Водомерные устройства на очистных сооружениях.

Расходы сточных вод, поступающих на очистные сооружения или отдельные группы сооружений, а также расходы стоков, отводимых от этих сооружений, измеряют в напорных трубопроводах (в насосных станциях, дюкерах, подводящих или отводящих напорных участков коллекторов и т.п.). измерение в напорных трубопроводах более точно и надежно, чем в безнапорных (открытых) каналах, и связано с меньшими потерями напора.

Измерение в напорных трубопроводах расхода сточных вод при содержании механических примесей более 1000мг/л следует производить при помощи труб Вентури с конической входной частью.

Измерение расхода сточных вод с меньшим количеством механических загрязнений можно производить при помощи труб Вентури, снабженных соплом Вентури.

При невозможности измерить расход сточных вод в напорных трубопроводах должно быть предусмотрено измерение в открытых прямоугольных лотках и каналах с использованием для этой цели лотков Вентури, водосливов с порогом треугольного профиля или лотков Паршаля.

Наиболее точным и надежным измерительным устройством для контроля расхода сточной воды в прямоугольных каналах шириной 450 – 2400мм являются лотки Вентури (табл. 1.4.)

Лоток Вентури (рис.1.3.) представляет собой устройство, вызывающее сжатие потока и перепад уровней воды, при котором расход жидкости зависит только от уровня в контрольном сечении. В зависимости от способа отбора импульса и установки дифманометра запроектированы два варианта водоизмерительных лотков: 1вариант – со шкафом, 2 вариант- с колодцем.

Для определения расхода замеряется высота слоя воды в контрольном сечении.

Лотки Вентури можно выполнять из железобетона или металла. Для измерения расхода агрессивных по отношению к металлу или железобетону сточных вод поверхности лотков, соприкасающиеся со сточными водами, должны быть футерованы коррозионностойкими материалами (листовым винипластом, стеклопластиком и т.п.) или покрыты антикоррозионными материалами, например путем напыления.

Основное уравнения расхода, м³/ч, измеряемого при помощи лотков Вентури, имеет вид

(1.2.)

где b - ширина горловины лотка, м

Н – напор в контрольном створе, м

C_e – коэффициент расхода (0, 927 – 0, 988)

C_v – коэффициент, учитывающий влияние скорости в подводящем канале (1, 002 – 1, 147)

Таблица 1.4.

Размеры лотков Вентури для измерения расхода сточных вод в открытых прямоугольных каналах (рис.1.3.)

Рис. 1.3. лоток Вентури для измерения расхода воды

1- подводящий лоток

2- установка дифманометра в шкафу (вариант 1)

3- отводящий лоток

4- контрольное сечение лотка

5- установка дифманометра в колодце (вариант 2)

Для измерения расходов от 50 до 1000л/с невзрывоопасных сточных вод, имеющих нейтральную среду, применяется и пропорциональный водослив (рис.1.4., табл.1.5), который представляет собой сужающее устройство с прямоугольным и криволинейным вырезами, обеспечивающими линейную зависимость расхода от уровня жидкости в лотке. Замер уровней осуществляется в 3х вариантах: 1вариант- с помощью дифманометра, к которому подведен сжатый воздух (с барботажной трубкой);

2 вариант – дифманометром, установленным «под уровень», и 3 вариант – с помощью самописца уровня «Валдай».

пропорциональный водослив с дифманометром, установленным «под уровень»

1- пропорциональный водослив

2- колодец для дифманометра

Рис.1.4.лоток Паршаля для измерения расхода воды

Для измерения расхода воды в открытых лотках на канализационных станциях применяют также лотки Паршаля, работающие по принципу сжатия потока (рис.1.4.) В таких лотках потери напора меньше, чем, например в измерительных водосливах, кроме того они не создают препятствий для прохождения твердых частиц, которые могут быть в сточной воде. Конструкция лотка стандартная.

Таблица 1.5.

Размеры, мм, пропорциональных водосливов для измерения расходов сточных вод.

Водомерный лоток этого типа состоит из следующих основных частей: подводящего раструба, горловины и отводящего раструба. Лоток устанавливают на канале прямоугольного сечения шириной не менее 40см.

Расход воды, проходящей через лоток, определяют из гидравлических зависимостей между расходом Q и изменением уровня, вызываемым сужением потока, а также изменением скорости в лотке.

В средней части (горловине) боковые стенки лотка строго вертикальны и параллельны, а дну придан уклон 0, 375 в сторону движения воды. К горловине с обеих сторон примыкают подводящий и отводящий раструбы с расходящимися к концам лотка стенкам. От ширины горловины лотка b зависят длина подводящего раструба и ширина входа и выхода лотка. Для водомерных лотков при b> 30см длину подводящего раструба по оси лотка, см, принимают равной: l₁=0, 5b+120; ширину входа, см, А=1.2b+48; ширину выхода, см, Б=b+30, длину горловины l₂=60см, а длину отводящего раструба по оси лотка l₃=90см. Дно подводящего раструба выполняют горизонтальным, а дно отводящего раструба – с обратным уклоном (к горловине), равным 0, 166.

Для определения расхода воды в таких незатопленных лотках необходимо измерить только глубину воды Н перед лотком, до начала кривой спада, в сечении II-II. Эта глубина может быть измерена при помощи дифманометра с самопишущими приборами, имеющими привод от часового механизма или электродвигателя с дистанционной передачей измерений, что позволяет определить расход воды в любой момент времени, а также суммарный суточный расход. Водомерные лотки переменного сечения изготавливаются из монолитного железобетона.

Расход сточных вод Qм³/с, при свободном истечении определяют по следующим эмпирическим формулам:

При b=0, 15м

(1.3)

при b=0, 3…1, 5

(1.4)

где n – показатель степени, принимаемый:

при b=0, 3м …..1, 522

b=0, 5 м ………1, 54

b=0, 75 м …….1, 558

b=1, 0 м ………1, 572

b=1, 25 м ……...1, 577

b=1, 5 м ………1, 585

Таблица 1.6.

Размеры измерительных лотков.

Формулы (1.3)и (1.4) для определения расхода могут применяться в тех случаях, когда глубина воды над порогом водослива в точке Г меньше 0, 5Н для лотков с b=15см и меньше 0, 7Н для лотков с b≥ 30см.

Размеры измерительных лотков в зависимости от расхода указаны в табл.1.6.

При измерении больших расходов воды лотком Паршаля (от 3000 до 11000л/с) зависимость между глубиной в сечении II-II и расходом воды выражается формулой (при свободном истечении) при b=4.5м:

(1.5)

лотки Паршаля могут применяться для измерения как малых, так и больших расходов воды, обеспечивая при этом высокую точность измерения.

Самопишущий прибор для определения уровня устанавливают в здании. Наиболее широкое применение нашел прибор Э-601. В задней стенке этого прибора просверливают отверстие и выводят наружу и ось прибора (для этого наращивают ось). К выступающей части оси прикрепляют стержень, на другом конце которого прикреплен цилиндрический поплавок, плавающий на поверхности воды успокоительного колодца, расположенного сбоку от водомерного лотка. При измерениях уровня воды в лотке поплавок совершает радиальные движения, которые фиксируются в уменьшенном масштабе пером стрелки регистрирующего прибора. При движении диска на нем записывается уточная диаграмма уровней жидкости в водомерном лотке. Прибор должен быть протарирован. Для удобства пользования прибором обычно составляют таблицу, которая дает возможность по каждому показанию диаграммы быстро определять расход воды.

Кроме основного прибора в помещении контрольно-измерительных приборов очистных сооружений ставят и дублирующий прибор Э-601, который включен в электрическую схему основного прибора. Положение стержня в катушке первого (основного) прибора зависит от положения поплавка в колодце. Стержень в катушке дублирующего прибора повторяет автоматически положение первого стержня.

Для правильной работы водомерных лотков указанного типа участок канала на расстоянии 15м выше установки водомерного лотка должен быть прямолинейным в плане, русло участка канала должно быть прямоугольным с одинаковым уклоном по длине, а ось лотка должна совпадать с продольной осью прямолинейного участка канала. Соединение горловины с выходной частью подвергается размыву, вследствие чего бетонные конструкции разрушаются. Применение сборных металлических горловин предотвращает разрушение лотков, что необходимо учитывать при их конструировании.

Определение расхода воды может быть произведено, хотя и несколько менее точно, по тарированной рейке в обычном лотке. Для потоков с устойчивым руслом существует постоянная однозначная заисимость между расходом Q и глубиной потока Н. установив однажды эту зависимость и изобразив её в виде кривой, в дальнейшем достаточно замерять только глубину потока; соответствующий ей расход находится по этой кривой. Тарирование рейки производят одновременным измерением расхода воды в канале (вертушкой, водосливом, барометром) и уровня воды по закрепленной в канале рейке.

Для тарирования рейки и замеров расхода выбирают прямой участок лотка или канала. На этом участке рядом с каналом устраивают карман (успокоительный колодец) размером 0, 3х0, 3м в плане, в котором устанавливают рейку. Карман соединяется с лотком или каналом в через отверстие в разделяющей их стенке; отверстие следует располагать ближе к дну канала с таким расчетом, чтобы в него не могли поступать всплывающие на поверхность нефть и жировые вещества. В кармане движения воды нет и поверхность ее будет находиться в покое, что позволит делать отсчеты с большей точностью. Перед тарированием рейки весь участок канала должен быть очищен от наносов. При тарировании рейки водослив должен быть установлен выше кармана по течению на расстоянии не менее 2 – 3 м. к водомерным устройствам для сточных вод предъявляются специальные требования. Водомерное устройство не должно задерживать наносов, быть надежным при малом перепаде, т.е. при небольшой потере напора в водомере.

Повышенную точность измерения расходов сточных вод можно достигнуть применением сборных пластмассовых измерительных лотков и водосливов, разработанных Союзводоканалпроектом.