный подъезд к местам выгрузки (пандусы, платформы и т. п.), места разворотов, стоянки для транспорта, соответствующее покрытие площадок, отвод с них дождевых вод и т. д. К зданиям реагентных хозяйств станций большой пропускной способности возможен подход железнодорожных путей.
§27. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ КОАГУЛЯНТА
Коагулянты, наиболее распространенным из которых является сульфат алюминия (сернокислый алюминий), применяются в большинстве случаев в схемах обработки воды из поверхностных источников для интенсификации удаления из нее мелкодисперсных взвешенных частиц. С этой же целью они применяются и в схемах очистки сточных вод.
Сульфат алюминия — товарный продукт, представляющий собой смесь кусков неопределенной формы, брикетов, гранул и порошка серого или белого цвета. Он содержит от 9,5 (неочищенный) до 14—16% (очищенный) А1гО3. Его нерастворимый осадок составляет
§ 27. Приготовление растворов коагулянта
109
от 0,3 до 2,7%. Сульфат алюминия поставляется навалом в закрытых железнодорожных вагонах, на небольшие и средние станции доставляется с прирельсовых складов на автосамосвалах.
В зависимости от способа хранения коагулянта применяют следующие схемы приготовления его раствора.
При сухом способе хранения коагулянт (сульфат алюминия) из транспортного средства выгружается в бункера (рис.Ш. 1), откуда грейфером 2, закрепленным на кран-балке 1, по мере необходимости подается в растворный бак 6 через загрузочную воронку 3. Растворный бак оборудован защитной решеткой 4, задерживающей крупные куски коагулянта и предохраняющей от разрушения дно бака и перфорированные трубы 5, подающие воздух для перемешивания. Концентрированный раствор через перепускной рукав 7 переливается в расходный бак 8, где добавлением воды доводится до необходимой концентрации и подается кислотостойкими насосами 9 на дозирование. Сжатый воздух на перемешивание подается воздуходувками 10.
При мокром способе хранения (рис. III. 2) концентрированный раствор коагулянта приготовляется в растворных баках 5, в которые он непосредственно выгружается из транспортных средств 13, откуда перекачивается в хранилища 10. Возможно также и хранение раствора в этих баках с постепенной сработкой их при добавлении воды и перемешивании сжатым воздухом 9, подаваемым по воздуховоду 6. Раствор забирается из баков через поплавковые устройства 14.
При доставке товарного продукта по железной дороге в. крытых вагонах 1 выгрузка его производится разгрузчиками различной конструкции 3, передвигающимися на самоходной платформе 4 вдоль разгрузочной эстакады. Для защиты воздухораспределительной системы от разрушения кусками коагулянта в растворных баках устанавливаются решетки 8. Нерастворившаяся часть коагулянта насосами 11 отводится трубопроводом 7 на шламонакопитель 12. Здание оборудуется грузоподъемными механизмами 2 — кран-балками.
Раствор коагулянта является агрессивным по отношению к бетону и черным металлам, в связи с чем необходимо предусматривать соответствующую кислотостойкую защиту стен баков и подбирать кислотостойкие насосы, трубопроводы и арматуру.
Для интенсификации процесса растворения коагулянта и разбавления его концентрированных растворов перемешивание в баках производится, как правило, с помощью сжатого воздуха; возможно также применение подогретой до 40°С воды. Для этих же целей применяются и механические мешалки: пропеллерные (рис. III, а) или лопастные (рис. III. 3, б).
Расход воздуха для перемешивания принимается 8—10 л/(м2Х Хе) — в растворных баках и 3—5 л/(м2 с) —в расходных баках.
110
Глава U1. Оборудование реагентных хозяйств
Рис. II 1.3. Баки для растворения коагулянтов
9 ~f^тппппи™1? "₽°дукта С пеРемсшиваннем пропеллерной мешалкой: / — подача воды; Гтпоп’я^К/0П?п^ ЛСпап!ДуКл0ром: 3~ мешалка: 4 ~ колосниковая решетка; 5 — отбор ра-^ткойА ,.«тппппи 1 б~ЛЛЯ зе₽нистого продукта с перемешиванием лопастной мешалкой. / — электропривод с редуктором, 2 — мешалка
§ 28. Схемы приготовления известкового молока
111
Сжатый воздух подается через дырчатые трубы из полиэтилена с диаметром отверстий 3—4 мм.
При механическом перемешивании частота вращения мешалки принимается 0,33—0,5 с-1. Площадь лопастей составляет 0.1— 0,2 м2 на Гм3 объема раствора в баке. Мощность электродвигателя N, кВт, определяется по формуле
zCр w3 h t
N =---------- (Я4 —r ).
т] • 400 g
где z —число лопастей; С — коэффициент сопротивления лопасти мешалки, равный 0,2—0,5; р — плотность раствора, кг/м5; со —угловая скорость мешалки (равная п/30, где л —число оборотов, с-1); А — высота лопасти, м; 1] — КПД привода; g — ускорение свободного падения (9,81 м/с2); R и г — расстояние от оси до начала и конца лопасти, м.
§ 28. СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИЗВЕСТКОВОГО МОЛОКА
Известь является наиболее распространенным и дешевым подщелачивающим реагентом в водопроводно-канализационных сооружениях. Она готовится в виде известкового молока (суспензии гидроксида кальция) или раствора. Возможно и сухое дозирование порошкообразной извести.
Товарный продукт, содержащий СаО, может быть в различном виде: комовая известь (негашеная), порошкообразная известь (пушонка). В ряде случаев при кооперировании с близкорасположенными многотоннажными потребителями извести (ТЭЦ, предприятия стройиндустрии и т. п.) рекомендуется создание .мощных централизованных известковых хозяйств, из которых на сооружения поставляется готовое 30 %-ное известковое молоко или 50%-ное известковое тесто, что является наиболее удобным и экономически рациональным. В этих случаях технологическая схема известкового хозяйства значительно упрощается и состоит из баков-хранилищ поступающего продукта и системы устройств для перемешивания и разбавления извести до нужной концентрации, а также дозирования. Перемешивание осуществляется с помощью
как воздуха, так и насосов.
Известь в виде известкового молока (рис. III. 4, а) доставля-
ется автоцистернами, из которых через сливную воронку 1 (переливается в баки-хранилища 2, куда подается сжатый воздух 4 для предотвращения осаждения взвеси. По мере расходования известковое молоко насосом 10 подается в циркуляционную мешалку 5, являющуюся расходным баком, где создается необхо-
димая концентрация добавлением воды и обеспечивается переме-
шивание циркуляцией насосом 10. Этот же насос подает раствор на дозатор 7, в котором одна часть реагента (дозированная) на-
правляется по трубопроводу 8 в точку ввода, а другая по трубопро воду 6 возвращается в циркуляционную мешалку. Сжатый
112
Глава III. Оборудование реагентных хозяйств
Рис. III.4. Схема известкового хозяйства с известью в виде известкового молока—а и известкового теста — б
на перемешивание подается воздуходувкой 9. Помещение оборудуется грузоподъемными устройствами 3.
Известь в виде теста (см. рис. III.4, б) доставляется, как правило, в контейнерах /, которые разгружаются электроталью 2, транспортирующей их к баку 3. Содержимое контейнера выгружается в бак, куда подается вода, обеспечивается гидроперемешивание насосами И и -получается 30%-иый раствор извести, который перекачивается в баки-хранилища 10. Дальнейшая схема дозирования аналогична описанной выше.
Для комовой извести, как и для коагулянта, применяется «сухое» или «мокрое» хранение. В зависимости от способа доставки, пропускной способности станции и подбора оборудования существует много технологических схем приготовления раствора извести (известкового молока). В схемах применяются дробил-„ ки, иэвестегасил-ки, гидравлические мешалки, устройства для
§ 28. Схемы приготовления известкового молока
ИЗ
Рис. 111.5. Схема известкового хозяйства с использованием комовой извести а —при сухом хранении; б — при мокром хранении
очистки известкового молока (гидроциклоны). Для приготовления известкового раствора применяются сатураторы.
Одна из схем приготовления раствора с использованием комовой извести при «сухом» ее хранении представлена на рис. III. 5,а.
Товарный продукт выгружается из самосвала в бункер /, откуда различными способами (в частности, контейнерами 2) подается на известегасилки 4. Полученный раствор по сливному желобу 5 направляется в бак известкового молока 7, оборудуемый мешалкой 6. Непогасившиеся отходы
Рис. III.6. Контейнеры для сыпучих исслеживающихся материалов
глава Ht. Оборудование реагентных хозяйств
114
поступают в контейнер 9. Дозирование может осуществляться насосами-дозаторами 8. Контейнеры перемещаются с помощью тали с электроприводом 3. Контейнеры (рис. III.6) типа СК-1-1 и КГС-5 предназначены для транспортирования и хранения сыпучих исслеживающихся материалов, в том числе и извести. Выполняются они из штампованной стали. Объем такой тары соответственно 1,75 и 5,1 м3. Складирование их допускается не более чем в три ряда по высоте.
Иногда для доставки извести могут применяться мягкие контейнеры марки МК, изготовляемые из резинокордной двух-, трехслойной ткани. Контейнеры такого типа саморазгрузочные и оборудованы двумя люками: верхним—загрузочным и нижним — разгрузочным. Грузоподъемность их от 1,5 до 4 т.
При «мокром» хранении (см. III.5, б) комовая известь выгружается из транспортного средства в корзину /, установленную в баке 2, являющемся одновременно известегасилкой. Полученное известковое тесто насосом 3 перекачивается в бак 5 с мешалкой 4, в котором получается известковое молоко 6, подаваемое из него в смеситель насосом-дозатором 7.
Схема дозирования 'может быть принята любая — и с гидромешалкой с дозаторами, и с насосами-дозаторами. При применении насосов-дозаторов необходима более глубокая очистка раствора.
Известковые растворы обладают способностью засорять коммуникации (трубопроводы), в связи с чем необходимо обеспечивать скорость их движения по трубопроводам не менее 0,8 м/с и предусматривать возможность периодической промывки последних чистой водой. Диаметр трубопровода следует„принимать не менее 50 мм, в .местах! поворотов предусматривать устройства для прочистки, а повороты трубопровода выполнять радиусом кривизны не менее пяти его диаметров. Уклон напорных трубопроводов должен быть не менее 0,02 к насосу, а самотечных — не менее 0,03 к выпуску.
Для перекачки известкового молока применяются насосы для перекачивания сточной жидкости, песковые, плунжерные и другие насосы, рассчитанные на перекачку жидкости с наличием взвешенных веществ. Они устанавливаются под заливом без обратных клапанов.
§ 29. ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИЗВЕСТКОВОГО МОЛОКА
Шаровая мельница СМ-434 (рис III.7) представляет собой барабан 3, заполненный частично шарами 5 из прочной стали и вращающийся на роликовых опорах 2 от электропривода через редуктор 4. Загружаемая через крышку 1 комовая известь продвигается вдоль барабана, при этом происходит ее измельчение
§ 29. Оборудование для приготовления известкового молока
115
690
Рис. 1II.8. Термомеханическая известегасилка соударяющимися шарами и перемешивание с водой, подаваемой в барабан. Известковое молоко выливается через разгрузочную крышку 6 в лоток и отводится в баки-хранилища.
Термомеханическая известегасилка С-703 (рис. III.8) барабанного типа непрерывного действия. Она состоит из двух цилиндров 2, образующих рубашку теплообменника, в котором поступающая на гашение извести вода подогревается за счет теп-
116
Глава 1П. Оборудование реагентных хозяйств
Рис. II 1.9. Механическая нзвеотегасилка С-322
лоты, выделяющейся в результате гидратации оксида кальция. Внутренний цилиндр 3 разделен решеткой-диафрагмой 6 на рабочую камеру 4, в которую загружается известь, и камеру помола 7, загруженную металлическими шарами. Известь загружается через бункер /, вода подается через центральный вал 5, известковое молоко выгружается в лоток 8. На общей раме 10 расположен электродвигатель 9 и приводные ролики.
Механическая лопастная известегасилка С-322 (рис. III.9) представляет собой чашу-резервуар 2, в которой вращается вертикальный вал с лопастями 6. Корпус чаши установлен на раме /, вал приводится в движение электродвигателем с редуктором 7. Загрузка извести производится через бункер 4, подача воды — открытием вентиля 5. Известковое молоке отводится лотками 2 и ' 3 путем открытия шибера 8. Отходы удаляются через люк 9.
Следует отметить, что имеется довольно большое число различных типов и модификаций известегасилок, выпускаемых для промышленности «строительных материалов.
Для получения известкового раствора известковое молоко (суспензию) необходимо очистить от взвешенных частиц. Очистка известкового молока осуществляется в гидроциклонах (рис. III.10), где отделение грубодисперсных примесей происходит под действием центробежных сил, появляющихся в результате вращательного движения потока суспензии, подаваемой ib гидроциклон тангенциально.
При хранении известкового молока необходимо, как указывалось выше, обеспечивать его перемешивание во избежание расслаивания суспензии. Это достигается или гидравлическим перемешиванием насосами в специальных циркуляционных мешалках
§ 29. Оборудование для приготовления известкового молока
117
Рис. III.12. Лопастные механические мешалки (мутилки)
/ — бак (железобетонный); 2 —рама с механизмом привода; 3 — опоры; 4— вал; 5 — лопасти
(рис. 111.11), или лопастными механическими мешалками (мутил-ками) различных размеров (рис. III. 12). Объем гидравлических мешалок от 1 до 14 м3, мутилок — от 3 до 40 м3- Мощность электропривода мешалки можно рассчитывать по формуле (II 1.1).
118
Глава HI. Оборудование реагентных хозяйств
к
6Г
Рис. 111.13. Сатуратор двойного насыщения
Сатураторы предназначены для приготовления из известкового молока известкового раствора на установках с небольшим расходом извести. Сатуратор двойного насыщения (рис. III. 13) представляет собой цилиндрический бак, разделенный коническим, дном на два отделения. Известковое молоко подается по трубе 7 в нижнюю часть конуса верхнего отделения, а затем пропускается через клапан 4 в нижнее отделение 3. Конус верхнего отделения также заполняется известковым молоком, после чего через трубопровод 5 подается вода, которая, проходя через известковое молоко нижнего конуса, насыщается известью и по трубопроводам 2 и 8 перепускается в нижнюю часть конуса верхнего отделения и,, вторично проходя через слой, известкового молока, донасыша-ется известью. При этом взвешенные частииы извести задерживаются в цилиндрической части, а осветленный известковый раствор переливается в кольцевой сборный желоб 10 и через патрубок 1 отводится в смеситель. Для отвода воздуха из корпуса сатуратора предусмотрена труба с зонтом 9.
Нерастворившиеся частицы извести периодически выпускаются из нижнего отделения через клапан 6, содержимое верхнего отделения (перепускаете^ в нижнее, а оно в свою очередь вновь наполняется свежей порцией известкового молока. Практически достигается достаточно полное использование извести в результате последовательного прохождения воды через частично истощенную известь в нижнем отделении и затем верхнем.
Объем сатуратора lTCli м3, вычисляется до
Нерастворившиеся частицы
через свежую в
формуле
Гс = К1К2<?с. (Ш.2)
4’де..-К| • коэффщр^ечт, зан^'лщий от температуры воды (при температурах 0; 30°С К ~ -*ч сс ’ветственно 7; 6; 5 и 4); Ка— коэффициент, зави-
§31. Приготовление регенерационных растворов
119
сящий от соотношения кальциевой жесткости к общей (при Же»; Л<общ<0,7 К2 принимается равным 1,3, в остальных случаях — 1); Qc — производительность сатуратора, м3/ч.
Величина QCt м3, определяется по формуле
Qc = qtNP, (Ш.З)
где q — потребление извести, г/ч по CaO; N — число сатураторов; Р — растворимость извести при разных температурах, г/м’.
§ 30. ПРИГОТОВЛЕНИЕ
РАСТВОРА ПОЛИАКРИЛАМИДА
Полиакриламид (ПАА) применяется при обработке ©оды и сточных вод в каче
стве флокулянта, как правило, в сочетании с коагулянтами. Полиакриламид представляет собой гелеобразный малорастворимый в воде продукт. Поставляется в бочках или барабанах.
Для диспергирования ПАА применяется специальная установка (рис. III.4), состоящая из бака 2 вместимостью 1200 л, оборудованного двухлопастной мешалкой 3, вращающейся с частотой 15,7 с-1. На раме установки смонтирован и насос 1 для перекачки раствора. На валу мешалки расположен специальный отбойный диск, не позволяющий гелю наматываться на вал. Время приготовления 0,8—1%-ного раствора 25—40 мин. Полный цикл, включающий взвешивание, загрузку, перемешивание и перекачку раствора, составляет около 2 ч. Суточная производительность установки 14 м3.
Порция полиакриламида загружается в бак через люк 5, в бак по трубопроводу 4 подается вода до определенного уровня. По окончании цикла перемешивания насосом 1 раствор по трубопроводу 6 перекачивается в бак 11 для хранения, где он постоянно перемешивается сжатым воздухом, ’подаваемым через дырчатые трубы 7. Из бака раствор забирается поплавковым дозатором 9 с шайбой 8 и резиновым гибким шлангом 10 отводится в смеситель 12. Рабочий раствор концентрацией 0,1|% готовится путем разбавления ПАА водой в эжекторе, устанавливаемом после дозатора. ,
§ 31. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РЕГЕНЕРАЦИОННЫХ РАСТВОРОВ ИОНООБМЕННЫХ ФИЛЬТРОВ
Кислотное хозяйство. Кислоты находят применение в процес-сах водоподготовки (регенерация Н-кЯЗД-онитф^чх фпт'>~’г’'л”
120
Глава 111. Оборудование реагентных хозяйств
Рис. 111.15. Схема кислотного хозяйства
Рис. 111.16. Бак БК-15 для хранения крепкой серной кислоты
1— люк для заполнения бака; патрубки: 2 — выхода кислоты; 3 — входа воздуха;
4 — выхода воздуха
для умягчения и обессоливания воды), корректировки реакции pH производственных сточных вод и промывки оборудования.
Наиболее часто применяется серная кислота, которая поступает на* сооружения в концентрированном виде (90—92%) и дозируется в виде 1 — 1,5%-ного раствора. Доставляется она либо железнодорожными цистернами 1 вместимостью 50—60 т (рис. 111.15) на крупных станциях, либо автоцистернами вместимостью 3—5 т. Перелив в цистерны-хранилища 2 осуществляется с помощью сифона, заряжаемого вакуум-насосом. Под вакуумом же кислота переливается в мерник 3, откуда эжектором 5 дозируется на потребление. Концентрация раствора регулируется расходом воды в трубопроводе 4.
Для хранения крепкой серной кислоты применяется бак БК-15 (рис. Ш.16), в котором допускается вакуум до 40%. Хранение концентрированной кислоты предпочтительнее, так как в этом состоянии она неагрессивна по отношению к черным металлам, из которых изготовляются емкости, трубы, насосы. Обращение с кислотой должно быть очень осторожным и отвечать технике безопасности. Необходимо предусматривать меры к предотвращению утечек ее из емкостей и трубопроводов, меры по ликвидации и локализации аварийных проливов.
Солевое хозяйство. Поваренная соль (хлористый натрий) применяется для регенерации растворов в схемах водоумягчи-тельных установок, а также для получения гипохлорита натрия.
При больших расходах рекомендуется мокрый способ хранения соли (рис. III.17) в резервуарах-хранилищах 1 с перемешиванием воздухохм или насосами 5. Для очистки рассола устанавливаются кварцевые фильтры 4. Приготовление 10%-ного рабоче-
§ 32. Подготовка загрузки зернистных фильтров
121
Рнс. 111.17. Схема приготовления раствора соли
Рис. 111.18. Схема солерастворнтеля
го раствора производится эжектором 3 с регулированием расходов воды и рассола расходомерами 2.
При потреблении соли до 0,5 т/сут ее можно хранить в сухом виде с приготовлением 8— 10%-ного раствора в напорных солерастворителях проточного типа..
Солерастворитель (рис. III.18) представляет собой стальной
цилиндрический резервуар 4 с двумя сферическими днищами, рассчитанный на давление 600 кПа. В нижней части установлено дренажное устройство 6 в виде коробки со щелями у основания. Над ним укладывается гравийная загрузка из зерен с уменьшающимися размерами снизу вверх. На поверхность гравийного слоя через воронку 2 со вставным стаканом 3 (при открытой задвижке) засыпается соль. По окончании загрузки стакан вынимается, задвижка закрывается. Через трубу 1 подается вода, растворяющая соль. Рассол проходит через гравийный слой и отводится трубой 5. Через трубу 7 производится опорожнение корпуса соле-растворителя. Для осмотра внутренних поверхностей аппарата предусмотрен люк 8. При необходимости может быть снята и верхняя сферическая крышка корпуса.
При работе солерастворнтеля концентрация соли в рассоле, выходящем из него, неравномерна — большая вначале и уменьшающаяся по мере растворения соли. В связи с этим рекомендуется полученный раствор собирать в бак, в котором концентрацию поддерживают в пределах 7—10%, а перед использованием разбавляют до 2—5%.
§ 32. ПОДГОТОВКА ЗАГРУЗКИ ЗЕРНИСТЫХ ФИЛЬТРОВ
Нормальный режим работы зернистых фильтров — необходимая скорость фильтрации, достаточно большая грязеемкость, большой фильтроцикл и высокая степень отмывки — обеспечи-
122
Глава ///. Оборудование реагентных хозяйств
вается только при тщательнохм соблюдении расчетных параметров фильтрующей загрузки. Основным параметром загрузки является ее фракционный состав по крупности. В качестве фильтрующей загрузки фильтров для очистки питьевой воды и глубокой очистки сточных вод применяется кварцевый песок, а в двухслойных фильтрах еще и антрацитовая крошка.
В некоторых случаях для загрузки фильтров на станцию поступает неотсортированный по нужным фракциям (как правило, 0,5—2 мм) песок, в связи с чем. возникает необходимость его сортировки непосредственно на месте потребления. С этой целью предусматривается специальное песковое хозяйство, обеспечивающее песком нужных фракций как первоначальную загрузку фильтров, так и ежегодно пополнение ее.
Схема одного из гидроклассификаторов типа ГПК-4АКХ представлена на рис. II 1.19. Принцип работы его основан на разделении зерен песка по фракциям в горизонтальном потоке воды.
Песок после сортировки на грохоте с ситом размером ячейки 10—20 мм ссыпается в бункер-питатель 1, откуда водоструйным насосом (гидроэлеватором) 2 подается в промывной бункер 6, где происходит равномерное распределение пульпы по ширине гидроклассификатора. Основная часть воды с мелкими фракциями песка и другими загрязнениями через регулируемый водослив 7 сбрасывается в канализацию 8. Необходимая крупность взвешенных веществ, влекомых потоком воды, регул и-
§ 32. Подготовка загрузки зернистых фильтров
123
руется установкой высоты водосливов 7 и 9. Водослив 5 установлен на постоянной отметке и поддерживает уровень воды в аппарате. В классификационной камере 3 вода, подаваемая с двух сторон через трубопровод 4, проходит горизонтально с равномерной скоростью через успокоительные решетки и движется вдоль камеры, при этом песок выпадает через ее ячейки в сборники фракций 11. Наиболее крупные (тяжелые) зерна выпадают в первый сборник, более мелкие влекутся дальше и оседают в последующих. В зависимости от наклона сменных перегородок, устанавливаемых между сборниками и колосниковой решеткой, можно регулировать крупность готовых зерен, изменяя длину классификационной камеры. Можно выключить из работы первые три сборника. Готовые зерна выгружаются из сборников гидроэлеватором 12 и либо транспортируются непосредственно в фильтр, либо складируются.
Размер получаемых зерен <по пяти сборникам составляет соответственно 8; 8—12; 2—1,3; 1,3—0,8 и 0,8—0,5 мм. Производительность по исходному песку 5 м3/ч.
Приготовление антрацитовой крошки для загрузки фильтров заключается в предварительном дроблении крупных кусков и измельчении их до требуемых размеров. Предварительное дробление может быть выполнено вручную, а на больших установках с помощью дробилок различных типов (щековых, маятниковых, молотковых и т. п.), на второй ступени могут применяться дробилки валкового типа (ДМ-300, СМ-165М и т. п.). Для рассева материалов применяются грохоты различных систем, в том числе сельскохозяйственные веялки (триеры).
124
Глава 111. Оборудование реагентных хозяйств
Крупные водопроводные станции имеют собственные размольно-сортировочные установки, примером которой может служить установка Северной водопроводной станции г. Москвы производительностью 4 т готовой крошки в смену (рис. III.20).
Установка работает следующим образом. Антрацит предварительно выгружается на решетку сушильной камеры /, под которую подается теплый воздух от калориферной установки. Наклонным транспортером 2 подсушенный антрацит подастся к молотковой дробилке 3, а после нее на грохоты первой ступени 4 с ячейками размером 1,8 мм (верхний) и 0,8 мм (нижний). Частицы размером более 1,8 мм подаются на валковую дробилку 5, а менее 0,8 мм — в бункер сбора пыли 7. Частицы размером 0,8—1,8 мм собираются в бункер готовой продукции 9. После валковой дробилки установлены грохоты второй ступени 6, после которых частицы размером более 1,8 мм возвращаются элеватором 8 обратно в дробилку, а частицу нужных размеров — в бункер готовой продукции, выход которой в целом составляет 50—60% исходного количества антрацита.
Установка оборудуется мощной вентиляционной системой для отсасывания пыли от дробилок и грохотов. Готовая крошка подается в мешках пневмотранспортом. Пыль из бункера 7 отводится с помощью водоструйного насоса, питающегося от водопровода 10.
§ 33. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ РЕАГЕНТОВ. ПРОБООТБОРНИКИ
Дозирование реагентов в процессах водоподготовки, очистки сточных вод и обработки осадков является наиболее ответственным этапом. Точность дозирования определяет качество обработки и экономичность работы сооружений. Как недостаток, так и избыток реагента отражаются на эффективности технологического процесса, а в ряде случаев могут и полностью его нарушить.
По принципу работы дозаторы подразделяются на дозаторы постоянной дозы и пропорциональные. Первые обеспечивают подачу постоянного определенного расхода раствора в обрабатываемую среду и применяются при однородном ее составе и равномерном расходе в течение продолжительных периодов. Перенастройка дозатора производится вручную по мере необходимости.
Пропорциональные дозаторы обеспечивают подачу нужного объема раствора реагентов определенной концентрации в зависимости от расхода обрабатываемой среды или концентрации определенного загрязнения в ней.
В наиболее совершенных схемах обработки воды дозирование контролируется по достигаемой степени очистки от определенного вида загрязнителя после ввода реагента.
По виду дозируемого реагента дозаторы подразделяются на
§ 33. Оборудование для дозирования реагентов. Пробоотборники
125
дозаторы растворов, суспензий, сухих реагентов и газов. По способу подачи реагента в обрабатываемую среду дозаторы бывают безнапорными и напорными.
Собственно дозатор как вид оборудования в большинстве случаев, особенно при пропорциональном дозировании, входит в общую систему, включающую в себя датчики расхода или контроля какого-либо вещества или показателя (pH, температуры и т.
п.), электрическую, иногда и электронную схему управления, исполнительный механизм, обеспечивающий изменение дозы (количества) раствора реагента. В настоящем учебнике эти схемы не рассматриваются.
Простейшим дозатором постоянной дозы является поплавковый дозатор (ПД)—дозатор Хованского (рис. III.21), обеспечивающий нужный расход через диафрагму 2, заглубленную на постоянную глубину под уровнем раствора в расходном баке, которая поддерживается поплавком 1. Раствор реагента отводится гибким шлангом 3. Количество раствора Q, м3/с, определяется гидравлическим расчетом в зависимости от глубины погружения диафрагмы 7 и ее диаметра D ио формуле
Q = р ю ,
(III.4)
где ц — коэффициент расхода (для круглой1 диафрагмы с тонкой стенкой принимается равным 0,6); ю — площадь живого сечения отверстия диафрагмы, м2; Н — глубина погружения оси отверстия диафрагмы, м.
Регулировка обеспечивается изменением глубины погружения поплавка в определенных предепах путем его пригрузки или заменой диафрагмы (с другим диаметром отверстия).
В зависимости от степени агрессивности раствора реагента подбираются материалы, из которых выполняются поплавок и диафрагма (нержавеющая сталь, пластмассы, латунь).
Дозаторы поплавкового типа пригодны лишь для дозирования растворов реагентов, так как при любом засорении или зарастании отверстия диафрагмы расход будет изменяться.
Для дозирования известкового молока рекомендуются дозаторы циркуляционного типа, обеспечивающие постоянное перемешивание его во избежание осаждения взвесей. Циркуляция обеспечивается насосом. К такого типа дозаторам относится дозатор известкового молока бункерный автоматический—ДИМБА (рис. III.22), разработанный ВНИИ ВОДГЕО. Аналогичные дозаторы, изготов-
126
Глава 111. Оборудование реагентных хозяйств
•Рис. II 1.22. Дозатор известкового молока ЛИМБА
ленные из винипласта, могут применяться и для дозирования коагулянта при большой подаче раствора (до 40 м3/ч).
Дозатор ДИМБА представляет собой емкость, разделенную перегородками на три бункера: в первый 5 подается раствор от циркуляционного насоса 9, постоянство уровня жидкости в нем поддерживается водосливом 6, отводящим ее в охватывающий карман 7, из которого она попадает в бункер возврата 1 и далее обратно в расходный бак 10. Остальной расход попадает в лоток • 4, снабженный стабилизирующими перегородками 6. Падающая с
лотка струя рассекается ножом-делителем 3 на две части: одна из них попадает в расходный бункер 8 и далее на дозирование, другая— в бункер возврата. Поворот ножа-делителя осуществляется исполнительным механизмом 2, связанным с датчиком (рН-метром «ли расходомером). Подача циркуляционного расхода должна превышать дозируемый расход в 1,5—2 раза.
Для дозирования извести может также применяться дозатор -со съемными шайбами (рис. III.23), приспособленный для работы в автоматических схемах. Бак из листового железа имеет в середине бункер /, в который подается насосом известковое молоко. В выпускном патрубке 2 устанавливается шайба 3 с калиброванным отверстием. Для удобства установки шайба снабжена ручкой 4. Для выпуска воздуха из патрубка предусмотрена трубка 6. Регулирование расхода через отверстие шайбы обеспечивается изменением уровня раствора над ней перемещением шибера 11 с переливным отверстием 9. Перемещение выполняется исполнительным механизмом с электроприводом 8 по сигналу датчика рН-мет-ра или расходомера. Шибер делит бак дозатора на два отделения— дозаторное 5 и возвратное 10, откуда излишек раствора возвращается в бак-мешалку. Перед дозаторным отделением установлена сетка 7, задерживающая крупные частицы, которые могут засорить отверстие шайбы.
Применяются для дозирования и специальные насосы-дозаторы типа НД — плунжерные (рис. III. 24) или марки 16В/10Х— винтовые. Они обеспечивают возможность подачи реагентов в напорные участки водоводов. Изменение дозы (расхода) реагента достигается изменением или длины хода плунжера, или числа его ходов, или частоты вращения. Имеется возможность автома-
§ 33. Оборудование для дозирования реагентов. Пробоотборники
127
тического регулирования указанных параметров с диапазоном 1:6. Кроме того, насосы типа НД могут блокироваться в агрегаты (типа ДА), обеспечивающие подачу сразу нескольких реагентов (до шести) от одного привода.
Максимальная подача насосов НД в зависимости от типа со-' ставляет 0,04—0,7 л/с, давление — до 1000 кПа.
Примером дозатора сухого реагента может служить вакуум-бункер (рис. 111.25). предназначенный для хранения и подачи кремнефтористого натрия —реагента для фторирования питьевой воды. Отдозированное количество порошка кременфтористого натрия может вводиться непосредственно в смеситель с обрабатываемой водой, а может (наиболее часто) в баки с мешалками для приготовления раствора реагента или в сатуратор для приготовления насыщенного раствора.
Фторсодержащие реагенты, в том числе кремнефтористый натрий, токсичны, в связи с чем необходимы специальные меры по предотвращению контакта их с обслуживающим персоналом. Вакуум-бункер вполне отвечает этим требованиям.
128
Глава III. Оборудование реагентных хозяйств
Реагент засасывается в корпус бункера 2 под вакуумом через фильтр 1 и по мере необходимости перегружается через затвор 3 и полиэтиленовый рукав 4 на дальнейшее использование. Привод затвора осуществляется от ручной тросовой лебедки 5. Длина рукава подбирается в зависимости от расстояния до места подачи порошка.
В большинстве случаев ввод растворов реагентов в обрабатываемую среду (воду, сточную воду, осадок) производится в безнапорные смесители различного типа (коридорные, перегородчатые, вихревые ит. п.). Нов ряде схем необходимо обеспечить ввод непосредственно в напорный трубопровод. Наиболее надежный способ ввода в данной ситуации— применение насосов-дозаторов. Однако ввод реагентов в напорный трубопровод возможен и без них — от дозаторов устанавливаемых на определенной высоте над ним для обеспечения гидростатического напора или путем подкачки реагентов гидроэлеватором (эжектором) со сравнительно небольшим (50— 70 кПа) избыточным давлением.
При установке детали ввода реагентов в трубопровод (рис.
Рнс. 111.25. Вакуум-бункер
Ш.26) используется эжектирующая способность струи жидкости, транспортируемой по трубопроводу (при давлении в нем не более 150 кПа). Трубка, подающая реагент, вводится в трубопровод на длину, равную 0,6 его диаметра; при этом она устанавливается срезом по направлению движения потока. Смесителем является сам трубопровод. Для лучшего смешивания место ввода должно находиться от камеры реакции на расстоянии не ближе 50 диаметров трубопровода.
В случае подачи кислых реагентов детали ввода выполняются из кислотостойких материалов (винипласт, полиэтилен и т.п.). Реа-
§ 33. Оборудование для дозирования реагентов. Пробоотборники
129
гент подводится через резиновый рукав или полиэтиленовый трубопровод с фланцевым соединением.
Постоянный контроль за качеством обрабатываемой воды или сточных вод играет важную роль в процессе эксплуатации очистных сооружений. Осуществляется он или контрольно-измерительными приборами (pH-метрами, концентратомерами различных веществ, мутномерами <и т. и.), устанавливаемыми в соответствующих местах, или лабораториями очистных сооружений путем проведения анализов проб, отобранных в определенных точках.
Отбор проб может производиться или сотрудниками лаборатории, или специальными автоматическими устройствами — пробоотборниками. Пробоотборник представляет собой электромеханическое устройство различной конструкции, обеспечивающее отвод и сбор в лабораторный сосуд заданной дозы контролируемой среды (воды, осадка, раствора реагента), ее консервацию через заданные промежутки времени.
Примером такого устройства являются диск (барабан) с гнездами под колбы или пробирки, поворачивающийся по сигналу реле времени и подставляющий пустую посуду под кран с электро-
5 Зак. 167
130
Глава IV. Оборудование для обеззараживания воды и осадка
магнитным приводом, срабатывающим по тому же сигналу на время ее наполнения. В зависимости оц необходимости могут быть получены почасовые пробы, среднесуточная и т. п. Соответственно устанавливается нужное чмсло сосудов в барабане.
ГЛАВА IV. ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ И ОСАДКА
Целью обеззараживания является уничтожение бактерий, микроорганизмов, вирусов, яиц гельминтов, находящихся в воде, в сточных водах и в осадках, образующихся при их обработке.
Обеззараживание может производиться как реагентным, так и безреагентным методами. Реагентами, применяемыми для обеззараживания, могут служить окислители — хлор, озон, гипохлорит натрия или кальция, двуокись хлора, перманганат калия, а также химические соединения, содержащие ионы серебра, меди и др.
К безреагентным относятся: облучение ультрафиолетовыми лучами и ультразвуковыми волнами, термическая обработка, радиация.
Оборудование и аппаратура для обеззараживания применяются при приготовлении растворов необходимой концентрации, дозировании их, получении обеззараживающих агентов (ультрафиолетовых лучей, озона, тепла и т.п.), а также обеспечении достаточного перемешивания и контакта реагента или агента с обрабатываемой средой (водой, осадком).
§ 34. ОБОРУДОВАНИЕ ХЛОРНОГО ХОЗЯЙСТВА
В водопроводно-канализационном хозяйстве для обеззараживания, обесцвечивания, удаления фенолов, цианидов и других веществ, а также для борьбы с биообрастаниями сооружений и трубопроводов наиболее широко применяемым реагентом является хлор. Хлор может применяться как в чистом виде (элементарный), так и в виде различных соединений (хлорная известь, гипохлориты кальция и натрия, двуокись хлора).
Из названных соединений хлора (на сооружениях малой производительности) наиболее широко применяется хлорная известь. Хлорная известь поставляется в полиэтиленовых мешкахимассой до 75 кг, в стальных барабанах или деревянных бочках вместимостью 100 и 275 л. Хлорсодержащие растворы готовятся путем растворения хлорной извести в воде в затворных баках, доведения раствора в рабочих баках до необходимой .концентрации и последующего дозирования его. Затворные и рабочие баки изготовляются обычно из древесины, арматура и трубопроводы — из хлоростойких пластмасс.
§ 34. Оборудование хлорного хозяйства
131
Рис. IV.I. Баллон для сжиженных газов
1 — предохранительный колпак; 2 — вентиль; 3 — кольцо горловины; 4— корпус; 5—башмак; 1=1390 мм — для баллона вместимостью 40 л и 1=1700 мм — вместимостью 50 л
Рис. 1V.2. Контейнеры для хлора
1 и 2 — штуцеры отбора газообразного и жидкого хлора
Элементарный хлор поставляется, как правило, в сжиженном виде в баллонах вместимостью 40 и 50 л (рис. IV. 1) или в контейнерах-бочках вместимостью 400 л (рис. IV.2,a), 800 л (рис. IV.2,6) и 1000 л (рис. IV.2,e).
Емкости для хлора должны быть окрашены в светло-серый цвет с нанесением зеленых полос и надписей «хлор», «ядовито», «сжиженный газ». *
Баллоны допускается применять на станциях с расходом хлора не более 1 т/сут. При большем потреблении хлора используются бочки или цистерны.
Жидкий хлор практически нерастворим в воде, в газообразном состоянии растворимость его составляет при атмосферном давлении 'и температуре 10°С 9,65 г/л. Таким образом, для обработки воды или сточных вод жидкий хлор, поступивший на станцию, необходимо испарить. Для станций небольшой пропускной способности испарение хлора осуществляется непосредственно в таре, в кото-5* Зак. 167
132
Глава /V. Оборудование для обеззараживания воды и осадка
Рис. 1V.3. Схема работы хлораториой установки
рой он хранится. При необходимости получения более 30 кг/ч хлора требуется применение специальных испарителей с искусственным подогревом. _
Введение газообразного хлора непосредственно в обрабатываемую воду неэкономично и не отвечает правилам техники безопасности. Поэтому более рационально предварительно готовить водный раствор хлора в специальных устройствах — хлораторах. Общая принципиальная схема хлораторной установки для приготовления хлорной воды показана на рис. IV.3.
Расходная емкость с жидким хлором (баллон, контейнер) 3 устанавливается на весах 1 на специальной подставке 2 вентилем вниз (для баллонов без сифонной трубки). Наиболее удобны циферблатные весы, непрерывно показывающие массу груза. Баллоны устанавливаются по два, по четыре и по шесть:
Жидкий хлор по хлоропроводу с компенсатором 4 отводится в испаритель 5, в рубашку которого подается горячая вода. Образовавшийся хлор-газ проходит грязевик 6, в котором задерживается пыль и другие содержащиеся в нем загрязнения, а также происходит испарение проскочивших капель жидкого хлора, после чего газообразный хлор проводится к хлораторам.
Хлор-газ проходит через фильтр 8, заполненный волокнистым материалом, и редуктор 10, снижающий давление до 20 кПа. Давление до и после редуктора контролируется! манометрами 9. Для отключения хлоратора служит вентиль 7. Расход хлор-газа регулируется вентилем 11. Расход газа измеряется ротаметром 12.
Ротаметры изготовляются из стеклянной слабо конусной внутри трубки, приспособленной для установки на вертикальном участке трубопровода и при обязательном направлении измеряемого потока снизу вверх. Внутри стеклянной трубки (более узкая часть которой обращена вниз) помещается ротор (поплавок). Наружный диаметр ротора несколько меньше внутреннего диаметра трубки, благодаря чему ротор может) свободно перемещаться по всей трубке.
§ 34. Оборудование хлорного хозяйства
133
Рис. IV.4. Хлоратор ЛОНИИ-100
1—вентиль; 2— фильтр; 3— мембранная камера; 4— манометр; 5 — редукционный клапан; 5 — тройник; 7 — регулирующий вентиль; 8 ротаметр; 9 — смеситель
При включении прибора в трубопровод поток измеряемого вещества, перемещаясь внутри снизу вверх, поднимает ротор до тех пор, пока вес не уравновесится разностью давления потока под и над поплавком. Иными словами, подъем ротора происходит до гех пор, пока кольцевой зазор между ротором и внутренней поверхностью конусной трубки не увеличится до величины, достаточной для пропуска всего потока при потере давления, уравновешиваемой весом самого ротора.
После этого подъем ротора прекращается и он остается в потоке в свободном взвешенном состоянии. Одновременно ротор приводится также во вращательное движение (состояние ротации)’ в результате воздействия потока на осевые косые канальцы, вырезанные на верхней кольцевой части ротора. Центрируясь благодаря этому в середине потока, ротор не соприкасается со стенкой трубки и работает таким образом без трения. При этом ротор чрезвычайно чувствителен к малейшим изменениям скорости
134
Глава IV. Оборудование для обеззараживания воды и осадка
Рис. IV.5. Хлоратор ЛК-10 (конструкции Л. А. Кульского)
/—подвод хлор-газа; 2 — эжектор; 3 — ротаметр; 4 — водяной клапан; 5 — штуцер подвода воды; 6 — воздушный клапан; 7 — штуцер отвода хлорной воды; 8 — регулирующий вен» тиль
Рис. IV.6. Испаритель змеевикового типа
потока и в соответствии с количе
ством газа, проходящего через ротаметр, он занимает точно определенное положение по высоте. Количество газа отсчитывается по шкале в объемных или массовых единицах, нанесенных на внешней поверхности стеклянной трубки.
Ротаметры должны устанавливаться строго вертикально по уровню, так как при малейшей неправильности в установке рота-
метра нарушается точность его
работы.
В смесителе 13 происходит смешивание хлор-газа с водой, подаваемой по трубопроводу 14, и растворение его. Эжектор 15, установленный после смесителя, обеспечивает создание вакуума в системе хлоратора и подачу хлорной воды по трубопроводу 16
к месту ввода.
§ 35. Оборудование обеззараживающих установок
135
Вакуумные хлораторы обеспечивают наиболее безопасные условия эксплуатации, при которых в случае нарушения герметичности трубопроводов или стыковых соединений не происходит выделения хлора в помещение.
Комплекс арматуры, приборов и устройств (см. позиции 7—13 на рис. IV. 3) обычно компонуется на общей панели и называется хлоратором. Наиболее распространенным у нас в стране является хлоратор Л ОН ИИ-100 (рис. IV.4), находят применение и хлораторы марки ЛК конструкции проф. Л. А. Кульского (рис. IV.5).
Испаритель хлора змеевикового типа (рис. IV.6) состоит из цилиндрической емкости со змеевиком, в который через патрубок 2 подается жидкий хлор. Через патрубок 1 в емкость поступает вода, подогретая до 50°С. Давление в змеевике не должно превышать 1600 кПа. Хлор-газ отводится через патрубок 5, охлажденная вода — через патрубок 4, вода из корпуса испарителя сливается через патрубок 6. Патрубки 3 и 7 предназначены для установки контрольно-измерительных приборов — термобаллона и термометра. Вместимость испарителей в зависимости от их производительности по хлору (25—300 кг/ч) составляет от 0,1 до 3,45 м3.
Хлоропроводы жидкого и газообразного хлора могут быть выполнены из стальных бесшовных труб из углеродистой стали. Хлорная вода очень агрессивна почти ко всем видам стали, в том числе и нержавеющей, поэтому трубопроводы для ее транспортировки следует выполнять из неметаллических труб (резиновых, винипластовых, фаолитовых, полиэтиленовых, стеклянных, фторопластовых).
§ 35. ОБОРУДОВАНИЕ ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИХ УСТАНОВОК
Электролизные установки. Гипохлорит натрия NaOCl как источник активного хлора, равноценного по своей бактерицидной активности элементарному хлору, может быть получен на месте потребления из естественных хлоридных растворов — морской воды, минерализованных подземных вод, а также из искусственных растворов хлористого натрия (поваренной соли).
Принцип работы электролизных установок основан на разложении постоянным электрическим током хлоридных растворов, пропускаемых между электродами. Схема простейшей электролизной установки представлена на рис. IV. 7. Корпус электролизера 3— двойной, выполненный из токонепроводящего материала (например, асбестоцементных труб), соединен внизу перемычкой 1. Катоды 2 представляют собой сетку из нержавеющей стали, аноды 5 — впаянные в свинец куски магнетита. Кусками магнетита 4 заполнено и пространство между анодами и катодами. Рассол при прохождении от места вода в аппарат 6 до выхода из патрубка 7 разлагается с получением раствора гипохлорита натрия. При этом
136
Глава IV. Оборудование для обеззараживания воды и осадка
Рис. IV.8. Общий вид электролизера марки ЭН-1,2
Рис. IV.7. Схема устройства электролизной установки с магнетитовыми электродами
выделяется водород, который выбрасывается в атмосферу вентиляционной системой-
Общий вид установки ЭН-1,2 показан на рис. IV.8. Ее производительность по активному хлору составляет 0,042 кг/ч, расход соли на 1 кг активного хлора — 12—15 кг, электроэнергии — 7—10 кВт-ч.
В установках большей производительности могут применяться аноды из графитных пластин или стержней, катодами служат корпуса ванн из нержавеющей стали (рис. IV.9). В комплекс установки, кроме электролизера, входят блок электропитания, склад соли, растворные и расходные баки рассола и хранения раствора гипохлорита.
В ряде случаев при наличии достаточного содержания хлоридов (не менее 20 мг/л) возможно применение прямого электролиза обрабатываемой жидкости с целью ее обеззараживания.
Установка «Поток» производительностью до 3,5 тыс. м’/сут предназначена для обеззараживания подземных вод, а производительностью до 800 м’/сут — открытых источников, установка «Каскад» производительностью до 100 м3/сут применяется на станциях биологической очистки сточных вод.
Электролизная установка «Поток» — напорная (давление до 500 кПа), аноды выполнены из титана с покрытием рутением, а титановые катоды собраны в пакеты. Вода проходит через пакеты электродов, находящиеся под напряжением 6—12 В, при этом про-
§ 35. Оборудование обеззараживающих установок
137
Рис. IV.9. Электролизер марки ЭН-100
/ — шкаф управления; 2 — корпус электролизера; патрубки: 3 — отвода к вентилятору; 4 — подвода охлаждающей воды; 5 — слива осадка; 6 — слива раствора гипохлорита; 7 — подвода рассола
X
исходит разложение имеющихся в ней хлоридов с выделением гипохлорита натрия, обладающего, как указано выше, бактерицидным действием. Режим работы установки подбирается исходя из количества остаточного хлора в обработанной воде.
Для периодической промывки аппарата от катодных отложений солей жесткости предусмотрен кислотный контур с бачком для 3%-ного раствора соляной кислоты и шестеренчатым насосом, установленным на общей раме с электролизером.
Установка «Каскад» безнапорная и может быть размещена и отводящем очищенную воду лотке. Кассета электродов аналогична таковой, применяемой в установке «Поток». Кислотный контур не предусмотрен, поэтому промывка кассеты осуществляется в отдельном бачке с раствором кислоты. Для предупреждения забива-
138
Глава IV. Оборудование для обеззараживания воды и осадка
Рис. IV.10. Схема устройства трубчатого озонатора
ния электролизера активным илом и другими крупными частицами перед ним рекомендуется устанавливать сетку с размерами ячеек 2—3 мм.
В комплект электролизерных установок входит блок электропитания, преобразующий переменный ток напряжением 380 В в постоянный напряжением 6—12 В.
Озонаторные установки. Озон О3 обладает более высоким бактерицидным и окислительным действием, чем хлор. Озонирование, кроме обеззараживания, обеспечивает устранение из воды СПАВ, органических растворителей и красителей, фенолов, цианидов, нефтепродуктов, ионов тяжелых металлов и других веществ.
Получают озон из атмосферного воздуха. На 1 кг озона требуется 50—60 м3 воздуха, предварительно осушенного и очищенного от механических примесей.
Обогащение воздуха озоном производится в трубчатых озонаторах (рис. IV. 10) в высоковольтном разряде коронного типа при напряжении 10 кВ. Зона такого разряда создается между двумя концентрическими электродами, разделенными стеклянным диэлектрическим барьером 2. Электродом высокого напряжения является металлизированная поверхность стеклянного диэлектрика, наружный электрод из нержавеющей стали заземляется. Подача воздуха и отвод озонсодержащей смеси осуществляются через патрубки 3 и 5. Блок электродов помещен в корпус /, охлаждаемый водой через патрубки 4 и 6.
Комплекс установки состоит из следующих основных блоков: подготовки и транспортирования воздуха, электропитания озонаторов, камер (устройств) для смешения озоновоздушной смеси с обрабатываемой водой. Общий вид озонатора показан на рис. IV.11.
§ 35. Оборудование обеззараживающих установок 139
Рие. IV.11. Общий вид озонатор' ной установки
Рис. IV. 12. Секции бактерицидной установки типа ОВ-АКХ
140 Глава IV. Оборудование для обеззараживания воды и осадка
Рис. IV.13. Бактерицидная установка марки ОВ-150
Рис. IV.14. Общий вид бактерицидной установки ОВ1П-РКО
§ 35. Оборудование обеззараживающих установок
141
Бактерицидные установки. Одним из способов обеззараживания воды без применения каких-либо реагентов является облучение ее ультрафиолетовыми лучами, обладающими достаточно высоким бактерицидным воздействием на бактерии и микробы.
В качестве источника ультрафиолетовых лучей применяются ртутно-аргонные или ртутно-кварцевые лампы мощностью от 60 до 2500 Вт. В зависимости от места и способа размещения ламп бактерицидные установки могут быть безнапорными и напорными, с погруженными и непогруженными источниками излучения. /
Напорная установка с погруженными источниками бактерицидного излучения имеет несколько отдельных секций (рис. IV. 12) с ртутно-кварцевыми лампами высокого давления. Корпус 5 камеры состоит из двух отдельных половин литой конструкции, соединяемых стяжными болтами на резиновой прокладке. Интенсивное перемешивание воды внутри корпуса осуществляют шесть радиальных перегородок. Лампа помещается в центре камеры в кварцевом цилиндрическом футляре, заключенном в торцовые цоколи 4. Вода подается через патрубок 1. С торца камера закрыта крышкой 3 со смотровым стеклом 2. Сверху размещено наблюдательное стекло 7, прижимаемое фланцем 6. Время от времени стекло лампы необходимо очищать от обрастания. В некоторых конструкциях предусматриваются специальные устройства (щетки), приводимые в движение потоком воды.
Бактерицидные установки большой производительности (рис. IV. 13) блокируются из нескольких секций, работающих последовательно. Общий вид бактерицидной установки приведен на рис. IV.14.
Бактерицидные лампы могут устанавливаться над микрофильтрами для борьбы с биообрастанием.
Аммонизаторные установки. Аммонизация воды применяется с целью устранения и предупреждения образования хлорфенольпых запахов после обработки ее хлором, а также для удлинения бактерицидного влияния хлора. Для аммонизации воды может применяться сульфат аммония, но большее применение находит газообразный аммиак.
Аммиак на сооружения доставляется в сжиженном виде в стальных баллонах, окрашенных в желтый цвет. Хранение их на складах аналогично хранению хлорных баллонов, однако совместное их содержание недопустимо.
Дозирование газообразного аммиака производится через дозатор, по конструкции аналогичный хлоратору. В большинстве случаев для этой цели применяется хлоратор ЛОНИИ-ЮО, при этом бронзовые детали и трубопроводы, соприкасающиеся с аммиаком, заменяются на стальные, так как аммиак вызывает коррозию бронзы. При смешении аммиака с водой образуется в большом количестве углекислый кальций вследствие реакции с находящейся щелочью. /ф'*
142
Глава IV. Оборудование для обеззараживания воды и осадка
Рис. IV.15. Колонка для смешения аммиака с водой
Во избежание зарастания коммуникаций и оборудования применяется непосредственный ввод газообразного аммиака в обрабатываемую воду через специальную колонку (рис. IV.15), установленную на трубопроводе или непосредственно в резервуаре. Подвод газообразного аммиака по трубопроводу / производится через душевую сетку 3, воды — через дырчатую трубку 2. Смешение аммиака с водой происходит в трубе 4 высотой не менее 3 м.
§ 36. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД
Основным видом бактериального загрязнения осадков городских сточных вод являются яйца гельминтов — глистов-паразитов кишечно-желудочного тракта человека и животных. Задача обеззараживания осадка—уничтожение яиц гельминтов (дегельминтизация), сохраняющих жизнеспособность в условиях естественной сушки и при механическом обезвоживании осадков.
Наиболее приемлемым и распространенным методом дегельминтизации является нагревание осадка до температуры 60—65°С. Дегельминтизация происходит при термофильном сбраживании в метантенках. Она может также осуществляться и при подаче острого пара в жидкий осадок при соответствующем перемешивании или нагревании его в теплообменниках. Применение теплообменников трубчатой конструкции для осадка невозможно ввиду их быстрого зарастания и засорения трубок. Более надежны в эксплуатации спиральные теплообменники или теплообменники типа «труба в трубе». Они легко разбираются, промываются и чистятся.
Описанные методы дегельминтизации требуют значительных затрат тепловой энергии, так как при этом приходится нагревать большую массу воды, находящейся в осадке. В свою очередь имеются определенные трудности и в нагревании сгущенных или обезвоженных осадков, так как необходимо обеспечить прогрев всей массы осадка на всю глубину его слоя.
Примером установки для обеззараживания обезвоженного осадка является конструкция дегельминтизатора, разработанная Академией коммунального хозяйства (АКХ) им. К. Д. Памфилова.
Камера дегельминтизации — КДГМ (рис. IV. 16) состоит из металлического пластинчатого транспортера 4, на который тонким слоем укладывается обезвоженный на вакуум-фильтрах или центрифугах осадок. Создание слоя осадка обеспечивается специаль-
§ 36. Оборудование для обеззараживания осадка сточных вод
143
Рис. IV.16. Дегельминтизатор
ной конструкцией приемного бункера 1 с подвижными стенками 2 в виде резинотканевых транспортеров, из которого он выдавливается через регулировочные валы «?, позволяющих изменять при необходимости толщину слоя от 10 до 25 мм. Осадок продвигается на транспортере под рядом из 24 горе
лок инфракрасного излучения 5. Обеззараженный осадок сбрасывается с транспортера на конвейер 7, отводящий его в бункер или на площадку для складирования. Над горелками установлен вытяжной вентиляционный зонт 6.
Производительность установок сравнительно невелика (0,4— 0,6 м’/ч), что определяет область их применения для станций аэрации пропускной способностью до 20—30 тыс. м3/сут сточных вод.
ГЛАВА V. КОМПАКТНЫЕ УСТАНОВКИ ВОДОПРОВОДА И КАНАЛИЗАЦИИ
§ 37. ВОДООЧИСТНЫЕ УСТАНОВКИ
Для очистки воды и сточных вод небольших объектов (сельских населенных пунктов, домов отдыха, санаториев, отдельных производственных зданий и т. п.), а также временных или сезонно работающих предприятий («вахтовых» поселков, пионерлагерей и т. п.) широко применяются установки заводского изготовления. Их преимущества заключаются в компактности, быстроте монтажа на месте расположения, в относительной простоте доставки в труднодоступные районы, в возможности демонтажа (при необходимости) и установки в другом месте. Их применение обеспечивает высокое качество выполнения работ.
Установки типа «Струя» предназначены для очистки питьевых вод в системах водоснабжения пропускной способностью 100; 200, 400 и 800 м3/сут — при работе по реагентной схеме и соответственно 25, 50, 100 и 200 м3/сут — при работе по безреагентной схеме. Работа установки предусмотрена по двухступенчатой схеме: осаждение в тонком слое движущейся жидкости и фильтрование на скорых напорных фильтрах. Установка размещается либо в здании, либо на открытом воздухе (при положительных зимних температурах), в комплексе с реагентным хозяйством коагулянта и блоком обеззараживания. Обеззараживание предусмотрено гипохлоритом натрия, получаемым методом электролиза. Установку типа «Струя» рекомендуется применять в комплекте с обеззараживающей установкой типа «Поток» (см. § 35). Общий вид установки «Струя-100» показан на рис. V.I.
144
Глава V. Компактные установки водопровода и канализации
Рис. V.I. Общий вид установки «Струя»
§ 38. УСТАНОВКИ для очистки сточных вод
Рядом предприятий освоен выпуск компактных установок различных конструкций и пропускной способности (от 12 до 200 м3/сут). Установки рассчитаны, как правило, на полное окисление органических веществ и аэробную стабилизацию активного ила. Они изготовляются из металла с антикоррозионным покрытием. Аэрация сточных вод предусматривается или пневматическая (газодувками) или механическая (роторными аэраторами).
При использовании нескольких установок (двух-трех) пропускная способность очистной станции может достичь 700 м3/сут. Компактная установка типа КУ-200 (рис. V.2) состоит из трех секций: аэрационной, отстойной и аэробной стабилизации. Аэрация иловой смеси и минерализации осадка осуществляется механическими аэраторами. Установка монтируется из панелей, доставляемых с завода и свариваемых на месте, на предварительно подготовленном бетонном основании. После монтажа и присоединения коммуникаций установка обсыпается грунтом. Установки меньшей пропускной способности могут доставляться к месту монтажа готовыми секциями на трайлерах.
В комплекте с данными установками для обеззараживания очищенных сточных вод могут применяться электролизные установки типа «Каскад» (см. § 35).
Установки «Кристалл» предназначены для очистки сточных вод, содержащих взвешенные вещества и нефтепродукты. Они устанавливаются в системах оборотного водоснабжения моек автомобилей автобаз, на очистных сооружениях загрязненных дождевых вод и
§ 38. Установки для очистки сточных вод
145
т. п. Пропускная способность установок соответствует 30, 60, 90 и 120 м3/ч.
Схема работы установки «Кристалл»' (рис. V.3) следующая: сточная вода из резервуара 1 насосом 2 подается в виброфильтр с плавающей загрузкой 3, задерживающий грубые взвешенные вещества. Осадок из него поступает в сборник 4 и периодически вывозится. Далее вода проходит коалесцирующий фильтр 6, загруженный гранулами полиэфирной смолы, способствующей укрупнению нефтяных частиц, удаляемых воздухом, подаваемым по трубопроводу 5 в сборник 8. Пройдя ряд фильтров доочистки 7, состоящих из кассет, заполненных неткаными синтетическими материалами, обладающими высокими абсорбционноадгезионными свойствами (вазок{
Рис. V.2. Схема компактной установки типа КУ-200 секции: /—аэрации; //— отстаивания; ///—аэробной стабилизации (минерализатор); /—трубопровод подачи сточной воды; 2 —основание установки; 3 — направляющая труба аэратора; 4 — механический аэратор; трубопроводы: 5 — отвода очищенных сточных вод; 6 — отвода минерализованного осадка
и, сипрон и т. п.), вода собира-
ется в резервуар чистой воды 12, откуда возвращается в оборотный цикл насосом 11.
Задержанные нефтепродукты отстаиваются в сборнике, где происходит их расслоение. Вода сливается из нижней части через патрубок 10, а нефтепродукты через патрубок 9 отводятся на сжигание. Сжигание может производиться в барботажных печах типа «Вихрь» (см. § 26).
Снижение содержания нефтепродуктов на установке составляет с 20—500 до 1 —1,5 мг/л, взвешенных веществ — с 100—800 до 25— 50. Регенерация загрузки кассет фильтров доочистки производится путем ее отмывки горячей водой или просто заменой.
Фильтр «Полимер» с передвижным узлом регенерации (рис. V.4,a) представляет собой металлическую емкость 5, загруженную кусками пенополиуретана 6, уложенного на сетчатое днище 13. Сточная вода, содержащая нефтепродукты, подается по трубопроводу 1 через распределительную камеру 2 с шибером 3 и водораспределительные окна 4 в фильтр. Пройдя загрузку, вода, очищенная от нефтепродуктов, отводится по трубопроводам 14 через камеру 12 с шибером 11, образующую гидрозатвор. Вентиль 15 позволяет опорожнить фильтр.
Пенополиуретан является хорошим поглотителем нефтепродуктов, содержащихся в сточной воде в эмульгированном состоянии. Хлопья (куски) пенополиуретанового слоя загрузки размером 0,5—
146
Глава V. Компактные установки водопровода и канализации
Рис. V4. Схема установки «Кристалл»
1 см имеют насыпную плотность 30—40 кг/м3 и характеризуются высокой нефтеемкостью, достигающей в среднем 350 кг/м3. При этом потери напора сравнительно низки, так как кольматация происходит равномерно.
Регенерация загрузки таких фильтров заключается в отжиме задержанных поверхностью пенополиуретана нефтепродуктов в различного рода устройствах, как правило, представляющих собой вращающиеся барабаны (валики), между которыми пропускают куски загрузки, сжимая их. После пропуска через выжимное устройство куски принимают свои исходные форму и размеры и снова готовы к использованию. Загрузка выдерживает многократные (до 2—2,5 тыс.) циклы регенерации без деформаций, измельчения и разрушения.
Регенерация загрузки фильтра осуществляется без остановки подачи сточных вод с помощью узла, передвигающегося на специальной тележке 10 вдоль его длинной стороны. Цепной ковшовый элеватор 7 извлекает часть загрузки из воды и сбрасывает ее между отжимными барабанами. 8. Отжатые уловленные нефтепродукты с водой попадают в желоб 9 и отводятся на дальнейшую обработку, утилизацию или уничтожение. Регенерированная загрузка падает в емкость фильтра.
Фильтр «Полимер» со стационарным узлом регенерации (рис. IV.4,6) представляет собой емкость /, загруженную кусками пенополиуретана <?, уложенного на сетчатом днище 5. Загрязненная вода подается по трубопроводу 4 и отводится трубопроводом 6 снизу фильтра.
Цепной ковшовый элеватор 2, приводимый в движение ведущей звездочкой 9, поднимает и сбрасывает куски загрузки между отжимными барабанами 8. Регенерат сливается в желоб 7, куски пенополиуретана возвращаются в емкость фильтра.
§ 38. Установки для очистки сточных вод
147
Рис. V.4. Схема работы фильтров с пенополиуретановой загрузкой
Фильтр (рис. IV.4,e), периодически действующий, останавливается на регенерацию через 15—20 ч. Сточная жидкость, подаваемая по трубопроводу Р, проходит через слой пенополиуретановой загрузки /, уложенный на сетчатом поддоне 10, и отводится трубопроводом 11.
При выводе фильтра на регенерацию подача и отвод сточных вод прекращаются и включается привод 6 скребкового элеватора 2, поднимающего куски загрузки в отжимное устройство, состоящее из транспортера 4, подводящего их через отжимные барабаны 3. Для более полной отмывки загрузки на транспортерную ленту по
148
Глава VI. Трубопроводная арматура и щитовые затворы
ступает горячая (40—50°С) вода по трубопроводу 5. Регенерат отводится желобом 8, а регенерированная загрузка 7 возвращается в фильтр. В зависимости от степени загрязнения загрузки может быть применено 2—3-кратное отжимание всего ее объема. Продолжительность цикла регенерации 30—40 мин.
ГЛАВА VI. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА
И ЩИТОВЫЕ ЗАТВОРЫ
§ 39. ВИДЫ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
Трубопроводной арматурой называют устройства, предназначенные для отключения, распределения, регулирования, смешения и сброса потоков воды.
По управлению арматура подразделяется на арматуру с ручным управлением и приводную. Арматура с ручным приводом управляется вращением маховика, насаженного на шпиндель или передающего движение через редуктор. Арматура приводная снабжена приводом, установленным непосредственно на ней. Привод может быть электрическим, гидравлическим, пневматическим и электромагнитным.
По характеру выполняемых функций арматура водопроводно-канализационных сооружений бывает следующих видов: запорная, регулирующая, предохранительная. Запорная и регулирующая арматура — это задвижки, поворотные затворы, вентили, краны пробковые и шаровые; предохранительная арматура — это приемные, обратные и предохранительные клапаны, клапаны для впуска и выпуска воздуха, вантузы, гасители гидравлических ударов.
Основными параметрами арматуры являются условные давления рабочей среды и условные диаметры прохода. Стандартизация условных давлений и проходов, определяющих число типоразмеров арматуры, позволяет осуществлять ее серийное производство и производить замену отдельных видов арматуры.
Давление разделяют на условное, рабочее и пробное (табл. VI. 1). Условное давление — это наибольшее избыточное рабочее давление при температуре 20°С, при которой обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов.
Под рабочим давлением понимают наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей трубопроводов при рабочей температуре среды. Для первой температурной ступени, равной 120°С, условные давления равны рабочим.
Пробное давление —это избыточное давление, при котором арматура и соединительные части трубопроводов должны подвергаться гидравлическому испытанию на прочность и плотность водой при температуре не выше 100°С.
§ 40. Задвижки, поворотные затворы и клапаны
149
Таблица VI.1. Давления, МПа, для арматуры и соединительных частей трубопроводов при температуре среды до 120°С
Условное р у , Пробное р пр Условное ру Пробное Рнр
0,1 0,2 2,5 3,8
0,25 0,4 4 6
0,4 0,6 6,4 9,6
0,6 0,9 10 15
1. 1,5 16 24
4,6 2,4
* Примечание. На трубопроводы в собранном виде данные, указанные в таблице (по стандарту), не распространяются.
Номинальный диаметр отверстия в трубе или арматуре называется условным проходом. Значения условных проходов для арматуры всех видов труб, а также деталей машин и аппаратов, соединяемых с арматурой или с трубопроводами, принимаются в соответствии с действующими стандартами (табл. VI.2.)
Таблица VI.2. Условные проходы арматуры и соединительных частей трубопроводов
Диаметры Условные проходы Ру , мм
Основные 3; 6; 10; 15; 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400; 1600; 2000; 2400; 3000; 3400; 4000
Дополнительные 13; 90; 275; 325; 375; 1100; 1300; 1500
Трубопроводы дополнительных диаметров могут применяться для обеспечения работы существующих трубопроводных систем и установок, разработанных и изготовленных до ввода в действие стандарта.
§ 40. ЗАДВИЖКИ, ПОВОРОТНЫЕ ЗАТВОРЫ И КЛАПАНЫ
Задвижки чугунные (ру<1,6 МПа) и стальные (ру> 1,6 МПа) на трубопроводах водоснабжения и канализации используются для выключения отдельных участков в случаях аварии или на время ремонта. Изменяя степень открытия задвижек, можно также регулировать расход воды.
По конструкции запорного органа задвижки подразделяются на параллельные и клиновые. В параллельных задвижках проход корпуса перекрывается двумя подвижно соединенными между собой дисками, которые раздвигаются одним или двумя расположен-
150
Глава VI. Трубопроводная арматура и щитовые затворы
ними между ними клиньями. Уплотняющие кольца корпуса и дисков расположены параллельно друг другу и перпендикулярно оси задвижки.
В клиновых задвижках проход корпуса перекрывается одним клинообразным круглым диском (клинкетом), который помещается в гнезде между наклонными уплотняющими кольцами корпуса.
В параллельных задвижках уплотняющие кольца обрабатываются проще и легче, чем в клиновых. В последних износ уплотняющих колец происходит быстрее; при редком пользовании задвижкой запорный орган заклинивается и приходится применять большие усилия при открытии. В связи с этим параллельные задвижки предпочтительнее клиновых.
Задвижки обоих видов изготовляются с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное движение, во втором — только вращательное. У задвижки с выдвижным шпинделем можно производить очистку и смазку его резьбы, однако такие задвижки имеют большую высоту, а при устройстве хозяйственно-питьевых водопроводов выдвигающийся шпиндель нежелателен по санитарным соображениям.
Закрытие задвижек, как правило, происходит при вращении шпинделя по часовой стрелке. Шпиндели у малых задвижек и при малых давлениях приводятся во вращение вручную маховиком или ключом с квадратным отверстием. Для задвижек больших диаметров и задвижек, работающих под большими давлениями,- применяется редуктор с червячной или конической передачей.
Для уравновешивания давления по обе стороны корпуса у крупных задвижек, а также у малых при больших давлениях применяют обводной трубопровод (байпас) меньшего диаметра, снабженный задвижкой. Это позволяет операции по закрытию и открытию производить быстрее и с меньшими усилиями.
Задвижки, как правило, устанавливаются в помещениях, доступных для управления, осмотра и ремонта (в насосных станциях, камерах, колодцах и т. д.).
Определенный интерес представляет бесколодезная установка задвижек с ручным управлением на водопроводных сетях, однако при такой установке задвижек предъявляются повышенные требования к их качеству, монтажу, а также к сальниковым уплотнениям.
Если по условиям эксплуатации задвижку приходится часто открывать и закрывать, то при дистанционном и автоматическом управлении задвижками применяется электрический или гидравлический привод.
Строительные длины задвижек, а также размеры их присоединительных фланцев регламентированы стандартами. Промышленностью выпускаются задвижки с Dy = 504-2000 мм на Ру = 0,25; 0,6; I; 1,6; 2,5; 6,4 МПа при массе от 20 кг до 12,5 т.
§ 40. Задвижки, поворотные затворы и клапаны
151
Рис. VI.1. Задвижки параллельные ручные на давление Ру =1 МПа
Задвижки с ручным приводом параллельные с выдвижным шпинделем (рис. VI. 1,а) состоят из следующих основных частей: корпуса 5, крышки 4 с сальником 2, запорного диска 6, шпинделя 3 с маховиком 1 и клина 7. Шпиндель в этих задвижках совершает поступательное движение и при вращении маховика в зависимости от направления вращения перемещается вверх или вниз. Задвижки устанавливаются на трубопроводе в любом рабочем положении, кроме положения «маховиком вниз». Необходимо учитывать, что в задвижках с выдвижным шпинделем последний вывертывается наружу примерно на величину диаметра задвижки, поэтому по подъему шпинделя можно судить о степени открытия задвижки. Изготовляются задвижки диаметрами 50—400 мм на давление 1 МПа.
Задвижки с ручным приводом параллельные с невыдвижным
152
Глава VI. Трубопроводная арматура и щитовые затворы
Рис. VI.2. Задвижка с электрическим приводом на давление Р у =2,5 МПа
шпинделем (рис. V.1,6). Шпиндель в этих задвижках совершает только вращательное движение от маховика, насаженного на верхний конец шпинделя. Шпиндель при подъеме дисков остается на месте, а вся запорная часть задвижки по резьбе шпинделя поднимается в крышку. Для определения величины открытия задвижек предусматривается указательный механизм, передающий вращательное движение шпинделя на особый диск с делениями и стрелкой. Задвижки устанавливаются на трубопроводе в любом рабочем положении- Изготовляют
ся задвижки диаметрами 500—800 мм на давление 1 МПа.
Задвижки с ручным приводом клиновые с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Затвор задвижки с выдвижным шпинделем двухдисковый клиновой. При закрытии затвора диски плотно прилегают к уплотнительным поверхностям корпуса. При открытии задвижек с невыдвижным шпинделем клин поднимается и располагается в крышке. Изготовляются задвижки на давление 2,5— 6,4 МПа. В связи со значительным рабочим давлением для уменьшения усилия при открытии задвижки диаметром 500—800 мм изготовляются с обводом.
Задвижки с электрическим приводом (рис. VI.2). Для закрытия или открытия крупных задвижек вручную требуются десятки минут, а то и часы. При применении электропривода на эти же операции в зависимости от диаметра задвижки уходит 1—6 мин. Электрифицированные задвижки так же, как и задвижки с ручным приводом, по конструкции запорного устройства подразделяются на параллельные и клиновые. Задвижки обоих видов изготовляют-
ся с выдвижным и невыдвижным шпинделем.
У большинства задвижек с электроприводом форма корпуса, конструкция, устройство запорной части, а также размеры фланцев и присоединительные размеры аналогичны таковым у задвижек с ручным приводом. По специальному требованию задвижки с электроприводом могут выпускаться во взрывозащищенном исполнении и с обводами. Задвижки с электроприводом изготовляются диаметрами Dy= 1004-1600 мм на давление ру —0,254-6,4 МПа.
Задвижки с гидравлическим приводом (рис. VI.3,a) используются в тех случаях, когда по какой-либо причине невозможно применить электрифицированные задвижки (взрывоопасная среда,
f 40. Задвижки, поворотные затворы и клапаны
153
Рис. VI.3. Задвижка параллельная с гидравлическим приводом на давление Ру =1 МПа а —общий вид; б—схема действия привода гидравлической задвижки
повышенная влажность и др.). По конструкции запорной части задвижки являются параллельными с выдвижным шпинделем.
Гидравлический привод задвижки состоит из стального цилиндра /, присоединенного к корпусу 5 задвижки. В цилиндре двигается поршень 3, прикрепленный к шпинделю 2, который проходит через корпус задвижки и крышку цилиндра и имеет сальниковые уплотнения 4 и 6. Воду для гидравлического привода обычно подают из напорного трубопровода или от собственной насосной установки.
154
Глава VI. Т рубопроводная арматура и щитовые затворы
Рис. VI.4. Затвор поворотный дисковый на давление Ру = 1 МПа
Управление гидравлической задвижкой производится с помощью распределительного четырехходового крана (см. рис. VI.3,6), две трубки которого соединены с полостью цилиндра сверху и снизу поршня, третья трубка подводит напорную воду к распределительному крану, а четвертая отводит отработанную в приводе воду в сток. При открытии задвижки вода под напором подается под поршень (положение I на рис. VI.3,6), а при закрытии — в верхнюю часть цилиндра (положение II). Задвижки изготовляются диаметрами Dy = 504-400 мм на давление 1 МПа.
Поворотные дисковые затворы. Основными частями дискового поворотного затвора, который изображен на рис. VI.4 в закрытом положении, являются диск /, вращающийся на валу 3, жестко связанном с рычагом 4. Поворот системы диск — ось — рычаг производится шпинделем И, который связан с рычагом шарнирно. Вращательное движение вала электропривода 8 или ручного штурвала 7 с помощью бугельного узла 10 преобразуется в поступательное движение шпинделя. Уплотнение осуществляется с помощью резинового кольца 6, заложенного в канавку по окружности диска. Резиновое кольцо прикреплено к диску прижимным кольцом 5. В закрытом положении уплотнительное кольцо прижато к седлу 2 корпуса затвора.
Рабочее положение затвора — полностью открыт (в это время плоскость диска параллельна потоку жидкости) или полностью закрыт. Выключение электропривода при достижении диском край
§ 40. Задвижки, поворотные затворы и клапаны
155
них положений осуществляется концевыми выключателями, расположенными в коробке 9.
Благодаря ряду преимуществ по сравнению с задвижками поворотные дисковые затворы получают все большее распространение. Они имеют меньшие габариты, в 1,5—2 раза легче задвижек, обеспечивают плотное перекрытие трубопроводов. К недостаткам дисковых затворов можно отнести несколько большую по сравнению с задвижкой потерю напора и неудобства при прочистке тру-, бопроводов.
Поворотные дисковые затворы выпускаются с ручным и электрическим приводом диаметрами 100—2400 мм на давление ру= = 0,254-1 МПа и с гидроприводом диаметрами 300—1000 мм на давление 0,25 МПа.
Клапаны приемные используются в насосных установках для предотвращения обратного потока жидкости при заполнении насоса водой перед пуском, иногда во избежание опорожнения напорного водовода через насос, а также для предохранения насоса от попадания в него крупных твердых тел.
Чугунный обратный приемный клапан с сеткой, применяемый на трубопроводах для воды на давление до 0,25 МПа (см. рис. 1.20), состоит из корпуса, сетки (съемной), тарелки клапана и приспособления для ограничения подъема тарелки. Со всасывающей трубой приемный клапан соединяется фланцем. Клапаны на £)у = 504-4-200 мм изготовляются с одной захлопкой, на £>у = 250 и 300 мм — с двумя захлопками и на Z)y = 400 мм —с четырьмя захлопками. Клапан устанавливается сеткой вниз.
Для уменьшения потерь напора во всасывающей линии и приемном клапане по рекомендации насосных заводов диаметры всасывающей линии и клапана обычно принимают больше диаметра патрубка насоса.
Приемные клапаны имеют следующие недостатки: требуют ухода при эксплуатации (очистка, ремонт) и значительно увеличивают сопротивление при всасывании. Установка приемных обратных клапанов в насосных станциях третьей категории допускается на всасывающих линиях диаметром до 200 мм.
Клапаны обратные поворотные применяются на насосных станциях для того, чтобы после остановки насоса воспрепятствовать обратному току через него воды, находящейся в напорном трубопроводе. Обратный ток воды может вызвать нежелательные последствия: опорожнение напорных водоводов через насос и обратное вращение насоса (последний будет работать как водяная турбина, а электродвигатель превратится в генератор, работающий без нагрузки), опасное для насоса и электродвигателя.
Закрытие обратного клапана на насосной станции при внезапной остановке насоса вызывает гидравлический удар в напорном трубопроводе, от действия которого иногда может быть поврежден этот клапан или какой-либо участок водовода. Поэтому водоводы
156
Глава VI. Трубопроводная арматура и щитовые затворы
Рис. VI.5. Клапаны обратные поворотные
должны проверяться на возможное возникновение гидравлического удара при внезапной остановке насосной станции, и при необходимости должны приниматься соответствующие предохранительные меры.
Обратные клапаны устанавливаются также на напорных водоводах около насосных станций для предохранения их от затопления (при разрушении обратных клапанов, установленных в насосной станции).
По рекомендации ВНИИ ВОДГЕО, обратные клапаны нашли применение в качестве предохранительных устройств от действия гидравлического удара. Они используются как отсекающая арматура при разделении длинных водоводов на отдельные участки, а также на водоводах в местах разрыва сплошности потока для впуска и защемления воздуха.
Обратный клапан поворотный типа «захлопка» на давление ру=1 МПа (рис. VI.5,а) однодисковый состоит из корпуса /, тарелки клапана 2 и крышки корпуса 3. Тарелка клапана монтируется через отверстие в верхней части корпуса, закрываемое крышкой. Тарелка клапана с помощью рычага 4 шарнирно соединяется с горловиной корпуса.
Обратный клапан поворотный типа «безударный» на давление ру= 1,6 МПа (см. рис. VI.5,б). В последние годы промышленностью вместо обычных клапанов типа «захлопка» как однодис1-ковых, так и многодисковых, не оправдавших себя в эксплуатации, выпускаются так называемые «безударные» клапаны. В этой конструкции диск клапана устанавливается на осях, укрепленных на приливах внутри корпуса. В связи с тем, что ось диска несколько смещена относительно середины корпуса, посадка диска на седло
§41. Щитовые затворы и колонки для управления арматурой
157
клапана значительно смягчается. Клапан открывается в результате поворота диска при подаче воды под давлением, после чего диск удерживается в открытом положении подъемной силой, возникающей от скоростного напора потока. Рабочая среда подается под захлопку.
§ 41. ЩИТОВЫЕ ЗАТВОРЫ И КОЛОНКИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АРМАТУРОЙ
Щитовые затворы применяются для отключения различных частей (секций, камер) в водозаборных сооружениях, в отстойниках, в водоподводящих каналах и т. п. Затворы бывают двух типов — временные и постоянные. Временные затворы устанавливают на период ремонта отдельных частей сооружения или на случай какой-либо аварии на сооружении. Затворы щитовые постоянные предназначаются для нормальной работы сооружения при его эксплуатации.
Временные затворы для отверстий и каналов сравнительно небольших сечений делаются из дерева и устанавливаются в направляющих из швеллеров, ширина которых в свету должна быть на 2— 4 см больше толщины щита.
Затвор щитовой деревянный (рис. VI.6) изготовляют из дубовых или сосновых брусьев 4, соединенных между собой с помощью стяжных болтов 1 и утяжеляющего стального листа 5 для ликвидации плавучести щита. Для подачи и спуска щит имеет подвески 2, скрепленные ригелем 3. Допускаемое гидростатическое давление на щит 80 кПа, масса 100 кг.
Затворы постоянные выполняют сварными из металлического проката: швеллера, уголка и .^истовой стали. Затворы щитовые металлические изготовляют скользящими и катковыми. При относительно небольших отверстиях перекрываемых сечений применяют скользящие затворы. Для уменьшения подъемного усилия в затворах, перекрывающих отверстия больших сечений (рис. VI.7), устанавливают колеса 2, которые воспринимают гидростатическую нагрузку на щит. Возникающее при подъеме щита трение качения намного меньше трения скольжения. Кроме грузовых колес, щит имеет боковые направляющие ролики /, гарантирующие правильное его перемещение при спуске и подъеме. Для подъема щита служит подвеска 3. Допускаемое гидростатическое давление на щит 0,1 МПа. Масса затвора 2,25 т.
Усилие Р, И, необходимое для подъема щитов грузоподъемными устройствами, определяется по формуле
P = (mg-Pf) k, (VI.1)
где т — масса щита и троса или цепи, кг; g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; р — сила гидростатического давления на щит, Н; /—коэффициент трения металла по смоченному металлу, равный 0,44 для скользящих щитов и 0,1—для катковых (колесных); k — коэффициент запаса, равный 1,5.
158
Глава VI. Трубопроводная арматура и щитовые затворы
woo
Рис. VI.6. Затвор щитовой деревянный
юа пи
Сила гидростатического давления на щит р, Н, находится по формуле
р = р gF — ' (VI.2)
где р— плотность воды, равная 1000 кг/ /м’; F— площадь щита, м2; Н — расстояние от уровня воды до низа щита, м; h — высота щита, м.
После подстановки в формулу (VI.1) выражения (VI.2) и численных значений составляющих получим, что усилие Р, Н, составит для щитов:
скользящих
Р=14,7/п+6,5- 103Р‘(Я—0.5Л); (VI.3)
катковых
P=14,7m4-l,5.l0sF (Я-0.5Л). (VI.4)
Рис. VI.7. Затвор щитовой металлический колесный
§ 41. Щитовые затворы и колонки для управления арматурой
159
Рис. VI.8. Щитовой затвор прямоугольный сварной с ручным приводом
160
Глава VI. Трубопроводная арматура и щитовые затворы
Рис. V1.9. Щитовой затвор прямоугольный деревянный
Для регулирования потоков жидкости в открытых прямоугольных каналах канализационных очистных сооружений применяются щиговые плоские затворы. Эти затворы могут также использоваться в качестве запорного органа, несмотря на то что конструкция их не обеспечивает высокой герметичности. Практика эксплуатации показывает, что затворы пропускают жидкость в течение короткого периода после их закрытия. По мере засорения всех неплотностей загрязнениями, имеющимися в сточной воде, затворы становятся герметичными.
Щитовые затворы с ручным приводом для каналов (рис. VI.8). Прямоугольный сварной плоский
затвор с ручным приводом состоит из рамы затвора /, выполненной сборной из проката. К щиту 2 крепится резиновое уплотнение 3. Ручной привод затвора состоит из винта 4 с трапециедальной резьбой и маховика 5, который крепится к подъемной гайке 6. Рама затвора заделывается в канал во время строительства. Затвор предназначен для одностороннего гидростатического давления. При применении щитового затвора во взрывоопасной среде трущиеся поверхности рамы и щита подвергаются омеднению или оцинковке.
Изображенный на рис. VI.8 щитовой затвор устанавливается в канале сечением 600X900 мм и имеет массу 140 кг. Для каналов небольших сечений порядка 200X300 и 200X400 мм могут использоваться деревянные щиты простейшей конструкции (рис. VI.9), поднимаемые и опускаемые вручную без какого-либо механизма.
Щитовые затворы с электрическим приводом для каналов (рис.
VI. 10). На очистных сооружениях отрытие и закрытие щитовых затворов производится сравнительно редко, поэтому в большинстве случаев возможно использование затворов с ручным управлением. В тех случаях, когда работа затвора включается в систему автоматики и его открытие и закрытие должны производиться оперативно, необходимо использовать щитовой затвор с электроприводом. Щитовой затвор для перекрытия канала размером 1000Х XI200 мм имеет массу 630 кг и оборудован электродвигателем мощностью 2,2 кВт, с помощью которого полное открытие или закрытие канала производится в течение 3 мин.
Колонки с ручным приводом для дистанционного управления
§41. Щитовые затворы и колонки для управления
161
задвижками (рис. VI.11) применяются для задвижек Dy^600 мм с выдвижным и невыдвижным шпинделем. При переоборудовании задвижек с ручным приводом на дистанционное управление махо-
6 Зак. 167
162
Глава iVl. Трубопроводная арматура и щитовые затворы
вик с них не снимается, а вращательное движение колонки передается с помощью штанги, соединяющейся с маховиком задвижки скобами. При Н^5 м промежуточные подшипники не ставятся, при //^10 м устанавливаются два подшипника, а при Я^15 м—три подшипника.
Колонки ' с электроприводом для дистанционного управления задвижками применяются для задвижек Ру^400 мм с выдвижным и невыдвижным шпинделем и по конструкции аналогичны колонкам с ручным приводом. При переоборудовании задвижек с электроприводом на дистанционное управление электропривод с них снимается и монтируется на перекрытии. При наружной установке электроприводов предусматривается устройство кожуха для защиты их от атмосферных осадков (если электропривод не является влагозащи-щенным).
Колонка с ручным приводом для управления затворами поворотными дисковыми (рис. VI. 12) предназначена для открытия и закрытия диска затвора путем поворота его вокруг оси вращения. При открытом положении диска затвора колонка не должна допускать самопроизвольного поворота, для чего она снабжается самотормозящей червячной передачей. Масса колонки 170 кг.
Рис. VI.11. Колонка для ручного дистанционного управления задвижками
1 — кронштейн; 2 — маховик: 3 — корпус; 4 — указатель степени открытия; 5 — фланец;
6 — соединительная штанга; 7 — промежуточ-ный подшипник
Глава VII. Подъемно-транспортное оборудование
163
Рис. VI.12. Колонка для ручного управления затворами поворотными дисковыми
/ — упорный подшипник; 2 — крышка корпуса; 3— червячная передача; 4 — шпиндель; 5 — корпус; 6 — фланец; 7 — указатель степени открытия затвора; 8 — штурвал
ГЛАВА VII. ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
§ 42. ГРУЗОПОДЪЕМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Подъемно-транспортное оборудование предназначено для перемещения различных предметов и грузов в пространстве. В зависимости от вида производимых работ это оборудование можно разделить на три основные группы: грузоподъемные машины (домкраты, лебедки, тали и краны), погрузочно-разгрузочные машины (экскаваторы, погрузчики) и транспортирующие машины (конвейеры, транспортеры, пневмотранспортные установки). Иногда некоторые машины одной группы могут использоваться для работ, про-
6* Зак. 167
164
Глава VII. Подъемно-транспортное оборудование
изводимых машинами другой группы, например краны и тали — для погрузки и разгрузки, лебедки и домкраты —для горизонтального перемещения предметов и т. п.
Применяемое в водопроводно-канализационных сооружениях подъемно-транспортное оборудование позволяет значительно сократить и облегчить ручной труд при строительстве и эксплуатации. Оно служит для монтажа и демонтажа оборудования, арматуры, технологических аппаратов, а также для производства ремонтных работ.
Во многих случаях работа грузоподъемных механизмов связана с технологическими операциями. В водозаборных сооружениях, например, это систематический подъем и опускание решеток, сеток и затворов. С помощью подъемно-транспортного оборудования производятся выгрузка и складирование реагентов в реагентных хозяйствах, транспортирование осадка от обезвоживающего оборудования, уборка подсушенного осадка с иловых площадок и т. п. Эти операции могут осуществляться как механизмами общего назначения (бульдозерами, экскаваторами, автосамосвалами), так и специальным оборудованием (конвейерами, элеваторами, погрузчиками и т. п.).
Тип подъемно-транспортного оборудования, его грузоподъемность и привод должны выбираться с учетом максимальной массы перемещаемого груза и его габаритов, компоновки технологиче»-ского оборудования и размеров сооружения. Кроме того, необходимо учитывать степень и периодичность использования подъемнотранспортного оборудования, а также безопасность выполнения работ. Грузоподъемность подъемно-транспортного оборудования следует принимать, исходя из максимальной массы поднимаемого оборудования в собранном виде. Перегрузка подъемно-транспортного оборудования сверх номинальной грузоподъемности не допускается.
Проектирование и монтаж подъемно-транспортных устройств в водопроводно-канализационных сооружениях следует вести в соответствии с действующими правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, согласованными с Госгортехнадзором. На большую часть изготовляемого заводами подъемнотранспортного оборудования имеются стандарты.
Из грузоподъемного оборудования в водопроводно-канализационных сооружениях наиболее широко применяются лебедки, тали и краны (подвесные и мостовые), различающиеся прежде всего по типу привода — ручные и электрические.
Для производства погрузочно-разгрузочных работ используются электрические (аккумуляторные) и автопогрузчики, погрузочно-разгрузочная машина МВС-4, а также тали и краны. На складах реагентов водопроводного хозяйства нашли применение мостовые краны с подвесным моторным грейфером.
Для транспортирования сыпучих или мелких штучных материа
§ 42. Грузоподъемное оборудование
165
лов применяются конвейеры, которые по виду рабочего органа подразделяются на ленточные, пластинчатые, скребковые, ковшовые, винтовые, роликовые и др., а также пневмотранспортные установки.
В большинстве грузоподъемных машин применяются такие общие элементы, как канаты, цепи, захватные приспособления, блоки и т. д. Стальными канатами, а также цепями оснащают грузоподъемные механизмы и устройства, выпускаемые заводами. Допускаемое для данного троса или цепи усилие S, Н, определяется по формуле
S = R/k, (VII.1)
Где R — разрывное усилие каната (цепи) по заводскому паспорту или ГОСТу, Н; k — коэффициент запаса прочности, принимаемый в соответствии с нормами Госгортехнадзора; Л = 3,5—8.
Канаты стальные свивают из отдельных стальных или оцинкованных тонких проволочек диаметром от 0,2 до 3 мм. Канаты бывают одинарной, двойной и тройной свивки. При одинарной свивке (рис. VII. 1,а) канат свивают из отдельных проволочек вокруг одного центрального стержня (сердечника), обычно органического. При двойной свивке (рис. VII. 1,6) проволочки предварительно скручивают в пряди, а из прядей свивают канат. При тройной свивке канат состоит из нескольких канатов двойной свивки. Для монтажных работ обычно применяют канаты двойной свивки. Стальные проволочные канаты по сравнению с цепями более гибки, лучше воспринимают толчки, имеют меньшую массу. Применяются канаты наружного диаметра от 3,3 до 27 мм. В зависимости от расчетного предела прочности проволоки на растяжение и принятого диаметра канаты могут выдерживать разрывное усилие от 70 Н до 4 кН.
Коуши стальные (рис. VII.2) применяются для заделки концов стальных канатов и являются грузозахватным приспособлением. Конец каната, огибающий коуш, заплетается проволокой или закрепляется с помощью болтовых зажимов.
Цепи грузовые изготовляются сварными и пластинчатыми. Сварная цепь (рис. VI 1.3,а) представляет собой ряд звеньев, изготовленных из круглой стали с помощью сварки. Цепи в зависимости от точности изготовления подразделяются на калиброванные и некалиброванные. Сварные цепи применяются в грузоподъемных машинах с ручным приводом: калиброванные — в качестве приводных цепей для тяговых колес, а некалиброванные — в лебедках и талях для подъема груза.
Недостатки цепей — большая масса, большая чувствительность к перегрузке, недопустимость больших скоростей. Для изготовления цепей используется круглая сталь диаметром от 5 до 40 мм на нагрузку от 70 Н до 6 кН.
Пластинчатые цепи грузовые применяются в ручных талях и других подъемных механизмах. Они состоят из параллельно раз-
166
Глава VII. Подъемно-транспортное оборудование
Рис. VII.3. Цепи грузовые стальные
Рис. Vll.1. Канаты проволочные стальные (тросы)
/ — проволоки; 2 — прядь; 3 — органический сердечник
мешенных стальных пластинок (см. рис. VII.3,6), соединенных попарно стальными осями. Недостатком данных цепей является то, что они гибки только в одной плоскости. Пластинчатые цепи имеют шаг t в пределах 60—200 мм.
Захватные приспособления в виде клещей (рис. VII.4) применяют при сборке и монтаже легких элементов. Грузоподъемность грузозахватного приспособления должна соответствовать массе поднимаемого груза.
Блоки грузовые (рис. VI 1.5) состоят из одного или нескольких роликов, расположенных на общей оси, закрепленной между двумя пластинами (щеками). По числу роликов различают одно-, двух- и многорольные блоки. К блоку присоединяют траверсу с крюком или серьгой. Конец каната крепят к петле. Крюк и серьгу устанавливают в траверсе на упорном шарикоподшипнике, они могут вращаться вокруг вертикальной оси независимо от неподвижно закрепленного блока.
Полиспасты (рис. VII.6) состоят из подвижного и неподвижного блоков и охватывающего их каната. Неподвижный блок закрепляют на опоре, а к подвижному блоку подвешивают груз. Канат, огибая все ролики блоков, крепится одним концом (глухим) к верхнему или нижнему блоку, а другим (сбегающим) к барабану
§ 43. Тали, лебедки и домкраты
167
Рис. VII.4. Захватные приспособления
Рис. VII.5. Блоки грузовые
а — трехрольный; б — двухрольный; 1 — диафрагма; 2 — ролик; 3, 7 — болты; 4 — планка усиления; 5 —ось; 6 — щека; 8 — траверса; 9 — серьга; /0 —крюк; 11 — петля
Рис. V1I.6. Полиспаст
1 — подвижной блок; 2 — глухой конец каната; 3 — неподвижный блок; 4 — сбегающая нитка; 5 — отводной блок
лебедки. Все ветви (нитки) каната, удерживающие нижний блок с грузом, называются рабочими.
Полиспасты широко используются в качестве самостоятельного, чаще всего ручного, грузоподъемного механизма. С помощью полиспаста можно поднимать груз или перемещать его по наклонной или горизонтальной поверхности.
§ 43. ТАЛИ, ЛЕБЕДКИ И ДОМКРАТЫ
Самым простым и распространенным видом монтажных механизмов являются ручные тали. Они используются как самостоятельные подъемно-транспортные механизмы или входят в комплект подвесного или мостового крана. Широко используются также тали
168
Глава VII. Подъемно-транспортное оборудование
Рис. V1I.7. Таль ручная грузоподъемностью 3.2 т
1 — подвесной крюк; 2 — червячное колесо; 3 — корпус; 4 — цепной блок с обоймой; 5 — грузовой крюк; 6 — тяговая цепь; 7 — тяговое колесо
Рис. VII.8. Тали
1 — цепь механизма передвижения; 2 — корпус; 3 — гоночное колесо; 4 — монорельс; 5 — обойма (кошка); 6 — колесо передвижения;
7 — зубчатое колесо; 8 — грузовое колесо; 9 — цепь механизма подъема; 10 — блок с крюком; 11— электродвигатели; 12 — тележка; 13 — барабан; 14 — трос; 15 — пусковое устройство; 16 — блок
электрические. Основными параметрами талей являются грузоподъемность и высота подъема. В грузоподъемность тали входит масса груза, захватных устройств, балочных цепей и т. п. Высота подъема тали равняется разности отметок наивысшего положения крюка и пола сооружения.
Таль с ручным приводом. Таль червячная подвесная с грузовой цепью (рис. VI 1.7) поднимает груз при движении бесконечной (кольцевой) тяговой цепи, которая приводит во вращение тяговое колесо. Колесо, в свою очередь, вращает червячный вал, передающий червячному колесу и жесткосоединенной с ним грузовой звездочке. Последняя приводит в движение грузовую цепь с крю-
§ 43. Тали, лебедки и домкраты
169
ком. Для предотвращения произвольного спуска груза таль оборудована тормозом с храповым механизмом. Тормоз насажен на червячный z вал и действует автоматически под тяжестью поднятого груза., .
Тали приводятся в действие одним— тремя рабочими в зависимости от массы поднимаемого груза. Изготовляются тали грузоподъемностью 1; 3,2; 5; 6 и 12,5 т. Цепи
талей обеспечивают подъем груза Рнс- V,L9- Лебедка напольная ручная на высоту до 12 м.
Аналогичные характеристики имеет таль с механизмом подъема и передвижения (рис. VII.8,а), который также имеет ручной привод. Однако она позволяет осуществлять плавное перемещение груза по горизонтали, поэтому находит широкое применение при монтажных и других грузоподъемных работах. Подвижные тали используются для оборудования подвесных ручных кранов.
Тали электрические (см. рис. VII.8,6) применяются на водопроводно-канализационных сооружениях для выполнения технологических операций: в водозаборных сооружениях — для систематического подъема и опускания затворов, решеток и сеток; в зданиях реагентных хозяйств — для перегрузки реагента со склада в затворные баки, транспортирования бочек и баллонов с хлором со склада в дозаторные. Кроме того, они используются для монтажа оборудования в сооружениях большой длины или при значительной высоте подъема груза. Электрическая таль представляет собой самоходную тележку, передвигающуюся по подвесному монорельсу из двутавровой балки. К тележке подвешивается канатный барабан с редуктором, электродвигателем, тормозным устройством и ограничителями подъема. Управление механизмами тали производится с пола подвесным кнопочным переключателем. Электроэнергия для питания талей подводится с помощью троллей или по гибкому навесному кабелю, подвешиваемому на стальном канате вдоль монорельса.
Изготовляются тали грузоподъемностью от 0,25 до Юте высотой подъема груза от 6 до 36 м. Скорость подъема 0,13 м/с, передвижения— 0,33 м/с.
Ручные напольные лебедки имеют наибольшее применение в практике монтажных и демонтажных работ. Реже они используются в водозаборных сооружениях для подъема и опускания щитов и решеток. Ручная лебедка (рис. VII.9) состоит из рамы /, барабана 2, зубчатых передач 3 и приводного вала с квадратными головками 4 для надевания рукояток. К вертикальным листам рамы
Глава V/Л Подъемно-транспортное оборудование
Рис. VI 1.10. Лебедка рычажная ручная (а) и схема подъема грузя (б)
1 — крюк для подвески к опоре; 2 — телескопический рычаг переднего хода; 3 — корнус; 4 — рычаг заднего хода; 5 — грузовой крюк; 6 — канат
снизу приварены уголки 5, служащие опорой лебедки. В них имеются отверстия для крепления лебедки к фундаменту.
На рис. VII.9 показана ручная напольная лебедка грузоподъемностью 3,25 т. Выпускаемые промышленностью ручные лебедки имеют грузоподъемность 1; 1,25; 3,25; 5 и 8 т.
Ручные рычажные лебедки являются тяговым механизмом, предназначенным как для подъема, так и для перемещения груза в горизонтальном или наклонном направлении. Во время работы лебедка закрепляется в вертикальном, горизонтальном или наклонном положении с помощью крюка (рис. VII. 10). Работа лебедки основана на протягивании каната через тяговый механизм с помощью двух пар сжимов, которые попеременно зажимают канат с усилием, пропорциональным нагрузке, и передвигают его в соответствующем направлении. Канат может быть остановлен в любой точке пути при прекращении воздействия на рукоятку. При использовании полиспастов лебедкой можно поднимать грузы, масса которых значительно превышает тяговое усилие лебедки. -
Электрическая лебедка (рис. VII. 11) оборудована электродвигателем, который посредством зубчатых колес редуктора вращает барабан для каната. Двигатель снабжен колодочным нормально замкнутым (под действием пружины) автоматически действующим тормозом. Размыкание тормоза производится одновременно с включением электродвигателя. Все детали лебедки смонтированы на общей раме.
§ 43. Тали, лебедки и домкраты
171
Рис. VH.11. Лебедка электрическая
1 — барабан; 2 — рама; 3 — редуктор; 4 — тормозное устройство; 5 — электродвигатель
Рис. VII.12. Домкраты
1 — винт; 2 — корпус; 3 — рукоятка; 4 — трещотка; 5 — гайка; 6 — головка; 7 — лапа; 8 — рейка; 9 — ручка; 10 — манометр; // — бак;
12 — шланг; 13 — насос; 14 — цилиндр; 15 — плунжер
На монтажных работах используются электролебедки грузоподъемностью от 1,5 до 12,5 т.
Домкраты служат для небольшого перемещения, подъема и опускания груза. Винтовой домкрат (рис. VII. 12,а) имеет грузовой винт, перемещающийся в корпусе. Винт поднимается вращением гайки с помощью рукоятки с трещоткой. Винтовые домкраты имеют грузоподъемность от 5 до 20 т и высоту подъема 235—335 мм. Реечный домкрат (см. рис. VII.12,6) имеет рейку, перемещающуюся в корпусе. Рейка приводится в движение с помощью зубчатой передачи. При низком расположении груза подъем производят лапкой домкрата. Реечные домкраты имеют грузоподъемность до Юти высоту подъема 300—400 мм.
Гидравлический домкрат (см. рис. VII. 12,в) имеет плунжер, перемещающийся в цилиндре. Рукояткой перемещают шток насоса, который подает масло из бака по шлангу под плунжер. Плун
172
Глава VII. Подъемно-транспортное оборудование
жер под давлением перемещается вверх. Для опускания поршня необходимо открыть запорный вентиль. Жидкость из цилиндра по другому шлангу поступает обратно в бак, и поршень опускается. Гидравлические домкраты изготовляют грузоподъемностью 10— 200 т с высотой подъема 75—500 мм.
§ 44. КРАНЫ ПОДВЕСНЫЕ И МОСТОВЫЕ
Краны подвесные и мостовые, по типу привода разделяемые на ручные и электрические, устанавливаются в прямоугольных в плане сооружениях для подъема, опускания и перемещения грузов в продольном и поперечном направлениях.
Основными параметрами крана являются грузоподъемность, высота подъема и пролет крана. Грузоподъемность и высота подъема крана аналогичны таковым для тали. Пролетом крана называется расстояние между осями рельсов кранового пути.
Краны подвесные и мостовые с ручным управлением обычно применяют при монтажных и демонтажных работах на небольших сооружениях.
Электрические краны для этих целей целесообразно применять лишь при наличии тяжелого оборудования (массой более 5 т) или оборудования, перемещаемого на большие расстояния по вертикали и горизонтали.
Грузоподъемность крана в зависимости от массы оборудования следует принимать по действующему СНиП.
Управляют кранами, как правило, с пола помещения; исключение составляют мостовые электрические краны большой грузоподъемности, которыми управляют из кабины.
Краны подвесные пр сравнению с мостовыми не требуют устройства подкрановых путей, вследствие чего упрощается строительная часть сооружения. Кран подвесной с ручным или электрическим управлением представляет собой отрезок двутавра, подвешенный к двум кареткам, каждая из которых передвигается по подвесному монорельсу из двутавровой балки. Монорельсы крепятся к балкам перекрытия. По двутавру, на котором находятся каретки и механизм перемещения крана, двигается ручная или электрическая таль для подъема груза.
Краны подвесные ручные (рис. VI 1.13) передвигаются по путям механизмом передвижения с помощью усилия Рь приложенного к поводковой цепи механизма передвижения крана. Передвижение подъемного механизма производится механизмом передвижения тали с помощью рабочего усилия Р2, приложенного к поводковой цепи тали. Подъем груза осуществляется путем приложения рабочего усилия Р3 к поводковой цепи механизма подъема или опускания крюка. Кран обслуживается одним — тремя рабочими в зависимости от массы поднимаемого груза. Краны подвесные ручные изготовляются грузоподъемностью 0,5; 1; 2; 3,2 и 5 т с высотой подъема груза от 3 до 12 м.
§ 44. Краны подвесные и мостовые
173
Рис. VII.13. Кран Грузоподъемностью 3,2 т подвесной ручной
ведущие и ведомые каретки крана; 2 — трансмиссия; 3 — цепное колесо; 4 — механизм передвижения крана; 5 — ручная таль; 6 — поводковая цепь; 7 — мост
Рис. VII.14. Кран грузоподъемностью Б т подвесной электрический
/ — электроталь; 2 — мост; 3 — механизмы передвижения крана; 4 — троллен
Краны подвесные электрические (рис. VII. 14) состоят из пролетной двутавровой балки, двух концевых балок и подкосов, соединяющих концевые балки с пролетной. Краны имеют раздельные приводы для передвижения крана, передвижения тали и подъема груза. Управляют подвесными кранами с пола с помощью кнопочной станции.
Подвесные электрические краны изготовляются грузоподъемностью 1; 2; 3,2 и 5 т с высотой подъема 6—36 м. Скорость подъема груза 0,13 м/с, передвижения тали 0,33 м/с, передвижения крана 0,5 м/с.
174
Глава VIIl Подъемно-транспортное оборудование
Рис. VI 1.15. Кран грузоподъемностью 5 т мостовой ручной
Рис. VII.16. Кран мостовой электрический
1 — крановый рельс; 2 — колесо; 3 — подтележечные; рельсы; 4 — торцовая балка; 5 — упор; 6 — перила; 7 — привод; 8 — подкрановая балка; 9—крановая тележка; 10 — подшипник; // — трансмиссия; 12, /3 — грузовые крюки; // — площадка для обслуживания;
15 — главная балка; 16— люк; /7— кабина
Краны мостовые отличаются от подвесных большей грузоподъемностью и устанавливаются в сооружениях с большими пролетами. Кроме того, для мостовых кранов здание вдоль стен оборудуется специальными путями, которые опираются или на консоли железобетонных колонн, или на кирпичные пилястры.
Краны мостовые ручные применяются на водопроводно-канализационных сооружениях для периодических монтажных, демон
§ 44. Краны подвесные и мостовые
175
тажных и ремонтных работ в случаях, когда масса перемещаемого груза не превышает 8 т и когда не требуется быстрое выполнение операций. Кран мостовой ручной (рис. VII. 15) грузоподъемностью 5 т состоит из трех основных частей: моста 1, механизма передвижения крана 3 и тали 5 с механизмом подъема и передвижения груза.
Мост представляет собой несущую пролетную двутавровую балку с подкосами для жесткости, опирающуюся на две концевые балки. К несущей балке приварены кронштейны 4 для устанойки подшипников трансмиссии механизма передвижения крана, имеющего ходовую часть и привод. Привод ведущих колес представляет собой трансмиссию 2 с тяговым колесом, установленным в середине моста. На концах трансмиссии имеются шестерни, соединенные с зубчатыми венцами ведущих колес. Механизм передвижения крана приводится в действие бесконечной цепью 8, проходящей через тяговое колесо. Управление талью как при перемещении груза вдоль несущей балки, так и при подъеме его производится поводковыми цепями 6 и 7 с пола помещения.
Изготовляются краны мостовые ручные грузоподъемностью 3,2; 5 и 8 т для подъема на высоту до 12 м.
Краны мостовые электрические (рис. VII.16). Мостовой электрический двухкрюковый кран грузоподъемностью 1б/3 т показан на рис. VI 1.17. Мост крана составляют несущие балки коробчатого сечения, соединенные двумя поперечными опорными концевыми балками. На верхних поясах несущих балок установлены рельсы для крановой тележки. Механизм передвижения крана состоит из электродвигателя, колодочного тормоза и редуктора, установленных в средней части моста, ведущих и ведомых ходовых колес и трансмиссионного вала, передающего вращение от электродвигателя через редукторы на ходовые колеса. Управление краном осуществляется из кабины, подвешенной к мосту крана со стороны, противоположной расположению главных троллей.
Изготовляются краны мостовые электрические однокрюковые грузоподъемностью 5 и Юти двухкрюковые грузоподъемностью -18/з. И 5O/io т при высоте подъема главного крюка до 12 м, вспомогательного до 14 м. Скорость подъема главного крюка 0,03 м/с, вспомогательного 0,2 м/с. Скорость передвижения тележки 0,33 м/с, крана 0,83 м/с.
Краны мостовые радиальные. Краны мостовые и подвесные не пригодны для установки в зданиях и насосных станциях круглой в плане формы (шахтного типа). Поэтому для зданий круглой формы целесообразно использовать краны мостовые радиальные (вращающиеся вокруг центральной опоры). Краны радиальные (рис. VII.18) не имеют широкого распространения, поэтому изготовляются индивидуально по специальному заказу. Разработаны конструкции кранов мостовых радиальных ручных грузоподъемностью 5 и 8 т, электрических— 10 т.
176
\Глава VIIJ Подъемно-транспортное оборудование
Рис. VI 1.17. Кран двухкрюковый грузоподъемностью 15/3 т мостовой электрический
I—кабина управления; 2 — механизм передвижения; 3 — крановая тележка; 4 — электрооборудование и люлька для обслуживания главных троллей; 5 — мост
Рис. VII.18. Кран грузоподъемностью 10 т мостовой радиальный с электроприводом
1 — приводное колесо; 2 — холостое колесо; 3 — приводное колесо передвижения балки; 4 — несущая балка; 5 — центральная цапфа; 6 — колонна; 7 — токопровод; 8 — электроталь;
9 — трапециедальная решетка
§ 45. СХЕМЫ ПОДЪЕМА ОБОРУДОВАНИЯ И РЕАГЕНТОВ
Подъем решеток, сеток и щитов с помощью талей. На водозаборных сооружениях подъем решеток, плоских сеток и щитов для очистки и ремонтных работ обычно производится ручной или электрической талью. Выбор типа тали производится в зависимости от степени нагрузки и периодичности пользования. Так как ручные тали имеют высоту подъема груза не более 3 м, то при больших
§ 45. Схемы подъема оборудования и реагентов
177
Рве. VII.19. Схема подъема решетки или сетки червячной талью
/ _ двухтавровая балка; 2 — таль; 3 — цепь или трос; 4 — промежуточные кольца; 5 — решетка или сетка; 6 — стержень для удержания груза на время опускания крюка; 7 — ограждение
Рис. VII.20. Схема подъема решетки щита ручной лебедкой
/ — ручная лебедка; 2 — блок; 3 — трос; 4 — рукоятка лебедки; 5 — щит; 6 — направляющий швеллер
высотах подъема оборудование необходимо через каждые 2,5 м крепить на цепях за два промежуточных кольца таких размеров, чтобы верхние из них можно было надеть на крюк тали. При подъеме решеток крюк тали опускается и захватывает верхнее промежуточное кольцо цепи, прикрепленной к решетке (рис. VII.19).
Затем производится подъем решетки на возможную для тали высоту. Для дальнейшего подъема решетки крюк нужно опять опустить, освободив от цепи. Для удержания решетки в поднятом положении во второе нижнее промежуточное кольцо цепи заводят металлический стержень, который может опираться на край выреза в полу балкона. На опущенный крюк накидывают верхнее промежуточное кольцо следующего звена цепи, после чего можно произвести дальнейший подъем решетки на высоту 2,5 м и т. д., пока не будет осуществлен полный подъем.
Цепь может быть заменена тросом с укрепленными на нем промежуточными кольцами. Высоту подъема тали можно увеличить при изготовлении ее по специальному заказу, вследствие чего уменьшится число переключений при подъеме.
Применение электроталей рационально только на крупных водозаборных сооружениях, где они могут применяться для выполнения подъемных операций.
Подъем решеток и щитов с помощью ручных лебедок (рис. VI 1.20) с большой глубины осуществляют без промежуточных операций. При этом требуется дополнительная площадь, а при установке лебедок на балконе водозабора — уширение балкона.
J 78
(Глава VII', Подъемно-транспортное оборудование
Рис. VII.21. Схема подъема решетки или щита настенной лебедкой
/ — щит; 2 — входное окно; 3 — настенная лебедка; 4 — блок; 5 —трос; б —ограждение; 7 — направляющий швеллер
Рис. VII.22. Схема подъема оборудования мостовым краном
Н — высота подъема крана; h — высота груза; ; hf — высота груза и захватного устройства; hi — высота тали в стянутом положении; — высота крана; L — пролет крана
Для обслуживания нескольких водозаборных окон лебедку приходится передвигать вдоль балкона, что затрудняет эксплуатацию.
На рис. VI 1.21 дана схема подъема решеток с помощью настенной лебедки, установленной внутри водозабора.
Подъем насосов в насосных станциях. Высота расположения
§ 45. Схемы подъема оборудования и реагентов
179
Рис. VII.24. Схема подъема реагента тельфером в реагентном хозяйстве
1 — бак для реагента; 2 — бадья; 3 — электроталь; 4 — шахта; 5 — вагонетка;
6 — рельс
Рис. VI 1.23. Схема подъема погружного насоса червячной талью с ручным приводом
/ — червячная таль ручная; 2 — насос; 3—приемный клапан; Л — поднимаемая часть насоса с трубами; h, — высота подъема; h2 — таль в стянутом состоянии
крана в машинном зале насосной станции зависит от типа сооружения. При заглубленном сооружении оборудование подается с земли на площадку, находящуюся внутри сооружения, поднимается краном на высоту примерно до 0,2 м, перемещается по горизонтали и затем опускается на место установки.
180
Глава VIh Подъемно-транспортное оборудование
На рис. VII.22, а показано, из каких величин складывается общая высота расположения крана для заглубленного сооружения, а на рис. VI 1.22, б — для незаглубленного сооружения.
Подъем насосов из скважин. Для монтажа и демонтажа артезианских насосов наиболее рационально применение ручной тали, которую подвешивают над скважиной. Схема установки для подъема насоса талью показана на рис. VII.23.
Подъем реагентов на очистных сооружениях. На рис. VII.24 дана примерная схема подачи реагента в помещение реагентного хозяйства. Реагент из склада подвозится на тележке в бадье по узкоколейному пути. Тележка въезжает в подъемную шахту, ее устанавливают под тельфером и поднимают на верхний этаж реагентного хозяйства, где находятся баки раствора реагентов. Поднятую бадью перемещают тельфером по горизонтальному монорельсу и разгружают над баком.
§ 46. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ РАБОТ
При эксплуатации сооружений водоснабжения и канализации необходимо производить множество погрузочно-разгрузочных работ, например разгрузку реагентов, поступающих на склады реагентных хозяйств, транспортировку песка, гравия и подсушенного осадка между сооружениями, уборку осадка с иловых площадок и т. д. Большинство этих работ выполняется с применением механизмов и машин общего назначения, входящих в номенклатуру эксплуатационного оборудования сооружений или арендуемых на необходимый период производства сезонных работ. Такими машинами являются подъемные краны на автомобильном или гусеничном ходу, экскаваторы, бульдозеры, автосамосвалы. Большую роль в механизации погрузочно-разгрузочных работ на сооружениях водопровода и канализации играют специальные виды оборудования— конвейеры различных типов и конструкций, погрузчики, машины для выгрузки реагентов из вагонов, механизмы для уборки осадка с иловых площадок.
Конвейеры предназначены для транспортировки в основном сыпучих материалов. Они применяются на складах реагентов, в зданиях решеток (для транспортировки отбросов с решеток к дробилкам), в зданиях механического обезвоживания, сушки и сжигания осадка сточных вод (для транспортировки осадка и кека между оборудованием) и т. п. Конвейеры в ряде случаев являются конструктивной частью некоторых видов механизмов. Так, в разгрузочной машине МВС-4, описанной далее, отгружающий транспортер представляет собой конвейер.
Наиболее простой конструкцией конвейера (транспортера) является ленточный (рис. VII.25), представляющий собой металлическую конструкцию 6, устанавливаемую стационарно, или переносную (на катках), вдоль длинной стороны которой на опорных катках 4 уложена непрерывная транспортерная лента 3. Приводной
§ 46. Механизм для погрузочно-разгрузочных работ
181
вал 2 вращается от электродвигателя с редуктором /. Натяжной вал 5 предназначен для регулирования натяжения ленты с помощью специальных болтов.
Материал ленты в зависимости от назначения конвейера бывает различным: резина, резинокорд, металлические пластины. На ленте могут быть укреплены скребки, ковши, гребни и т. п.
Лента по отношению к поверхности пола (земли) может быть расположена как горизонтально, так и под углом. Гладкая лента допускает угол подъема не более 10—15°, оборудованная скребками или ковшами, — до 90° (такой конвейер называется элеватором). В случае возможного прилипания транспортируемой среды к ленте предусматриваются специальные скребки или сбрасыватели.
В процессе совершенствования конструкций конвейеров применяется новый тип электродвигателя, размещаемого непосредственно на приводном валу.
Для транспортировки пастообразных сред (сгущенного или обезвоженного осадка, известкового теста и т. п.) применяются шнековые элеваторы, работающие по принципу объемного насоса.
Погрузчик является маневренным самоходным механизмом, обеспечивающим подъем и транспортировку на небольшие расстояния штучных грузов (ящиков, бочек, контейнеров, мешков и т. п.) по территории разгрузочных платформ, эстакад, складов. Он может производить укладку (штабелирование) грузов, подавать их в автомобили и вагоны. При оборудовании погрузчика ковшом возможна погрузка и сыпучих материалов.
Привод погрузчиков осуществляется или от двигателя внутреннего сгорания, или от электродвигателей, питаемых аккумуляторными батареями. В закрытых помещениях предпочтительно применение электропогрузчиков, не загрязняющих воздух. Электропогрузчики аккумуляторные (рис. VII.26) грузоподъемностью 2 т могут поднимать груз на высоту 4,5 м.
Кроме основного грузоподъемника с кареткой и вилами погрузчики могут быть укомплектованы сменными приспособлениями —
182
Глава VII i Подъемно-транспортное оборудование
универсальным боковым захватом, ковшом, стрелой, многоштыревым захватом.
На станции большой пропускной способности доставка реагентов зачастую осуществляется в крытых железнодорожных вагонах навалом. Коагулянт способен слеживаться, содержит много пылевидных частиц. Для разгрузки вагонов с сыпучими реагентами (глиноземом, известью и т. п.) используются специальные самоходные машины, управляемые на расстоянии из вентилируемой и отапливаемой в зимнее время кабины. Такие машины применяются и па прирельсовых складах.
Разгрузочная машина МВС-4 (рис. VII.27) предназначена для разгрузки вагонов с сыпучими реагентами. На самоходной гусеничной тележке 5 она въезжает в вагон. Слежавшийся продукт разгружается шнеками 3, затем подгребающими шнеками 4 пода-
ется на отгружающий транспортер 1, с которого через систему промежуточных транспортеров выгружается в баки-хранилища. Высота выгрузки транспортера регулируется специальным механизмом 2. Привод всех механизмов машины электрический. Питание осуществляется через гибкий кабель.
Уборка подсушенного осадка с иловых площадок является трудоемким и неблагоприятным в санитарно-гигиеническом отношении процессом. В большинстве случаев она осуществляется бульдозером, заезжающим на карту и подгребающим своим ножом-отвалом осадок к краю карты, где устанавливается экскаватор, грузящий его на самосвалы. При этом зачастую разрушается дренажный слой иловой площадки. При неблагоприятных погодных условиях механизмы не всегда могут передвигаться по карте. Предпринимаются различные попытки механизировать этот процесс. Схема одной из машин для уборки осадка с иловой площадки приведена на рис. VII.28.
Каждая иловая карта должна проектироваться определенной ширины, ограниченной бетонной стенкой с проложенными по ней рельсами 11. По рельсовому пути передвигается на тележках 2 металлическая ферма 3, на которой установлены: роторное устройст-
§ 46. Механизмы для погрузочно-разгрузочных работ
183
Рис. VI 1.27. Разгрузочная машина марки МВ С-4
Рис. VII.28. Машина для уборки осадка с иловых площадок
во типа ковшового элеватора с ковшами /, укрепленными на бесконечной цепи 5, разгрузочный бункер 6, ленточный транспортер 4, промежуточные бункеры-накопители 9, устройства для рыхления и промывки дренажа 12.
Работает машина следующим образом. Вдоль фермы передвигается роторное устройство, срезающее ковшами слой подсушенного осадка и поднимающее его наверх. При достижении верхней части элеватора ковши опрокидываются, сбрасывая осадок в разгрузочный бункер, из которого он попадает на ленту транспортера. В зависимости от расположения дороги относительно иловой площадки направление движения транспортера может меняться, а осадок сбрасываться в правый или левый бункер-накопитель, из кото
184
Глава УШ. Эксплуатация механического оборудования
рого он выгружается в автомобиль 10 или другое транспортное средство. После прохода ротора поперек иловой карты ферма передвигается на ширину ковша и цикл повторяется. По окончании уборки осадка машина производит рыхление и промывку дренажного слоя, подготавливая площадку к приему обезвоженного осадка.
Для перевозки фермы на соседнюю параллельно расположенную иловую карту предназначена трансбордерная тележка 7, на которую съезжает ферма, закрепляется на ней и транспортируется по рельсовому пути 8. уложенному вдоль торца иловых карт. Привод передвижения фермы и транспортера, а также вращения ротора электрический, с питанием от кабеля, укладываемого вдоль карты. Трансбордерная тележка перетягивается лебедкой. Пролет фермы может достигать нескольких десятков метров.
ГЛАВА VII11. ЭКСПЛУАТАЦИЯ
МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
§ 47. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
К ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Эксплуатация сооружений водоснабжения и канализации связана в большинстве случаев непосредственно со здоровьем большого количества людей, а также состоянием водоемов. Недостаточно надежное обеззараживание питьевой воды может привести к вспышке эпидемий в большом городе. Неожиданное прекращение подачи воды для некоторых видов производства может вызвать серьезную аварию, а то и катастрофу. Сброс неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в водоем может надолго сделать безжизненной его воду на большом протяжении, привести к эпидемии, нарушить систему водоснабжения расположенных ниже места их сброса населенных мест
Эксплуатация водопроводно-канализационных систем, как правило, тесно связана с обслуживанием соответствующего оборудования (насосов, воздуходувок, электродвигателей, скребковых механизмов, решеток и т. п.). Основными задачами правильной эксплуатации являются: а) обеспечение необходимой степени очистки воды или сточных вод; б) обеспечение надежной и бесперебойной работы сооружений; в) устранение аварий в кратчайшие сроки; г) своевременное и доброкачественное проведение текущих и капитальных ремонтов в порядке и в сроки, установленные соответствующими инструкциями; д) борьба с утечками, потерями и нерациональным использованием воды, электрической и тепловой энергии.
В процессе пусконаладочных работ разрабатываются инструкции по эксплуатации агрегатов, механизмов и сооружений, должностные инструкции для эксплуатационных работников по всем вопросам эксплуатации в соответствии с существующими законоположениями по охране труда. В этих инструкциях подробно указываются: права и обязанности работников, ответственность за порученную работу, подчиненность, порядок эксплуатации оборудования, последовательность операций при пуске и остановке агрегатов и сооружений, порядок действий или аварийной ситуации и т. д.
Для всех работников обязательно знание и соблюдение специальных правил (государственного санитарного надзора, противопожарной безопасности, гражданской обороны), а для лиц, обслуживающих электроустановки, — правил технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок.
§ 47. Основные требования к эксплуатации оборудования
185
Периодически в установленные сроки проводится проверка знаний необходимых правил эксплуатации как рабочих, так и инженерно-технического персонала.
При приемке сооружений в эксплуатацию необходимо проверять: доступность к органам управления запорной арматуры, механизмов, грузоподъемных устройств, работоспособность всех механизмов и арматуры, правильность их монтажа и места установки, крепления, наличия ограждений, мостиков оборудования и т. д.
Вопросами эксплуатации водопроводно-канализационных систем, как правило, занимаются службы, входящие в состав производственных управлений водопроводно-канализационного хозяйства (ПУВКХ), действующих на правах предприятия со своим расчетным счетом, средствами и фондами. В небольших городах эти управления могут объединяться с другими коммунальными предприятиями в коммунальные комбинаты.
На крупных промышленных предприятиях вопросами эксплуатации сетей, насосных станций, локальных, а иногда и внеплощадочных очистных сооружений водопровода и канализации занимаются в основном службы главного энергетика.
В проектах водопроводно-канализационных сооружений кроме основного оборудсвания необходимо предусматривать и соответствующее оборудование для нормальной эксплуатации сооружений и осуществления текущих и аварийных ремонтов. Часть такого оборудования в зависимости от степени его загруженности может использоваться на кооперативных началах с другими предприятиями или арендоваться на нужный период. В частности, нерационально держать мощные землеройные механизмы (бульдозеры, экскаваторы) и самосвалы, необходимые на время уборки осадка с иловых площадок (3—4 мес в году), передвижные подъемные краны для разовых работ в течение года. В зависимости от удаления водопроводно-канализационных сооружений от жилых районов и имеющихся маршрутов городского транспорта могут предусматриваться средства для перевозки людей к месту работы (автобусы).
Однако в составе постоянного эксплуатационного оборудования следует предусматривать специализированные машины и механизмы, необходимые для устранения аварий на сетях и сооружениях (аварийно-ремонтные машины для водопровода и канализации, илососные машины, автовышки, компрессоры, передвижные и погружные насосы, вентиляторы, сварочные агрегаты, передвижные тали и т. п.).
§ 48. МОНТАЖ, ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ
Монтаж оборудования. Оборудование должно поставляться на строительную площадку комплектно, иметь соответствующие технические паспорта, сертификаты и другие документы предприятия-изготовителя, удостоверяющие их качество и заводскую готовность.
После распаковки оборудование подвергается тщательному внешнему осмотру. Мелкие повреждения, полученные при хранении и транспортировке устраняются на месте, крупные оформляются актом и устраняются в мастерских. Дефекты. допущенные при изготовлении оборудования, сообщаются заводу-изготовителю в виде рекламации.
В случае поставки оборудования (насосы, воздуходувки и т. п.) отдельными узлами производится сборка его и агрегирование с электродвигателем.
Предварительно выполняется тщательный осмотр фундамента под оборудование: проверяется соответствие его проекту, наличие сколов, трещин, пустот в бетоне, высотные отметки, расположение фундаментных болтов, гнезд под” анкерные болты и т. п. Результаты осмотра оформляются актом готовности фундамента к установке оборудования, подписываемым представителями строительной и монтажной организаций, а также заказчика.
186
Глава VIH. Эксплуатация механического оборудования
Рис. V111.I. Способы крепления оборудования к фундаментам фундаментным болтом (а), фундаментным болтом, заделываемым в гнездо (б) и анкерным болтом (в)
/ — фундамент; 2 — колодец; 3 — рама; 4 и 7 — фундаментный и анкерный болт; 5 — гайка фундаментного болта; 6 — подливка бетона; 8 — анкерная плита
В процессе монтажа оборудования монтажная организация обязана вести журнал монтажных работ, в котором отражается ход работ, сведения о дефектах, обнаруженных в процессе монтажа, меры по их устранению.
Монтаж сложного оборудования может производиться с участием монтажного персонала, направляемого заводом-изготовителем, задачей которого является оказание квалифицированной технической помощи при монтаже, пуске и наладке.
Большинство оборудования (насосы, воздуходувки, центрифуги и т. п.) закрепляется на фундаментах фундаментными и анкерными болтами (рис. VIII.1). Фундаментный болт заливается в гнезда бетоном и замена его связана с определенными трудностями. Анкерный болт бетоном не заделывается и легко заменяется. В фундаменте заделывается анкерная плита с резьбовым отверстием под анкерный болт или со щелью, в которой болт крепится поворотом Т-образной головки. Как правило, фундаментные или анкерные болты выпускают заводы-изготовители машин и поставляют их в комплекте.
Рама машины устанавливается на фундамент с помощью подкладок, деревянных клиньев и других регулировочных устройств, выверяется горизонтальность оборудования по оси, вертикальность, соосность осей подшипников и валов машины и электродвигателя, -равномерность загрузки всех подкладок под рамой-щупом и индикатором. После выверки рамы и собранного агрегата промежуток между рамой и фундаментом заполняют бетонным раствором.
По окончании установки оборудования на фундаменте составляется соответствующий акт.
Пуск и испытания оборудования. После завершения монтажных работ агрегат подготовляют к пуску. Подшипники заполняют смазкой, проверяют правильность набивки сальниковых уплотнений, подачу воды на охлаждение и уплотнение. Проверяют надежность ограждения вращающихся частей (муфт, шкивов). Электродвигатель перед пуском агрегата обкатывают в течение 2 ч с рассоединенной муфтой. Проверяют работоспособность задвижек и арматуры на трубопроводах, срабатывание защитных устройств (вручную), если они предусмотрены.
Обкатка оборудования производится на холостом ходу. Однако, если работа агрегата вхолостую невозможна или не допускается, обкатка выполняется в рабочем режиме. В процессе обкатки проверяется работа систем охлаждения и управления, контролируются показания приборов контроля, уровень вибрации под
$ 48. Монтаж, обслуживание и ремонт оборудования
187
шинников, утечки из сальников, прослушивается характер звуков, сопровождающих работу механизма. Время обкатки насоса или воздуходувки без перерыва в течение 72 ч. При появлении недопустимых отклонений от нормальной работы агрегат останавливают, неполадки устраняют.
После обкатки осуществляется наладка агрегата на рабочей схеме системы трубопроводов. При наладке определяется характеристика насоса и устанавливается рабочая зона в данной системе, отлаживается схема автоматики и управления, регулируется система защиты и сигнализации, проверяется устойчивость работы на различных режимах и др. Наладка осуществляется при участии эксплуатирующего персонала. /
Результаты испытания являются основным документом сдачи оборудования в эксплуатацию, о чем составляется акт. К акту прилагаются: акт приемки фундамента, формуляр на сборку и монтаж, исполнительные схемы, акт испытаний на рабочих параметрах, комплект рабочей документации с внесенными изменениями в процессе монтажа.
Персоналу передаются комплект инструмента, приспособлений, запасных частей, поступивших с завода-изготовителя в комплекте с оборудованием.
Обслуживание и ремонт оборудования. В период эксплуатации сооружений водоснабжения и канализации осуществляется планово-предупредительный осмотр (ППО) и планово-предупредительный ремонт (ППР) как сооружений, так и механического оборудования, установленного на них.
Сроки осмотров, текущего и капитального ремонтов по каждому сооружению и виду оборудования устанавливаются соответствующими графиками, разработанными на основании «Положения о проведении ремонта водопроводно-канализационных сооружений> Министерства жилищно-коммунального хозяйства республики. Так, например, для сеток на водозаборных сооружениях установлены сроки: осмотра—ежедневно, текущего ремонта — 2 раза в год, капитального ремонта—1 раз в 2 года; для оборудования хлораторных: осмотр — постоянно, ППР — не реже 1 раза в квартал.
Система ППР представляет собой совокупность организационно-технических мероприятий по надзору и уходу за сооружениями и по всем видам ремонта, осуществляемым периодически с целью предупреждения преждевременного износа и предотвращения аварий, для обеспечения бесперебойной работы сооружений.
Уход за оборудованием должен производиться в соответствии с правилами технической эксплуатации, с инструкциями заводов-изготовителей, при соблюдении санитарных требований и правил техники безопасности. Так, для наблюдения за работой насосного агрегата ведется суточная ведомость по специальной форме 1, отражающей состояние оборудования на каждый день (сведения о времени пуска и остановки агрегата, температуре масла, смене его в подшипниках, перебивке сальников, работе вспомогательного оборудования, показаниях контрольно-измерительных приборов). Аналогичные формы ведутся для воздуходувных агрегатов и других сложных механизмов станций.
Форма 1 Суточная ведомость
эксплуатации насосного агрегата №за месяц 19 года
I
Агрегат
Ремонт
пущен
остановлен
Смене- ---------
но масло (до-бавле- постав" но) лен
принят и пущен
ч-мин
Ч-УНН
ч-мин ч-мин
ч-мин
2 О
188
Глава VIII. Эксплуатация механического оборудования
В целях своевременного выявления неисправностей, недостатков и износа оборудования производятся ППО, на основании результатов которых осуществляется запись всех замеченных дефектов в дефектной ведомости по установленным формам 2 и 3. На основании этих записей заполняется журнал ремонтов оборудования.
Форма 2
Г ород_______________________
П редп ри я т ие_
Дефектная ведомость №
(сооружения, трубопроводы, агрегаты и т. д.)
Характеристика сооружения, агрегата
Описание дефектов с указанием единиц измерения и количества работ
Меры. необходимые для устранения
Наименование и количество полезного выхода материалов от разборки
Подпись лица, проводившего осмотр
Форма 3
Город Предприятие
Журнал
осмотров и ремонтов оборудования, сооружений и строений
Характер необходимого ремонта (текущий, капитальный). перечень намеченных работ
Производство работ
Капитальный ремонт предусматривает смену крупных деталей и узлов оборудования в случае необходимости, а также замену их на более прочные и прогрессивные.
ППО и текущие ремонты выполняются силами эксплуатационного персонала и ремонтных цехов управлений ВКХ и производятся за счет эксплуатационных расходов.
Капитальный ремонт может выполняться с привлечением специализированных организаций и оплачивается за счет соответствующих амортизационных отчислений.
§ 48. Монтаж, обслуживание и ремонт оборудования
189
§ 49. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Жизнь и здоровье людей в социалистическом обществе являются основным его достоянием. Обеспечение всем категориям трудящихся безопасных и гигиеничных условий труда охраняется в СССР законом — Кодексом законов о труде (глава 14 КЗоТ). Ряд постановлений ЦК КПСС, Совета Министров СССР и ВЦСПС посвящен вопросам улучшения охраны труда в промышленности, строительстве и на транспорте. За соблюдением охраны труда и правил безопасности в нашей стране осуществляют надзор и контроль Госгортехнадзор СССР (в том числе на подъемно-транспортных сооружениях, сосудах под давлением), Госэнергонадзор (электрические и теплоиспользующие установки), Госсаннадзор (соблюдение санитарно-гигиенических требований).
Кроме того, надзор и контроль ведут инспекции труда профсоюзов, местных Советов народных депутатов и ведомственные инспекции. Высший надзор возложен на Прокуратуру СССР и союзных республик.
Правила техники безопасности в процессе производства строительно-монтажных работ при строительстве зданий и сооружений регламентируются специальной главой Строительных норм и правил (СНиП), требования которой должны учитываться при составлении проектов производства работ. (ППР).
Общие правила техники безопасности при работе с оборудованием на сооружениях водоснабжения и канализации регламентируются «Правилами безопасности при эксплуатации водопроводно-канализационных сооружений», введенными приказом № 164 по Министерству жилищно-коммунального хозяйства РСФСР от 30.03.77 г., учитываются соответствующими нормативами Строительных норм и правил и заключаются в обеспечении удобства управления, осмотра и ремонта механизмов, устройств и агрегатов. Необходимо предусматривать рабочие площадки с ограждением, освещением рабочих мест, обеспечивать достаточные расстояния между оборудованием. Все вращающиеся и движущиеся части оборудования должны иметь защитные кожухи или ограждены. Все электрооборудование должно быть заземлено и защищено согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ).
В установленные сроки должны испытываться и освидетельствоваться аппараты и сосуды, работающие под давлением, а также все грузоподъемные устройства.
Особое место в проблеме техники безопасности сооружений отводится вопросам взрывобезопасности и пожарной опасности, а также технике безопасности в условиях применения сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ).
При выборе электро- и другого искрящего оборудования учитываются свойства и степень взрывоопасности газов и паров горючих жидкостей, для чего установлены категории и группы взрывоопасности в воздухе. Категории различаются по размерам зазора, отделяющего оболочку искрящего оборудования от внешней среды. При длине зазора 25 мм размер его в свету для I категории допускается более 1 мм, для категорий: ПА — от 0,9 до 1 мм, ПВ — от 0,5 до 0,9 мм ПС — менее 0,5 мм.
Во взрывоопасных помещениях не допускается установка тепловых двигателей, электродвигатели должны быть в соответствующем взрывозащищенном исполнении. Все ударяющиеся и трущиеся части машин, приборов и приспособлений должны быть защищены от искрения (оцинкованы, омеднены, погружены в смазочное масло, укрыты вентилируемыми кожухами).
Передача от электродвигателей к механизмам допускается через муфты или редукторы. Насосы должны быть с повышенной герметичностью с надежными уплотняющими устройствами.
Взрывоопасные установки оборудуются молниезащитными устройствами.
Наиболее опасными объектами в отношении применения сильнодействующих ядовитых веществ на сооружениях водоснабжения и канализации являются хло-раторные установки для обеззараживания воды и стодных вод. Особое внимание здесь должно обращаться на герметичность аппаратуры, тары и трубопроводных соединений. Необходимо тщательно соблюдать режим работы испарителей, не до
190
Список, литературы.
пуская превышения давления в хлоропроводе выше 4 атм и температуры воды в змеевике более 40—50°С.
Перед входом в хлораторную или склад хлора персонал должен включить вентиляцию и убедиться в отсутствии газа с помощью газоанализатора или специальных реактивных бумажек.
Работы по устранению утечек или дегазации должны производиться в шланговых противогазах ПШ-1 или в изолирующих противогазах КИП-5 или КИП-7 при работающей вентиляции.
Дефектный баллон помещают в аварийный футляр или погружают в ванну с раствором тиосульфата натрия. При утечке из бочки хлор или переливают в свободную тару, или также погружают в ванну с раствором.
Знания правил техники безопасности обслуживающим персоналом проверяются специальной комиссией и инструктаж оформляется личной подписью работника.
Инструкции по технике безопасности должны вывешиваться на видном месте на рабочих местах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
Андриашев М. М. Гидравлические расчеты оборудования водоводов. — М.: Стройиздат, 1979.
Васильев В. Д., Ивашнев Е. А., Малюшенко В. В. Монтаж компрессоров, насосов и вентиляторов. — М.: Высшая школа, 1979.
Каталог-справочник. Промышленная трубопроводная арматура, ч. II. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1983.
Кигель Е. М. Эксплуатация канализационных очистных сооружений.—Киев: Буд1‘вельник, 1978.
Карнаухов В. А. Монтаж, наладка и эксплуатация насосных установок.— Киев: Буд1вельник, 1976.
Колпаков А. Н., Плотников Ю. Н., Шайтанов В. Я. Монтаж механического оборудования и стальных конструкций гидротехнических сооружений. — М.: Высшая школа, 1981.
Очистка производственных сточных вод./С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, Ю. М. Ласков. Ю. В. Воронов. — М.: Стройиздат, 1979.
Справочник монтажника. Оборудование водопроводно-канализационных, сооружений. — М.: Стройиздат, 1979.
Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды. — Киев: Науко-ва думка, 1980.
Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Изд. 2-е. — М.: Стройиздат, 1981.
Справочник по эксплуатации систем водоснабжения, канализации и газоснабжения.— Л.: Стройиздат, 1976.
Эль М. А., Эль Ю. Ф., Вебер И. Ф. Наладка и эксплуатация очистных сооружений городской канализации. — М.: Стройиздат, 1977.
Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Биологические фильтры. — М.: Стройиздат, 1982.
191
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие ........................................................ 3
Введение ........................................................... 4
Глава I. Оборудование сооружений водоснабжения . . v................ И
§ 1. Решетки сорозадерживающие .................................... 11
§ 2. Сетки сорозадерживающие................................/15
§ 3. Рыбозащитные устройства................................ 20
§ 4. Оборудование для удаления осадков из водоприемных камер и самотечных линий............................................. 24
§ 5. Оборудование очистных сооружений водоснабжения и резервуаров 27
§ 6. Оборудование для сбора и удаления осадка в отстойниках ... 31
§ 7. Регуляторы скорости фильтрования....................... 31
§ 8. Пульты управления работой фильтров..................... 34
§ 9. Оборудование резервуаров............................... 35
§ 10. Предохранительная арматура на водоводах и водопроводных сетях 38
§ 11. Клапаны, регулирующие давление............................... 45
§ 12. Пожарные гидранты и водоразборные колонки.................... 48
§ 13. Расходомеры.................................................. 50
Глава II. Оборудование сооружений канализации..................... 52
§ 14. Оборудование для задержания отбросов, содержащихся в сточной воде ........................................................... 52
§ 15. Устройства для сбора и транспортирования отбросов от решеток к дробилкам.................................................. 54
§ 16. Дробилки..................................................... 55
§ 17. Оборудование для сбора и удаления осадков и плавающих веществ в очистных сооружениях...................................... 58
§ 18. Скребковые механизмы для сбора осадка и плавающих веществ в радиальных отстойниках................. . %...................... 64
§ 19. Механизмы и устройства для нефтеловушек и флотаторов ... 70
§ 20. Оборудование биологических фильтров.................... 75
§ 21. Оборудование аэротенков................................ 77
§ 22. Оборудование биологических прудов и фильтров доочистки ... 81
§ 23. Оборудование метантенков............................... 84
§ 24. Оборудование для механического обезвоживания осадка .... 89
§ 25. Оборудование для сушки осадка.......................... 99
§ 26. Оборудование для сжигания осадка.......................163
Глава 111. Оборудование реагентных хозяйств....................... 107
§ 27. Приготовление растворов коагулянта ......................... 108
§ 28. Схемы приготовления известкового молока..................... 111
§ 29. Оборудование для приготовления известкового молока .... 114
§ 30. Приготовление раствора полиакриламида .....................
§ 31. Приготовление регенерационных растворов ионообменных фильтров .............................................................. 119
§ 32. Подготовка загрузки зернистых фильтров.......................121
§ 33. Оборудование для дозирования реагентов. Пробоотборники . . . 124
Глава IV. Оборудование для обеззараживания воды и осадка.......... 130
§ 34. Оборудование хлорного хозяйства............................. 130
§ 35. Оборудование обеззараживающих установок......................135
§ 36. Оборудование для обеззараживания осадка сточных вод .... 142
192
Стр.
Глава V. Компактные установки водопровода и канализации............... 143
§ 37. Водоочистные установки ...................................... 143
§ 38. Установки для очистки сточных вод........................ . 144
Глава VI. Трубопроводная арматура и щитовые затворы................... 148
§ 39. Виды и основные параметры трубопроводной арматуры .... 148
§ 40. Задвижки, поворотные затворы и клапаны....................... 149
§ 41. Щитовые затворы и колонки для управления арматурой .... 157
Глава VII. Подъемно-транспортное оборудование......................... 163
§ 42. Грузоподъемное оборудование .................................. 163
§ 43. Тали, лебедки и домкраты . .................................. 167
§ 44. Краны подвесные и мостовые.................................... 172
§ 45. Схемы подъема оборудования и реагентов ....................... 176
§ 46. Механизмы для погрузочно-разгрузочных работ.................. 180
Глава VIII. Эксплуатация механического оборудования .................. 184
§ 47. Основные требования к эксплуатации механического оборудования 184
§ 48. Монтаж, обслуживание и ремонт оборудования................... 185
§ 49. Техника безопасности........................................ 189
Список литературы......................................................190
БОРИС АЛЕКСЕЕВИЧ МОСКВИТИН ГЕННАДИИ МИХАИЛОВИЧ МИРОНЧИК АЛЕКСЕЙ СЕМЕНОВИЧ МОСКВИТИН
ОБОРУДОВАНИЕ ВОДОПРОВОДНЫХ И КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
Редакция литературы по инженерному оборудованию
Зав. редакцией И. В. Соболева
Редактор С. И. Погудина
Мл. редактор А. А. Минаева
Технический редактор О. С. Москвина
Корректор Н. О. Родионова
ИБ № 3381
Сдано в набор 16.04.84 Подписано в печать 13.0Д.84. Т-16850
Формат бумаги бОХЭО'/и Бумага тип. № 1 Гарнитура «Литературная»
Печать высокая Усл. печ. л. 12,0 Усл. кр.-отт. 12,0 Уч.-нзд. л. 13,57
Тираж 29000 экз. Изд. № AI-268 Заказ 167 Цена 90 коп.
Стройиздат, 101442, Москва, Каляевская, 23а
Подольский филиал ПО «Периодика» Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, 142110, г. Подольск, ул. Кирова, д. 25