Представлен анализ эффективных методов прочистки трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения. Особое внимание уделено ледяному методу чистки.
Согласно регламентам эксплуатации водопроводные и водоотводящие сети подвергаются периодической чистке (интенсивной промывке). Кроме того, эффективная чистка должна производиться и перед большинством бестраншейных ремонтно-восстановительных работ на трубопроводных сетях для удаления из них загрязнений и препятствий при реализации соответствующих методов реновации. При этом должно исключаться повреждение внутренней поверхности трубы или защитных покрытий.
Наличие нежелательных мелкозернистых загрязнений на стенках водопроводных труб приводит к изменению цветности транспортируемой воды, нарушению гидравлического режима работы трубопроводов. В качестве примера первого метода представлено звено механического эластичного скребка (ерша) (рис. 1).
В практике эксплуатации трубопроводных сетей известны различные методы их очистки от загрязнений:
- механические с использованием эластичных и твердых спиралевидных или цилиндрических поршневых скребков;
- промывку водой под давлением (10…20 МПа) с использованием высоконапорных струй (под давлением до 350 МП и вращательных головок;
- водо-воздушный;
- электрогидроимпульсный, гидрохимический;
- ультразвуковой;
- биологический и т.д.
Рис. 1. Система гибких скребковых модулей, движущихся за счет перепада давлений при прохождении поворота трубопровода
Перечисленные методы очистки трубопроводов имеют свою специфику по удалению различных типов наносов и обрастаний, а также технологические особенности. Например, при использовании для промывки трубопроводов водной или водо-воздушной смеси требуется длительная обработка поверхностей труб с нерациональной затратой больших объемов промывной жидкости, так как не все загрязнения быстро переходят в суспензию. Другие методы весьма дорогостоящи и имеют специфическую направленность, например, гидрохимический метод служит для удаления железооксидных и карбонатных отложений, биологический — корней деревьев и кустарников, проникающих в трубопровод через дефекты в его стенках.
Определенную альтернативу перечисленным методам представляет метод ледяной очистки, разработанный в университете г. Бристоль (Австралия) и опробованный в трубопроводных системах водоснабжения и водоотведения. Метод ледяной чистки трубопроводов является простым, эффективным, быстрым и экологически безопасным. Лед обладает реологическими свойствами, формируя тем самым плотное «ледяное пространство», которое обеспечивает высокую степень очистки внутренней поверхности труб и легко адаптируется к топологии трубопровода (сужения, расширения, повороты и т.д.). Данная технология основана на знании и использовании свойств льда: прочности, вязкости, усилий на сдвиг, теплопередачи и способности сорбировать загрязнения.
Ледяная чистка требует тщательного планирования, как в процессе приготовления льда, так и в процессе его подачи в трубу. Особые требования предъявляются к его качеству. В частности, при очистке сети питьевой воды используемый лед должен быть гигиенически чистым
и соответствовать санитарным требованиям. В данном случае он должен быть хлорированным и производиться на машинах (ледогенераторах), используемых в пищевой промышленности. При расчете количества ледяной смеси необходимо учитывать размер и длину очищаемой трубы, а также то количество льда, которое будет таять на выходной точке трубы. В период пребывания в трубопроводе лед впитывает и в последующем выносит осадок и биопленку по длине трубы, поэтому его количество должно быть достаточным для полного удаления отложений. Количество растаявшего льда зависит от таких факторов, как температура воды, материал трубы и скорость выноса льда.
Лед перевозят в больших емкостях из нержавеющей стали, которые изготавливаются на заказ для этой цели. Объемы льда, необходимые для каждой операции, составляют от 1 до 25 тыс. л. Для подачи льда используются специальные насосы. Лед необходимо постоянно перемешивать для того, чтобы он оставался в нужной консистенции. Резервуары изолированы и могут сохранять лед в течение 18 ч перед его использованием для введения в трубопровод. Лед поступает в трубопроводную систему через определенные точки вхо-да (например, пожарные гидранты) и расширяется с учетом топологии трубы.
При этом подвергаемая очистке часть трубопровода должна быть изолирована от проходящего потока (рис. 2). Это достигается путем закрытия задвижек вверху и внизу по течению. Пожарные гидранты на каждом конце участка очищаемой трубы должны быть открыты. Лед вводится во входной гидрант, а второй (внизу по течению) открывается для удаления вытесненной воды. После того как лед введен, оба гидранта закрываются. Далее открывается задвижка(выше по течению), в результате чего участок очищаемой трубы находится под давлением. Расположенный внизу по течению гидрант постепенно открывается. В результате ледяной столб начинает двигаться вдоль трубы под давлением воды. Когда лед проходит по трубе, он удаляет осадок и биопленку, выступая в качестве сорбента.
Рис. 2. Общая схема процесса ледяной чистки трубопровода (ICE PIG) на участке, ограниченном двумя колодцами с перекрытием потока шиберами
В нижнем гидранте находится специальное оборудование, используемое для контроля основных параметров операции и проверки скорости движения льда в трубе. Если специальное оборудование указывает на присутствие льда, то его потоком из гидранта отводят в танкер для отходов, где он собирается для безопасной утилизации.
Основные рабочие параметры во время и после операции очистки могут быть измерены с помощью специального оборудования. Ключевые параметры исследуются по ледяным образцам на выходе из трубы. Отложение осадка в образцах измеряется и используется для определения общего количества осадка, удаленного во время операции.
Преимущества технологии очистки заключаются в том, что лед не застревает в трубопроводе, так как в результате он тает; в период очистки потребляется небольшой объем воды (лишь для обеспечения продвижения льда под давлением), а расходы на подвоз и вывоз материалов минимальны.
В отношении продолжительности процесса ледяной чистки можно констатировать, что она определяется в зависимости от протяженности и диаметров сети и составляет от нескольких часов до суток. На сегодняшний день практикой освоено проведение ледяной очистки на диаметрах до 600 мм включительно. Максимальная протяженность подвергаемого чистке трубопровода за один прогон составила 4500 м (в Уэльсе, Великобритания).
Во время технологического процесса ряд его параметров контролируется операторами. В пилотных проектах, в частности, производился количественный и качественный анализ отложений, сорбированных льдом, температуры и времени проведения процесса. Степень загрязнения трубопровода оценивалась объемом удаленного осадка на 1 км трубопровода. Согласно статистическим данным, в среднем из старых металлических водопроводных трубопроводов в результате очистки удаляется 10…12 кг осадка на 1 км длины. Расчеты показали экономическую выгоду от применения технологии ледяной чистки.
Необходимо отметить, что метод ледяной чистки применим также и при чистке водоотводящих трубопроводов, в которых скапливается значительное количество выпадающих в осадок и твердеющих загрязнений (песок, жир). Это оказывает негативное влияние на пропускную способность водоотводящих сетей. Применение метода ледяной чистки канализационных коллекторов не столь обширно, как в трубопроводах питьевой воды, однако, как отмечает мировая практика, процесс очистки водоотводящих коллекторов позволяет добиться увеличения перекачиваемого расхода после использования метода ледяной чистки на 30 %. Ледяная чистка может быть эффективным способом подготовки трубопровода перед проведением местного ремонта водоотводящих сетей бестраншейными методами.
Выводы. 1. Очистка трубопроводов с использованием льда может быть отнесена к методам бестраншейных технологий, являясь весомой альтернативой традиционным методам прочистки труб. Метод может быть применен к городским трубопроводным системам питьевого водопровода в диапазоне диаметров 100…600 мм, а также к водоотводящим коллекторам. На сегодняшний день в мире методом ледяной чистки подвергнуто 450 км трубопроводных сетей.
По материалам: http://vestnikmgsu.ru/index.php/ru/archive/articles/display/keyword/287
Комментарии 0