Генеральний директор «3В-Інжиніринг»
Стічні води - це води, забруднені побутовими відходами та виробничими відходами, а також води, які утворюються в результаті випадання атмосферних опадів в межах територій населених пунктів і промислових об'єктів. Видаляються стічні води з цих територій через системи каналізації.
Каналізація - це комплекс інженерних споруд, обладнання та санітарних заходів, що забезпечують збір та відведення забруднених стічних вод, а також їх очищення і знешкодження перед утилізацією або скиданням у водойми. Розрізняють внутрішню і зовнішню каналізацію. Внутрішня розташована всередині будівель і споруд і служить для збору і виведення стічних вод в зовнішню каналізаційну мережу. Тут здійснюється транспортування стічних вод за межі населених місць і промислових об'єктів. Елементами внутрішньої каналізації є санітарні прилади, відводи, стояки і випуски з будинків, зовнішньої - самопливні і напірні трубопроводи, каналізаційні насосні станції (КНС) і очисні споруди.
Зрозуміло, організація, що займається водовідведенням (як правило, це Водоканал), не може робити цього безкоштовно. Тому громадяни, підприємства і організації оплачують послуги водовідведення подібно до того, як вони оплачують послуги водопостачання - пропорційно обсягу відводиться води. Але як же виміряти і врахувати цей обсяг?
Традиційним методом обліку стічних вод є зіставлення їх обсягу з обсягом водоспоживання. Логіка тут проста: вода, що надійшла через водопровід, неодмінно потрапляє в каналізацію. Обсяг водоспоживання просто і звично вимірюється водолічильником, тобто всі дані для розрахунку є. Для житлового сектора цей розрахунок досить коректним. Для підприємств, як правило, немає. Розглянемо приклади. Частина води, що надійшла з врахованих джерел, випили, використовували в виробничих цілях, для приготування їжі в їдальнях, для поливу територій, на мийку обладнання, охолодження та ін. В цьому випадку обсяг стоків знижується, як правило на 10 - 30% від обсягу надійшла води. А якщо навпаки? - воду завезли або взяли з неврахованих джерел? Тоді обсяг стоків перевищить обсяг зафіксованого лічильником водоспоживання, і тут потрібно застосовувати підвищує коефіцієнт.
З наведених прикладів зрозуміло, що при всій своїй дешевизні (відсутні витрати на організацію обліку власне стоків) даний метод досить приблизний і не враховує особливостей споживача, які можуть впливати на співвідношення «споживання / стоки» досить серйозно, причому як в ту, так і в іншу сторону. Не варто забувати також, що в каналізацію потрапляє не тільки спожита холодна, а й спожита гаряча вода. Їх постачальниками зазвичай є різні організації (Водоканал і Теплові мережі), тоді як стоки «дістаються» повністю Водоканалу. Дощова вода, привізна вода, вода, що пішла в землю при аваріях трубопроводів, злита «мимо» каналізації, вода випарувалася - «обурюють» чинників досить багато, і тому метод «споживання / стоки» більш-менш нормально працює тільки у «маленьких» споживачів з «традиційним» використанням води. В інших випадках необхідно організовувати приладовий облік стоків. Причому, як можна зрозуміти з вищесказаного, в деяких випадках такий облік буде вигідний тій стороні, що «зливає», в деяких - тієї, що займається водовідведенням. Але в будь-якому випадку приладовий облік буде об'єктивний і «прозорий». Подивимося, як його організувати.
Як вже говорилося вище, стічні води в системах каналізації транспортуються по напірним або безнапірним трубопроводах. У першому випадку воду качають насоси, в другому вона йде по трубах «самопливом». Вимірювання обсягу напірних стоків - завдання давно вирішена. Існує велика кількість приладів, які використовуються, як для вимірювання вхідної води, так і для стічних вод.
Більш складне завдання - облік безнапірних стоків. Тут ми маємо відкритий канал або незаповнену трубу, по яких вода тече під дією сили тяжіння з невеликою швидкістю. Для таких випадків розроблений метод змінного рівня, коли в якості витратоміра використовується рівнемір, перераховуються «рівень в расход» з урахуванням інформації про вимірювальному перетині. В якості такого перетину використовуються вбудовані в канал лотки Вентурі і Паршаля або водозливи, розміри яких стандартизовані і для яких напівемпіричні шляхом отримані формули перерахунку «рівень-витрата». Працює цей метод і в безнапірних трубопроводах або U-образних каналах, причому в цих випадках лотки і водозливи не потрібні. Вимірювання рівня здійснюється, як правило, ультразвуковими рівнемірами. Прикладом таких приладів є витратоміри «СІГНУР». «Зліт» і ін. Метод регламентований наступним документами Держстандарту:
- МІ 2220-96 «Витрата стічної рідини в безнапірних трубопроводах. Методика виконання вимірювань »;
- МІ 2406-97 «Витрата рідини в безнапірних каналах систем водопостачання і каналізації.
Методика виконання вимірювань за допомогою стандартних водозливними пристроями та лотків ».
Претензії до даного методу виникають в основному через його «неочевидності», і точкою відліку тут є результати попереднього розрахунку напірно-видаткової характеристики лотка, водозливу або трубопроводу. Точність цього розрахунку обумовлює точність подальшої роботи приладу. При цьому, основною причиною наростаючої похибки лотків Паршалла і Вентурі є їх поступове руйнування, а можливість їх ремонту та повірки, як правило, буває неможливим, тому що для цього необхідно зупинити роботу очисних споруд. Що стосується витратомірів «СІГНУР». «Зліт». то для визначення характеристики безнапірного трубопроводу або U-образного каналу необхідно експериментальним шляхом виміряти швидкість течії рідини при відомому рівні заповнення. Таке вимір часом виробляють «на око», за допомогою наручного годинника і кинутої в канал тріски, тобто похибка експерименту - просто ахова. Інший спосіб розрахунку - за допомогою формули Шезі, в якій фігурують такі параметри, як будівельний ухил трубопроводу і коефіцієнт шорсткості стінок. Тут проблема криється в тому, що і ухил, і шорсткість - це, якщо можна так висловитися, «теоретичні» параметри. Реальний ухил може не відповідати тому, що вказаний в проектній документації на систему каналізації, а коефіцієнт шорсткості стінок зі зрозумілих причин змінюється в процесі експлуатації трубопроводу. Як би там не було, результати попередніх розрахунків заносяться в прилад і повністю визначають його точність. Більш серйозна проблема - виникнення підпорів в каналі, що неминуче в каналізаційних колекторах, а також замулювання каналів. При цьому реальні витратні характеристики дуже сильно відрізняються від занесених в прилад. Помилка у вихідних даних веде до недостовірності обліку, причому в багатьох випадках цю недостовірність можна і не «зафіксувати». Додатковим фактором, що впливає на достовірність вимірювання таких приладів, є зміна температури, тиску, вологості, інтенсивні опади, випаровування, туман, а також хвиля і піноутворення на поверхні потоку.
Більш сучасні і коректні прилади обліку стоків, працюють за принципом «площа-швидкість». Ці прилади здійснюють прямий вимір рівня і швидкості потоку. Геометричні параметри каналу введені в пам'ять приладу заздалегідь: використовуючи ці дані, і що надходить в реальному часі інформацію про рівень заповнення, прилад обчислює площа поперечного перерізу потоку в даний момент часу і, множачи його на виміряну середню швидкість, розраховує витрату і об'єм стоків.
До приладів цього типу відносяться:
1) Витратоміри типу «ISCO -4250», ADFM, «ADS 3600», «NIVUS», «SIGMA», «Piton», в яких встановлений на дно датчик вимірює швидкість потоку методом ультразвукової допплерівської локації, а рівень потоку вимірюється за допомогою ультразвуку , гідростатичним або пьзометріческім методом. Для ультразвукових допплерівських рівнемірів існує ряд своїх обмежень - потік повинен бути ламінарним, рівень мулу та ін. Відкладень в каналі не повинен перевищувати рівня випромінювачів датчика швидкості потоку, монтується на дні каналу. Монтаж цих приладів на експлуатованих каналах з великим рівнем заповнення і великою швидкістю потоку досить скрутний. Прилади не здійснюють прямого виміру середньої швидкості потоку, що вносить додаткову похибку обчислення витрат рідини. Кліноструйность потоку, часто зустрічається в реальних умовах, також вносить додаткову похибка вимірювання швидкості потоку.
2) субміліметровому діапазоні довжин хвиль. Прилад встановлюється над поверхнею рідини в каналі. Рівень вимірюється ультразвуковим рівнеміром. Має обмеження працездатності при інтенсивних опадах, випарах, туманах, хвилястості і піноутворення на поверхні потоку, непрацездатний при переливах каналу, що часто зустрічається при установці приладу в колодязях.
3) Електромагнітні витратоміри типу ISCO UniMagTM 4402. Вимірювання середньої швидкості потоку в електропровідних рідинах здійснюється шляхом вимірювання наведеної ЕРС в електромагнітної котушці приладу, рівень потоку вимірюється гідоростатіческім методам. Вимагає вбудовування в канал, тобто додаткових будівельних робіт з висновком колектора з експлуатації. Перетин каналу обмежена діаметром 2 м. Збільшують похибка вимірювання мулові опади тощо. Забруднення на дні і стінках каналу.
4) Витратоміри безнапірних потоків «Стрім». Рівень потоку визначається по куту відхилення від вертикалі важеля з поплавком підвішеним над потоком і вільно плаваючому на його поверхні. Вимірювання середньої швидкості потоку здійснюється вимірюванням кута відхилення від вертикалі лопаті (відрізок труби), підвішеною над потоком (як маятник) і вільно опущеною в потік. Кут відхилення є функцією швидкості потоку, рівня потоку, ширини і маси лопаті.
Регулятор потоку «Стрім» єдиний з приладів здійснює пряме вимірювання середньої швидкості потоку. У прилад, крім підвіски з вертикальним переміщенням чутливих елементів перетворювачів рівня і швидкості, введено поворотний пристрій в горизонтальній площині, що забезпечує правильне вимірювання параметрів не тільки ламинарного, але і турбулентного потоку, в т.ч. в умовах кліноструйності потоку. Лопать перетворювача швидкості за рахунок двох ступенів свободи в підвісці автоматично встановлюється в урівноважений стан в потоці, тобто в положення рівнодіюча всіх сил, що діють на неї. Швидкість потоку в цьому місці максимальна. На лопать, по всьому її профілю, інтегрально діють всі складові сили вертикальної епюри швидкостей потоку, що забезпечує однозначне високоточне вимірювання середньої швидкості потоку. Прилад забезпечує стабільну роботу при опадах будь-якої інтенсивності, хвилі і піноутворення на поверхні потоку, переливах і підпорах потоку, зміні температури і тиску навколишнього середовища.
Слід чітко розуміти, що вузол обліку безнапірних потоків складається з двох компонентів, що впливають на похибку і коректність вимірювання: встановлений прилад обліку та власне канал в зоні вимірювання. Сукупна похибка вузла обліку безнапірних потоків визначається інструментальною похибкою витратоміра, методу вимірювання і похибок, пов'язаних з вимірювальним ділянкою каналу за місцем установки приладу. До основних похибок каналу слід віднести: похибка вимірювання його геометричних розмірів, наявність твердих мулових відкладень на дні каналу, нерівномірність геометрії і ухилу каналу в зоні вимірювання, наявність в зоні вимірювання поворотних ділянок і бічних стоків, а також поверхневих зливів рідини. Додатковими факторами можуть бути замерзання рідини в каналі, наявність ледопадов при установці приладів в колодязях та ін. На жаль, стан каналізаційних мереж далеко не завжди відповідає необхідним вимогам. Тому велика частка відповідальності за правильністю вимірювання лежить на експлуатуючої організації, потрібно суворе дотримання правил і вимог експлуатаційної документації.
Облік стічних вод - це актуальна і складна на сьогоднішній день завдання, і вирішувати її можна різними методами. У напірних системах є свої проблеми, але вони менш очевидні. Що стосується безнапірних, то тут можна зробити наступне висновки.
Для споживачів з малим об'ємом стоків і стабільним співвідношенням споживаної і стічної води має право на життя розрахунок за обсягом споживаної води.
Для більших споживачів з неочевидним або мінливим параметром «споживання / стоки», а також для споживачів, які здійснюють скид води, отриманої з різних, в т.ч. неврахованих джерел необхідний приладовий облік. Найбільш дешеві витратоміри, такі як «СІГНУР» і «Зліт» використовують для визначення витрати вимірювання рівня рідини в каналі і розрахунково-напірні характеристики цього каналу. Однак економія коштів на придбання приладу може вилитися у великі втрати при платежах за стоки, особливо при підпорах і замулювання каналу. Набагато дорожче обійдуться прилади, що працюють за принципом «площа-швидкість», але тут результати вимірювань будуть більш об'єктивними, а платежі за стоки реальними. Серед даних приладів найдоступнішим є витратомір «Стрім». Російського виробництва, решта приладів виготовляються за кордоном і мають вартість від 700000 рублів.