Опыт организации учета сточных вод

А. П. Зайцев, начальник управления главного метролога, главный метролог ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»,

А. В. Озеров, начальник базовой метрологической службы в составе Центра техдиагностики МГУП «Мосводоканал»,

М. А. Мордясов, канд. техн. наук, заведующий лабораторией НИИ КВОВ,

М. Н. Шафрановский, канд. техн. наук, директор фирмы «Сигнур», Москва

Прошло более пяти лет после вступления в действие новых Правил пользования городской канализацией. Одним из важных аспектов этого документа является требование оснастить приборами учета все абонентские выпуски в городскую канализационную сеть. И хотя вопросы учета сточных вод решаются в России с начала 90-х годов прошлого века, появление данного документа должно было придать этому процессу сооответствующее ускорение. Руководители водопроводно-канализационных хозяйств ряда городов России издали постановления, обязывающие почти всех абонентов в короткие сроки установить узлы учета отводимого стока.

Однако дефицит современных руководящих материалов и методик по использованию тех или иных средств приборного учета (в зависимости от конкретных условий), а также сложности реального технического состояния канализационных сетей и условий их эксплуатации не позволили сделать этот процесс быстрым и легким. Кроме того, отсутствие общедоступной информации о приборах учета отводимого стока и реальном опыте их эксплуатации привело к большому количеству ошибок при выборе технических средств и соблюдении регламентов обустройства соответствующих узлов учета.

Комментируя управленческие аспекты, следует отметить, что организация приборного учета стока может быть весьма полезна и для совершенствования функционирования ЖКХ. Это важно и для определения тарифов на централизованную подачу питьевой воды, и на прием сточных вод. Как показывает практика, сравнение объемов водопотребления и водоотведения обособленных объектов дает неочевидные результаты, которые подлежат серьезному анализу. Так, например, если объем водопотребления жилого комплекса значительно превышает объем водоотведения, то это свидетельствует о больших потерях на внутренних водопроводных сетях и, соответственно, об оплате утечек населением. Если объем отводимого стока превышает объем водопотребления, то это свидетельствует о дренаже и сбросе в хозяйственно-бытовую канализацию ливневых стоков, дренажных и талых вод. Это влияет на величину оплаты услуг по канализированию сточных вод и на работу соответствующих очистных сооружений.

Цель данной статьи – попытка обобщения практики приборного учета хозяйственно-бытового стока, полученной на самотечных сетях и коллекторах за последние годы.

Методические вопросы измерения расхода сточных вод в безнапорных коллекторах были впервые сформулированы в МИ 2220-92 «ГСИ. Расход жидкости в безнапорных трубопроводах. Методика выполнения измерений», разработанными НИИ КВОВ (более поздняя редакция – МИ 2220-96). Суть этой методики состоит в реализации известного метода «площадь смоченного сечения x скорость потока» с учетом большого объема экспериментальных данных, полученных специалистами НИИ КВОВ. Эти данные получены на реальных канализационных сетях, что составляет основную ценность методики. Калибровку мерного сечения трубопровода (расчет напорно-расходной характеристики) предложено производить по измерению скорости потока в одной точке гидрометрического створа. А приборный учет расходов отводимого стока осуществляется по калибровочной кривой с помощью процессора прибора. То есть прибор постоянно фиксирует наполнение (смоченное сечение) трубопровода и пересчитывает его в расход с учетом данных калибровки.

С учетом положений этой методики в 1993 году фирмой «Сигнур» был разработан и внесен в Государственный реестр средств измерений первый отечественный расходомер-счетчик сточных вод ЭХО-Р. Принцип действия прибора основан на бесконтактном измерении уровня заполнения коллектора и пересчете его в мгновенное значение расхода по рассчитанной характеристике с последующим интегрированием. В период до конца 2005 года было выпущено и установлено более 2 000 расходомеров (ЭХО-Р, ЭХО-Р-01 и ЭХО-Р-02). При нормальных условиях эксплуатации, оговоренных в технической документации, расходомеры показали хорошие метрологические характеристики и высокую надежность, обусловленную бесконтактным методом измерения. В первые годы эксплуатации были выявлены и устранены технические недостатки приборов. Так, основной проблемой, влияющей на надежность работы приборов, является периодическое затопление канализационных колодцев, где установлены узлы учета. Акустические датчики расходомеров ЭХО-Р выходили из строя в течение 10–12 ч, в зависимости от агрессивности стоков. Благодаря использованию современных герметизирующих материалов акустические датчики расходомеров ЭХО-Р-02 могут находиться под водой до полумесяца и сохранять работоспособность после восстановления режима эксплуатации сети.

По отзывам эксплуатационных служб, расходомеры ЭХО-Р-02 являются в настоящее время самыми простыми в монтаже и эксплуатации среди приборов аналогичного назначения. Кроме того, для проведения периодических метрологических поверок не требуется специальное оборудование.

Главным результатом, полученным за годы эксплуатации приборов, является подтверждение правильности метода, заложенного в МИ 2220-96, и определение границ его применимости. Штатные метрологические характеристики расходомеры-счетчики типа ЭХО-Р показывают на прямолинейных участках самотечных коллекторов со свободным режимом течения и правильно откалиброванным мерным сечением. При возникновении в водоводах засоров, гидравлических подпоров и т. п. погрешность приборов существенно возрастает, и показания становятся недостоверными. Внештатные режимы течения в канализационных сетях возникают из-за недостаточного финансирования служб эксплуатации, а также из-за ошибок, допущенных при их проектировании и строительстве. Если строительный уклон коллектора меньше нормативного, то выпадение осадка неизбежно, а механическая очистка трубопровода дает лишь кратковременный результат. Также и при несогласованных диаметрах предыдущего и последующих участков трубопроводов или уровнях их залегания гидравлические подпоры неизбежны. Таким образом, на канализационных сетях с нестабильной вариацией гидродинамики (нет самоочищающих скоростей и т. п.), где напорно-расходная характеристика «плывет», методика МИ 2220-96 имеет соответствующие ограничения, и установка узлов учета на базе расходомеров типа ЭХО-Р не рекомендуется.

При трендовых режимах потока, аккумулирующих осадок в лотке трубопровода, а также при частом возникновении нештатных эксплуатационных ситуациях на сети, целесообразно использование расходомеров, которые выполняют одновременное измерение уровня потока (смоченного сечения) и его скорости. Российским потребителям известны три типа таких приборов: ISCO 4250 (США), ADS 3600 (США) и MAINSTREAM III (Франция). Принцип действия этих приборов заключается в измерении скорости потока доплеровским методом с помощью ультразвукового датчика, закрепленного в потоке на дне водовода. Измерение уровня осуществляется с помощью встроенного датчика давления или навесного ультразвукового уровнемера.

Широкое применение подобных расходомеров сдерживается их высокой стоимостью, которая превышает 15 000 долл. США, что более чем в 15 раз больше стоимости приборов ЭХО-Р-02. Кроме того, как следует из материалов экспертизы, проведенной в ГНЦ РФ НИИТеплоприбор по заявке Мосводоканала, заявленные метрологические характеристики этих приборов выдерживаются только при измерении расхода «условно чистой» воды (ливневые стоки, техническая вода). При фиксации расхода хозяйственно-бытовых стоков погрешность таких приборов начинает существенно увеличиваться в зависимости от физико-химических параметров стока и значительно отличается от паспортных данных прибора. Увеличение погрешности обусловлено зависимостью доплеровской частоты от скорости ультразвука в жидкости, зависящей от ее химического состава. Экспериментально этот результат подтвержден в СМНУ «Мосводоканал» и в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».

Реально в большинстве случаев этот тип приборов используется для аудита канализационных сетей, а не для учетных операций в системах водоотведения.

Выводы

К сожалению, можно констатировать, что работа по организации учета в системах канализации идет очень медленно. Это связано как с техническими трудностями, так и с нежеланием водопроводно-канализационных хозяйств переходить на реальные рыночные отношения, причем в крупных городах работа движется значительно медленнее, чем в небольших и в сельской местности.

При организации узлов учета сточных вод в настоящее время наиболее часто используются расходомеры-счетчики ЭХО-Р-02. Это связано как с простотой монтажа, технического обслуживания и высокой надежностью, так и с самой низкой стоимостью по сравнению с приборами аналогичного назначения.