Реконструкция районной КНС в пос. Шушары
Реконструкция головной канализационной насосной станции посёлка Шушары для ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Станция принимает стоки многоэтажной застройки Шушар и перекачивает их по напорным линиям длиной 2,1 км в бассейн водоотведения Центральной станции аэрации. Остановить её нельзя ни на день - на весь период реконструкции спроектирована временная перекачивающая станция, полностью дублирующая КНС. Проект прошёл государственную экспертизу.
Заказчик: ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»
Производительность после реконструкции: 20 000 м³/сут · расчётная подача 1250 м³/ч
Производительность до реконструкции: 11 000 м³/сут
Насосные агрегаты: 3 (2 рабочих + 1 резервный) · Q = 625 м³/ч, H = 23,5 м, 75 кВт каждый
Подводящий коллектор: DN 820, глубина заложения 6,15 м
Напорные линии: 2 × DN 400 ПЭ, L = 2120 м
Станция: опускной колодец Ø 9,0 м, глубина 7,9 м · надземный павильон 9,0 × 9,0 м
Расчётная электрическая мощность: 213 кВт
Категория надёжности действия: II
Временная перекачка на период реконструкции: 396 суток
Состав работ
Проект прошёл полный цикл нашей методологии Project Design Canvas - от сбора исходных данных до государственной экспертизы.
Выполнен полный комплекс инженерных изысканий: геодезические, геологические, экологические и полное обследование строительных конструкций с лазерным сканированием подземной и надземной частей. Сканирование дало фактическую геометрию действующего сооружения: архивной документации на станцию не было и все конструкции вписаны в реальные габариты.
Собраны исходные данные от эксплуатирующей организации. Для действующего объекта городского водоканала это отдельная инженерная задача: данные рассредоточены по службам, часть существует только в виде опыта эксплуатации, и каждое решение сверялось с тем, как станция работает на самом деле.
Выполнены все технологические расчёты и подбор оборудования, теплотехнические расчеты (минимальное сопротивление теплопередаче для обеспечения температуры точки росы, для предотвращения конденсации влаги на внутренних поверхностях надземного павильона), проработаны решения по пожарной безопасности, т.к. станция 1979 года постройки и не соответствует действующим нормативным требованиям - пришлось выделить в отдельное помещение электрощитовую, раскрыть дверные проемы для эвакуационных выходов.
Дополнительно выполнен проект обоснования санитарно-защитной зоны. Документация согласована Заказчиком и получила положительное заключение государственной экспертизы.
Реконструкция удваивает производительность станции - с 11 000 до 20 000 м³/сут. В существующем объёме опускного колодца диаметром 9,0 м, без расширения сооружения. Каждая новая конструкция - фундаменты насосов, монорельсы, лестницы, трубные проходки - все размещено в стеснённом объёме действующей станции по геометрии лазерного сканирования.
Исходных расчётных параметров для подбора оборудования не существовало. Расчётный расход определён самостоятельно - на основе фактических данных перекачки и перспективы застройки района, а гидравлика напорных линий просчитана на два режима работы: существующие линии DN 400 и перспективные DN 500. Насосное оборудование подобрано с небольшим запасом на развитие сети.
Станция - головная для района, и на время реконструкции её функцию полностью принимает временная перекачивающая станция. Фактически в составе проекта разработаны две насосные станции: постоянная и временная.
Временная перекачивающая насосная станция
Схема временной перекачки: забор стоков из существующей камеры перед КНС глубиной 6 м, подача по наземным стальным трубопроводам 273×7 с врезкой в существующие напорные линии внутри станции на выходе. Три самовсасывающих насосных агрегата (2 рабочих + 1 резервный) на базе насосов Hidrostal с вакуумной системой и частотными преобразователями, мощностью 90 кВт каждый - с возможностью подачи всего расчётного расхода в одну напорную линию при аварии на второй. Для зимней эксплуатации наземные трубопроводы обогреваются саморегулирующимся греющим кабелем в теплоизоляции.
Полушнековое рабочее колесо насосов Hidrostal с большим свободным проходом - принципиальный выбор для современного бытового стока. Изделия из нетканых материалов, которые решётки-дробилки распускают на лоскуты, сплетаются в жгуты и наматываются на рабочие колёса классических канализационных насосов, требуя разборки и чистки каждые несколько дней. Полушнековое колесо пропускает такие включения без засорения - временная станция рассчитана на 13 месяцев непрерывной работы.
Подбор временных станций вёлся с анализом парка перекачивающего оборудования, доступного в городе: агрегатами требуемой подачи располагает специализированная организация «Ренни-Тех», с которой увязаны решения по временной схеме.
Стоки по коллектору DN 820 поступают в приёмную линию из двух каналов с щитовыми затворами и решётками-дробилками, измельчающими крупные включения, и далее в приёмный резервуар объёмом 59 м³ с приямком и системой взмучивания осадка. Из резервуара через новые проходки в разделительной стене стоки по всасывающим трубопроводам поступают к трём центробежным насосным агрегатам машинного зала на отметке −7,550 (подача 625 м³/ч, напор 23,5 м, 75 кВт каждый) и перекачиваются в две напорные линии DN 400 протяжённостью 2120 м.
Работа станции полностью автоматизирована по уровням стока в приёмном резервуаре, постоянного персонала нет. Электродвигатели насосов оснащены устройствами плавного пуска и частотными преобразователями; при отказе рабочего насоса автоматически включается резервный. На каждой напорной линии - узлы коммерческого учёта стоков с электромагнитными расходомерами. Грузоподъёмные операции обеспечивают три электрических тельфера грузоподъёмностью 2 т на монорельсах — для опуска новых насосов в машинный зал в вертикальном положении монорельс надземного павильона поднят на отметку +4,000.
Станция стоит в 26 метрах от жилого дома, и вопрос санитарно-защитной зоны стал отдельной задачей проекта. Вытяжка из грабельного отделения оборудована сорбционной установкой очистки воздуха СТОПКР-1,5-С с двумя ступенями: предварительная улавливает аэрозоли и крупные частицы, хемосорбент связывает органические, серо- и азотсодержащие газы — сероводород, меркаптаны, аммиак — с эффективностью 95–99%. Выполненные расчёты рассеивания и акустического воздействия показали: организация санитарно-защитной зоны для станции не требуется - воздействие не выходит за контур объекта.
Конструктивные решения
Подземная часть - опускной колодец из сборной железобетонной тюбинговой обделки толщиной 400 мм, разделённый по всей высоте на машинное и грабельное отделения; пространственная жёсткость обеспечена кольцами обделки, разделительной стеной-диафрагмой и перекрытием - жёстким диском. Надземный павильон - бескаркасный кирпичный, с антресолью венткамеры.
Расчёт выполнен совместно с грунтовым основанием в комплексе «Лира-САПР» методом конечных элементов - для сооружения ограниченно-работоспособной категории технического состояния запас несущей способности проверяется, а не предполагается. Расчётная дополнительная осадка после реконструкции - 5 мм при допустимых 20 мм; зона влияния работ (16,4 м) не достигает ближайшей жилой застройки (25,8 м).
Обследование показало аварийное состояние всех металлоконструкций грабельного отделения - среда станции съедает обычную сталь. Все металлические элементы - лестницы, переходные площадки, ограждения, настилы, монорельсы - запроектированы заново из нержавеющей стали 08Х18Н10, включая крепёж и анкеры. Монолитное перекрытие над грабельным отделением, находившееся в предаварийном состоянии, отремонтировано специальными ремонтными составами с восстановлением защитных слоёв арматуры; плиты покрытия надземной части над грабельным отделением заменены на новые. Раскрыт и усилен металлической рамой дверной проём в несущей стене.
Восстановление водонепроницаемости подземной части выполнено по технологии компании Дегидрол - производителя ремонтных составов с большим опытом ремонта и реконструкции сооружений водоканалов: раскрытие и заделка швов между конструкциями, сплошное оштукатуривание стен и днища составом Дегидрол 5, герметизация вводов коммуникаций. Решения отрабатывались в консультациях с производителем.
Здание утеплено с замкнутым контуром: фасад - система СФТК с минераловатным утеплителем, цоколь и обвязочная балка колодца - экструзионный пенополистирол, кровля - PIR-плиты с ПВХ-мембраной, наружным водостоком и молниеприёмной сеткой. Отсечная гидроизоляция стен выполнена инъектированием кремнийорганического гидрофобизатора.
