Методы и приборы учета сточных вод
Учет горячей и холодной воды давно стал делом привычным. Мы знаем, что такое водосчетчик, знаем, каких типов водосчетчики бывают и по каким принципам действуют. Мы также знаем, что на основе показаний водосчетчиков выставляются счета за водопотребление. Но обычно в этих счетах есть и другая строчка — водоотведение. Так каким же образом учитывается то, что стекает в канализацию?
Традиционно для учета сточных вод используется расчетный метод, при котором объем стоков сопоставляют с объемом потребленной воды. Логика здесь такая: вода, текущая из крана, непременно попадает в канализацию. Объем водопотребления просто и привычно измеряется водосчетчиком, т. е. все данные для расчета есть. Но что, если часть воды мы выпили, расплескали, использовали для полива цветов или если речь идет о каком-либо предприятии — израсходовали на мойку оборудования, а то и вовсе вывезли «за территорию» в цистернах? В этих случаях объем водопотребления можно связать с объемом стоков через коэффициент, не равный единице (например 0,7–0,9). Разумеется, что при всей своей дешевизне (отсутствуют затраты на организацию учета собственно стоков) данный метод весьма приблизителен и не учитывает особенностей потребителя. А особенности эти существуют, что видно уже из вышесказанного. Причем влиять на соотношение «потребление/стоки» они могут весьма серьезно, как в ту, так и в другую сторону. Например, вода активно используется для полива или мойки чего-либо: в этом случае объем стоков может быть значительно меньше объема «входящей» воды. И, напротив, если потребитель имеет дополнительные источники воды (скажем, собственные скважины), то объем стоков превысит те цифры, что получены по показаниям счетчика через систему централизованного водоснабжения. Кроме того, в канализацию попадает потребленная не только холодная, но и горячая вода, а ее поставщиками обычно являются разные организации («Водоканал» и «Тепловые сети»), тогда как стоки-то «достаются» полностью «Водоканалу». Плюс дождевая вода, привозная вода, вода, ушедшая в землю при авариях трубопроводов, — «возмущающих» факторов довольно много, поэтому метод «потребление/стоки» более-менее нормально работает только у мелких потребителей с «традиционным» использованием воды — например, в жилом секторе. В других случаях нужно организовывать приборный учет стоков. Причем, как можно понять из вышесказанного, в некоторых случаях такой учет будет выгоден той стороне, что «сливает», в некоторых — той, что занимается водоотведением. Но в любом случае приборный учет будет объективен и «прозрачен». Так как же его организовать?
Сточная вода в системах канализации может находиться в напорном или безнапорном состоянии. Суть ясна из названий: в первом случае воду качают насосы, во втором — она идет по трубам «самотеком». Измерение объема напорных стоков — задача не особенно сложная, т. к. ее условия отличаются от условий измерения объема «обычной» водопроводной воды только меньшими скоростями потока и большей степенью загрязненности. Приборы учета обычно ставят на «выходе» канализационных насосных станций (КНС), и это как правило «обычные» электромагнитные или ультразвуковые расходомеры, подобранные по диапазону измеряемых расходов. Для обеспечения стабильности их работы (как, впрочем, и для уменьшения нагрузки на насосы) целесообразно использовать обратные клапаны и автоматические воздухоотводчики — и те, и другие существуют в специальных исполнениях для систем канализации. В качестве примера приведем воздухоотводчики D-020 и обратные клапаны NR-040 производства A.R.I Flow Control Accessories (Израиль).
Более сложная задача — учет безнапорных стоков. В этом случае вода течет под действием силы тяжести с небольшой скоростью в открытом канале или незаполненном трубопроводе. Разработан и применяется метод переменного уровня, когда в качестве расходомера используется уровнемер, пересчитывающий «уровень в расход» с учетом информации об измерительном сечении. В качестве такого сечения используются, например, лотки Вентури или Паршаля, а также водосливы, размеры которых стандартизованы и для которых полуэмпирическим путем получены формулы пересчета «уровень-расход». Работает данный метод и в безнапорных трубопроводах или U-образных каналах, а регламентирован он следующими документами Госстандарта:
- МИ 2220-96 «Рекомендация ГСИ. Расход сточной жидкости в безнапорных трубопроводах. Методика выполнения измерений»;
- МИ 2406-97 «Рекомендация ГСИ. Расход жидкости в безнапорных каналах систем водоснабжения и канализации. Методика выполнения измерений при помощи стандартных водосливов и лотков».
Претензии к данному методу возникают в основном от того, что он, если можно так выразиться, «не очевиден», и точкой отсчета здесь являются результаты предварительного расчета напорно-расходной характеристики лотка, водослива или трубопровода. Точность этого расчета обусловливает точность дальнейшей работы прибора. При этом, например, для определения характеристики безнапорного трубопровода или U-образного канала необходимо экспериментальным путем измерить скорость течения жидкости при известном уровне заполнения. Такое измерение порою производят «на глазок», при помощи брошенной в канал щепки и наручных часов, т. е. погрешность эксперимента велика и непредсказуема. Затем эти данные передаются производителю прибора, он программирует свое изделие, и на все возможные претензии ответ может быть только один: а какие данные вы нам предоставили, такие мы и использовали. Поэтому для работ по проектированию и монтажу систем учета безнапорных стоков стоит привлекать профессионалов, обладающих знаниями, опытом и необходимым для замеров оборудованием. Экономия и самодеятельность могут привести к недостоверному учету... Впрочем, во многих случаях эту недостоверность в процессе эксплуатации прибора можно и не «зафиксировать».
Приборы, реализующие метод переменного уровня, производятся российскими предприятиями «Сигнур» (расходомеры ЭХО-Р-02) и «Взлет» (расходомер «Взлет-РСЛ»). Кроме того, на рынке представлена и иностранная продукция. Среди иностранных расходомеров для безнапорных трубопроводов и открытых каналов есть приборы (например, продукция ISCO), которые реализуют метод «площадь-скорость». Здесь помещаемый на дно канала датчик измеряет не только уровень жидкости «над собою» (используется сенсор давления), но и скорость потока (используется доплеровский метод). Геометрические параметры канала введены в память прибора заранее: используя эти данные и получаемую в реальном времени информацию об уровне заполнения, прибор вычисляет площадь сечения потока в данный момент времени и, умножая его на измеренную скорость, рассчитывает расход и объем стоков. Самый большой недостаток данного расходомера — его цена: она почти на порядок выше цены российских расходомеров переменного уровня. Заметим, что и для тех, и для других главным «врагом» является заиливание, образование осадка в месте измерений: такой осадок ведет к увеличению погрешности измерений, а значит расходомер и место его установки нуждаются в периодическом обслуживании.
Говоря о недостатках приборов (не методов) измерения безнапорных стоков, стоит отметить еще два. Во-первых, датчики расходомеров, реализующих метод переменного уровня, «боятся» затопления и холода. Эти датчики — ультразвуковые, устанавливаются они над лотком или открытым каналом на кронштейнах, на безнапорный трубопровод монтируются через трубку-звуковод. При переполнении трубы, когда вода поднимается по звуководу, или при затоплении камеры, в которой установлен датчик, он может выйти из строя. Зимою же, если камера не отапливается, контраст между холодным воздухом «вокруг» и относительно теплой сточной водой «внизу» может привести к образованию на датчике «шубы» из инея. Во-вторых, и датчики уровня, и датчики расходомеров метода «площадь-скорость» имеют некоторую зону нечувствительности при измерении уровня. Т. е. возможны ситуации — например, ночью, при малом объеме стоков, когда прибор просто не зарегистрирует расход. Все эти особенности также необходимо учитывать при проектировании узлов учета и выборе типов приборов.
Ну и наконец, расскажем об оригинальном методе измерения расхода безнапорных сточных вод, описанном специалистами литовской фирмы Katra еще в 2001 г. на конференции «Коммерческий учет энергоносителей» в Санкт-Петербурге. Метод запатентован, и мы ограничимся лишь кратким описанием. Суть его можно описать словами известной поговорки: если гора не идет к Магомету, то Магомет идет к горе. Так и здесь: если у нас стоки — безнапорные, но измерять их мы не хотим или не умеем, то давайте сделаем их напорными и измерять будем «обычным» расходомером. Для этого «размыкаем» безнапорный канал и в месте этого разрыва строим герметичный колодец. Герметичными же переборками отделяем «вход» от «выхода», т. е. делим колодец на три секции или камеры. Ниже уровня затопления колодца (т. е. уровня разомкнутого безнапорного канала) в переборках делаем друг против друга отверстия и соединяем их отрезком трубопровода, в который монтируем обычный электромагнитный расходомер (или ультразвуковой, но для него потребуются большие прямые участки). Вода вливается из безнапорного канала в переднюю камеру колодца, по соединительному трубопроводу через расходомер под напором (создается из-за разницы уровней) поступает в заднюю камеру (уровень там по принципу сообщающихся сосудов поднимается до уровня в передней камере) и далее изливается снова по безнапорному каналу. Видимый недостаток метода состоит лишь в высокой стоимости строительных работ, но с точки зрения измерений здесь все, кажется, в порядке.
Подведем итоги. Учет сточных вод — это актуальная на сегодняшний день задача, и решать ее можно разными методами. В напорных системах особых проблем нет. Что касается систем безнапорных, то здесь можно сказать следующее. Для потребителей с малым объемом стоков и стабильным соотношением потребляемой и сточной воды можно использовать расчетный метод, определив эмпирическим путем коэффициент этого соотношения. Более крупные потребители с неочевидным или меняющимся параметром «потребление/стоки», а также потребители, «сливающие» воду, полученную из разных источников (и/или источников, где не ведется учет водопотребления), нуждаются в приборном учете. Наименее «дорогой» учет — при помощи приборов, реализующих метод переменного уровня. Значительно дороже обойдутся приборы «площадь-скорость», но здесь результаты измерений будут более объективными.
И в том, и в другом случае проектировать и монтировать узлы учета должны профессионалы, а затем эти узлы нуждаются в регулярном обслуживании. Наконец, в том случае, когда применить «безнапорные» приборы по каким-либо причинам нельзя, но есть возможность выполнить достаточно масштабные строительные работы, можно использовать метод от фирмы Katra. Или «преобразовать» безнапорные воды в напорные, смонтировав канализационную насосную станцию (КНС). Сегодня некоторые предприятия выпускают комплектные КНС производительностью от 1 куб. м/сутки.
| Автор: Д. Л. Анисимов Дата: 30.10.2007 Журнал Стройпрофиль 7-07 Рубрика: водоснабжение. водоотведение Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |