Когда без КНС не обойтись
Самотёчная схема дешевле и проще, поэтому КНС проектируют только при необходимости:
- отметки территории ниже отметки приёмного коллектора — стоки нужно поднять;
- длинный участок до сети, на котором самотёчный уклон «уходит» под глубину промерзания или под препятствия;
- пересечение рельефа, водотоков, дорог — напорный участок короче и мельче гравитационного;
- подвальные и цокольные помещения с санузлами ниже отметки внутриквартальной сети.
В этих случаях стоки собираются в приёмный резервуар КНС и перекачиваются насосами по напорному трубопроводу в точку сброса.
Устройство КНС
Типовая комплектная станция в стеклопластиковом корпусе состоит из:
- корпуса — вертикальная цилиндрическая ёмкость из стеклопластика: не корродирует, не требует гидроизоляции и обслуживания наружной поверхности, срок службы сопоставим со сроком службы сетей;
- приёмного резервуара — рабочий объём ниже подводящего трубопровода, в нём работают насосы и датчики уровня;
- насосов — как правило, два погружных (рабочий и резервный) с режущим или свободновихревым рабочим колесом; для крупных станций — три и более;
- направляющих и муфт автосцепки — насос опускается по направляющим и стыкуется с напорным патрубком без спуска людей в колодец;
- трубопроводной обвязки и арматуры — напорные трубы, задвижки, обратные клапаны;
- датчиков уровня — поплавковые или электродные: уровни включения, отключения, резервного насоса и аварийного перелива;
- шкафа управления — чередование насосов, защита от сухого хода и перегрузки, аварийная сигнализация, при необходимости — диспетчеризация;
- площадки обслуживания и лестницы — по глубине станции;
- канального измельчителя или сетки — на притоке, если есть риск крупных включений.
Выпуски: подводящий трубопровод, напорный выход, кабельные вводы, вентиляция, при необходимости — аварийный перелив.
Виды КНС
По типу стоков:
- КНС хозяйственно-бытовых стоков — посёлки, здания, объекты без сетевого водоотведения в отметках рельефа;
- КНС ливневых и поверхностных стоков — перекачка очищенного или подлежащего очистке дождевого стока, в том числе после аккумулирующего резервуара перед очистными;
- КНС промышленных стоков — с учётом агрессивности среды и состава стоков.
По режиму работы притока: обычные (приток поступает постоянно) и КНС после регулирующих и аккумулирующих ёмкостей, где станция работает на опорожнение резервуара.
По конструкции: комплектные заводской готовности в стеклопластиковом или полиэтиленовом корпусе и станции в монолитных железобетонных колодцах. Для большинства объектов комплектная стеклопластиковая КНС выигрывает по срокам монтажа (1–3 дня против недель на бетон) и полной стоимости.
Исходные данные для подбора
- суточный и часовой приток или исходные данные для его расчёта: число жителей или работников, нормы водоотведения, площадь водосбора — для ливневой КНС;
- отметки: земли у КНС, лотка подводящего трубопровода, точки сброса в приёмный коллектор;
- длина и материал напорного трубопровода, местные сопротивления;
- требования к резервированию и частоте включений насосов;
- наличие регулирующей ёмкости перед КНС;
- условия эксплуатации: диспетчеризация, зимнее обслуживание, глубина промерзания.
Шаг 1. Приток и производительность насосов
Для хозбытовых стоков приток считают по нормам водоотведения с коэффициентами неравномерности по СП 32.13330.2018 и СП 30.13330:
- средний часовой приток qср = Qсут / 24, м³/ч;
- максимальный часовой приток qmax = qср · Kmax — общий коэффициент неравномерности зависит от среднего расхода;
- производительность рабочего насоса принимают по максимальному часовому притоку; второй насос — резервный с автоматическим включением.
Для ливневой КНС приток определяется расчётом поверхностного стока по СП 32.13330.2018 и рекомендациям НИИ ВОДГЕО — см. нашу статью «Расчёт ливневых стоков».
Шаг 2. Напор
Потребный напор насоса:
H = Hг + Σh + Hсв
- Hг — геодезическая высота подъёма: разность отметок точки сброса и минимального рабочего уровня в резервуаре, м;
- Σh — потери напора в напорном трубопроводе и арматуре при расчётном расходе, м; считаются по формулам гидравлического сопротивления с учётом скорости (рекомендуемая — 0,7–1,5 м/с, чтобы не было заиливания и избыточных потерь);
- Hсв — свободный напор на изливе, обычно 1–2 м.
По расходу и напору выбирают рабочую точку на характеристике насоса; проверяют, что она попадает в рабочую зону с приемлемым КПД и без перегрузки двигателя.
Шаг 3. Рабочий объём резервуара и частота включений
Рабочий объём приёмного резервуара между уровнями включения и отключения ограничивает частоту пусков насоса:
Vраб = Qнас / (4 · z)
- Qнас — подача рабочего насоса, м³/ч;
- z — допустимая частота включений, 1/ч; для погружных насосов принимают до 15 включений в час по паспорту.
Худший режим наступает при притоке, равном половине подачи насоса, — на него и ведётся проверка. Полученный объём сопоставляют с геометрией корпуса: диаметр и глубина станции должны обеспечить этот объём между уровнями пуска и останова, плюс аварийный объём до уровня перелива.
Пример: коттеджный посёлок в Ленинградской области
Посёлок на 150 домов, по 4 жителя на дом, норма водоотведения 200 л/сут·чел. Напорный трубопровод ПЭ100 длиной 350 м до внутриквартального коллектора, геодезическая высота 12 м.
| Величина | Результат |
|---|---|
| Суточный приток Qсут | 150 · 4 · 0,2 = 120 м³/сут |
| Средний часовой приток qср | 5 м³/ч |
| Коэффициент Kmax | ≈ 2,2 |
| Максимальный часовой приток qmax | 11 м³/ч |
| Насосы | 2 (рабочий + резервный), Q = 11 м³/ч |
| Потери в напорной линии (Ø90 ПЭ, 350 м, v ≈ 0,5–0,7 м/с, арматура) | ≈ 3 м |
| Потребный напор H | 12 + 3 + 1 = 16 м |
| Рабочий объём Vраб при z = 15 | 11 / (4 · 15) ≈ 0,18 м³ |
| Корпус | стеклопластик Ø2000 мм, глубина по отметке подводящей сети |
Обратите внимание: рабочий объём здесь небольшой и легко обеспечивается стандартным корпусом, а определяющими оказались геодезическая высота и потери — именно они задают рабочую точку насоса.
Частые ошибки
- подбор насоса «по суточному притоку», делённому на 24, без коэффициента неравномерности — станция не справляется с часовым пиком;
- недооценка потерь в длинном напорном трубопроводе — реальная подача оказывается ниже расчётной;
- рабочий объём без проверки частоты включений — насосы работают в режиме тактования и быстро изнашиваются;
- один насос без резерва — любая поломка превращается в аварийный перелив;
- скорость в напорной линии ниже самоочищающей — заиливание и рост потерь со временем;
- не предусмотрены обратный клапан и задвижка на каждом насосе — невозможно обслуживание без остановки станции;
- нет аварийного уровня и сигнализации — о переполнении узнают по факту.