Канализационная насосная станция (КНС) — это узловой элемент системы водоотведения, без которого невозможна транспортировка сточных вод в тех случаях, когда самотёк по рельефу недостижим. Стоки из жилого квартала, промышленного предприятия или отдельного здания поступают самотёком до приёмного резервуара КНС, а дальше — только под давлением, создаваемым насосом. Остановка КНС не имеет «технологического» последствия — она немедленно имеет санитарное: переполнение резервуара, выход стоков на поверхность, загрязнение грунта и водоёмов. Именно поэтому к надёжности, резервированию и автоматизации канализационных насосных станций предъявляются самые жёсткие требования среди всех объектов коммунальной инфраструктуры.
Нужна помощь с подбором оборудования?
Инженеры «Ленгидропром» проведут расчёт и подберут насос под ваши задачи. Ответ в течение 1-2 рабочих дней.
+7 (812) 270-75-74 / +7 (993) 960-64-88
Ключевые параметры КНС
Подача — от 5 до 50 000+ м³/ч в зависимости от масштаба объекта. Насосы — погружные фекальные с открытым или вихревым рабочим колесом, проходное сечение — не менее 80 мм для бытовых стоков. Резервирование по СП 32.13330.2018 — не менее одного резервного агрегата для I и II категории; аварийный резервуар или аварийный выпуск — обязательны. Автоматизация — управление по уровню в приёмном резервуаре, GSM/GPRS-мониторинг, защита от «сухого хода».
Где применяются КНС и почему без них нельзя обойтись
Канализационная система работает самотёком, пока позволяет рельеф. Уклон трубы должен быть не менее 0,002–0,008 (в зависимости от диаметра) для обеспечения самоочищающей скорости потока — не менее 0,7 м/с. Как только трубопровод упирается в низину, в плотную городскую застройку, в водный объект или в участок с нулевым уклоном — самотёк невозможен, и стоки нужно перекачивать принудительно.
Типовые ситуации применения КНС: коттеджный посёлок или жилой квартал расположен ниже отметки магистрального коллектора — стоки поднимают насосами в вышележащий коллектор; промышленное предприятие с подвальными помещениями, где отметка канализации ниже городского коллектора; новый микрорайон, строительство которого опережает прокладку самотёчного коллектора нужного диаметра; туннельные и подземные сооружения (метро, подземные паркинги, переходы); перекачка стоков через естественные препятствия — реки, овраги, железные дороги.
Нормативная база для проектирования КНС — СП 32.13330.2018 «Канализация. Наружные сети и сооружения» (актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85). Стандарт устанавливает категории надёжности КНС, требования к резервированию, допустимое время перебоя в работе и состав обязательного оборудования. Для объектов с расходом более 100 000 м³/сут — I категория надёжности, перерыв в работе недопустим; от 10 000 до 100 000 м³/сут — II категория, допустимый перерыв не более 6 часов; менее 10 000 м³/сут — III категория, допустимый перерыв до 24 часов.
Типы КНС: конструктивный обзор
КНС различаются по исполнению приёмного резервуара, типу применяемых насосов и степени заводской готовности. Выбор типа определяется расходом сточных вод, глубиной подводящего коллектора, условиями строительства и сроками ввода в эксплуатацию.
| Тип КНС | Конструкция | Подача | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| Шахтная КНС (традиционная) | Монолитный или сборный железобетонный резервуар. Насосы — сухой установки в отдельном машинном зале или погружные в мокром отсеке. | 500–50 000+ м³/ч | Главные и районные КНС городских систем водоотведения. Крупные промышленные предприятия. |
| Блочная (модульная) КНС из ПЭНД | Стеклопластиковая или полиэтиленовая шахта заводского изготовления с погружными насосами. Монтаж — опускание в котлован и засыпка. | 5–500 м³/ч | Жилые посёлки, коттеджные застройки, объекты без капитального строительства. Быстрый монтаж — 1–3 дня. |
| Наземная КНС в блок-боксе | Металлический утеплённый контейнер с насосным оборудованием, обогревом, автоматикой. Устанавливается на подготовленное основание. | 50–2 000 м³/ч | Промышленные объекты, временные стройплощадки, регионы с суровым климатом. Не требует строительства здания. |
| Подземная КНС с «сухой» установкой насосов | Раздельные отсеки: мокрый (приёмный резервуар) и сухой (насосная). Насосы — горизонтальные или вертикальные, установленные вне потока стоков. | 1 000–100 000+ м³/ч | Главные городские КНС с большим расходом, где требуется удобный доступ для обслуживания насосов. |
| Локальная КНС (дворовая, здания) | Компактный пластиковый резервуар с погружным измельчающим насосом. Монтаж в подвале или в грунте снаружи здания. | 0,5–20 м³/ч | Отдельные здания, подвальные помещения, ресторанно-гостиничные объекты с нижней отметкой канализации. |
Шахтные КНС с погружными насосами
Классика для районных и главных КНС. Погружные фекальные насосы работают непосредственно в потоке стоков: не нужен отдельный машинный зал, нет проблем с подтоплением помещения, быстрый монтаж и демонтаж по направляющим без осушения шахты.
- Направляющие для монтажа «под воду»
- Подача: 50–5 000 м³/ч
- Класс защиты: IP68
Блочные КНС из стеклопластика и ПЭНД
Полная заводская готовность: насосы, направляющие, поплавки, кабельные вводы — всё установлено на заводе. На объекте — только опускание в котлован, засыпка и подключение трубопроводов и кабеля. Срок монтажа — 1–2 дня против 2–4 месяцев для монолитной шахты.
- Монтаж: 1–3 дня
- Подача: 5–500 м³/ч
- Срок службы: 50 лет (ПЭНД)
Насосы с измельчителем (режущим механизмом)
Для стоков с волокнистыми включениями, влажными салфетками, ветошью и другими нерасчётными загрязнениями. Встроенный нож или режущее кольцо измельчает включения до прохода через рабочее колесо, исключая засорение напорного трубопровода малого диаметра.
- Для DN 50–100 напорных труб
- Подача: 0,5–30 м³/ч
- Нержавеющие ножи
КНС в наземном блок-боксе
Утеплённый металлический контейнер с насосами, шкафом управления, вентиляцией и обогревом — полная заводская комплектность. Не требует строительства здания насосной. Оптимально для северных регионов, временных объектов и объектов с ограниченным строительным бюджетом.
- Рабочая температура: до −60 °C
- Подача: 50–2 000 м³/ч
- Монтаж без фундамента
Насосы для КНС: конструктивные требования и типы рабочих колёс
Фекальный насос — это не просто центробежный насос из нержавейки. Его конструкция специально рассчитана на перекачку неоднородных сред с твёрдыми включениями, волокнами, жирами и газами, которые мгновенно выведут из строя стандартный промышленный агрегат.
Проходное сечение рабочего колеса. По СП 32.13330.2018 минимальный диаметр шара, проходящего через проточную часть насоса, должен быть не менее 80 мм для насосов бытовых КНС. Это означает, что рабочее колесо конструктивно не должно задерживать сферические включения диаметром 80 мм — именно таков максимальный размер включений в бытовых стоках. Для промышленных стоков с нестандартным составом проходное сечение оговаривается отдельно.
Открытое рабочее колесо (N-образное, одноканальное). Одна широкая лопасть образует сквозной канал через весь насос — включения проходят без застревания. Высокое проходное сечение, но более низкий КПД по сравнению с закрытыми колёсами. Применяется для стоков с высоким содержанием волокон и нерасчётных включений.
Вихревое рабочее колесо (Vortex). Рабочее колесо расположено позади потока — оно практически не контактирует с перекачиваемой жидкостью напрямую. Вихрь, создаваемый колесом, захватывает среду через проточную часть. Проходное сечение максимальное (до 150 мм), практически не засоряется, но КПД низкий (40–60%). Применяется там, где состав стоков непредсказуем: строительные площадки, ливневые коллекторы, промышленные стоки с крупными включениями.
Двухканальное закрытое рабочее колесо. Два широких канала с закрытыми стенками — компромисс между проходным сечением и КПД. Наиболее распространённый тип для коммунальных КНС с прогнозируемым составом стоков. КПД 70–80%, проходное сечение 80–100 мм.
Материал проточной части. Для бытовых стоков — высокопрочный чугун EN-GJS-400-15 (шаровидный графит) или EN-GJL-250 (серый чугун). Для промышленных стоков с абразивными включениями — хромистый чугун (до 25% Cr). Для агрессивных стоков с кислотными или щелочными компонентами — нержавеющая сталь AISI 316L. Для особо агрессивных сред (гальваника, травление, химические предприятия) — дуплексная сталь 2205 или специальные покрытия.
Уплотнение вала. В фекальных насосах применяется двойное механическое уплотнение с промежуточной масляной камерой (oil chamber). Внутреннее уплотнение — в зоне перекачиваемой жидкости, внешнее — со стороны двигателя. Масляная камера служит буфером: при разрушении внутреннего уплотнения стоки не попадают в двигатель немедленно — датчик влажности в масле сигнализирует об износе уплотнения, и насос отключается до аварийной разборки. Это принципиальное отличие фекального насоса от насоса для чистой воды.
Нормативные требования к КНС по СП 32.13330.2018
Проектирование КНС жёстко регламентировано. Незнание нормативных требований на этапе ТЗ приводит к замечаниям экспертизы и дорогостоящим переработкам проекта.
| Требование | I категория надёжности (> 100 000 м³/сут) | II категория (10 000–100 000 м³/сут) | III категория (< 10 000 м³/сут) |
|---|---|---|---|
| Допустимый перерыв в работе | Недопустим | Не более 6 часов | Не более 24 часов |
| Резервные насосы | Не менее 1 резервного при ≤ 3 рабочих; не менее 2 при > 3 рабочих | Не менее 1 резервного | 1 резервный или резервный агрегат на складе |
| Резервное электропитание | 2 независимых ввода + ДГУ | 2 независимых ввода | 1 ввод + переносной ДГУ |
| Аварийный резервуар / выпуск | Обязателен аварийный резервуар | Аварийный резервуар или выпуск | Аварийный выпуск допускается |
| Автоматизация | Полная АСУ ТП, телеметрия, дистанционное управление | Автоматическое управление по уровню, GSM/GPRS-сигнализация | Автоматический запуск по уровню, местная сигнализация |
| Вентиляция | Принудительная с очисткой выбросов (биофильтр или адсорбер) | Принудительная приточно-вытяжная | Естественная или принудительная |
Помимо таблицы, СП 32.13330.2018 устанавливает ряд обязательных конструктивных требований: приёмный резервуар должен иметь объём, достаточный для регулирования неравномерности притока (как правило, 10–20-минутный приток при максимальном часовом расходе); подводящий трубопровод должен подключаться к резервуару выше уровня включения насосов; дно резервуара должно иметь уклон не менее 0,1 к приёмному приямку; предусматривается промывка резервуара — самопромывкой (автоматическое смывание из напорного трубопровода) или гидромонитором.
Технические характеристики
| Параметр | Значение (диапазон) |
|---|---|
| Производительность (Q) | от 0,5 м³/ч (локальные насосы с измельчителем) до 50 000+ м³/ч (главные КНС) |
| Напор (H) | 4–80 м (определяется геодезией и длиной напорного трубопровода) |
| Проходное сечение | Не менее 80 мм (бытовые стоки по СП 32.13330.2018); 50 мм для насосов с измельчителем |
| Тип рабочего колеса | Одноканальное открытое (N-тип), двухканальное закрытое, вихревое (Vortex) |
| Уплотнение вала | Двойное механическое с масляной камерой; датчик влажности масла (сигнализация износа) |
| Материал проточной части | EN-GJS-400 (стандарт), хромистый чугун 25% Cr (абразив), AISI 316L (агрессивные стоки) |
| Степень защиты насоса | IP68 (постоянное погружение), класс изоляции F |
| Монтаж насоса | По направляющим (автосцепка) — подъём и опускание без осушения резервуара |
| Управление | По уровню (поплавковые выключатели или датчик давления), ЧРП, таймер, GSM/GPRS/Ethernet мониторинг |
| Защиты насоса | Термозащита обмоток двигателя (термисторы PTC), датчик влажности масляной камеры, защита от сухого хода, контроль фаз |
| Нормативная база | СП 32.13330.2018, ГОСТ 32601 (для насосных агрегатов), ТР ТС 010/2011 |
Как рассчитать и подобрать насосы для КНС
Подбор насосов КНС — это гидравлический расчёт системы «резервуар — напорный трубопровод — точка сброса» с учётом неравномерности притока сточных вод. Ошибка в расчёте напорного трубопровода — наиболее частая причина того, что насос, правильный по подаче, не обеспечивает требуемого расхода на объекте.
- Определите расчётный расход (Q расч., м³/ч). Для бытовых стоков от жилой застройки — по СП 32.13330.2018, исходя из численности населения, удельного водоотведения (нормы водопотребления с коэффициентом 1,0) и коэффициентов неравномерности. Для промышленных стоков — по технологическому регламенту предприятия с учётом залповых сбросов. Насосы КНС рассчитываются на максимальный секундный расход — именно в час максимального притока они должны справляться с задачей.
- Рассчитайте систему напорного трубопровода. Потребный напор H = Hгеод. + hтр. + hарм., где: Hгеод. — геодезическая разность отметок оси насоса и точки сброса в вышележащий коллектор; hтр. — потери на трение в напорном трубопроводе при расчётной скорости (оптимальная скорость в напорном коллекторе — 0,7–1,5 м/с, что соответствует самоочищению от осадка); hарм. — местные потери на задвижках, обратных клапанах, поворотах. Скорость воды в напорном трубопроводе ниже 0,7 м/с ведёт к осаждению тяжёлых включений и заиливанию трубы.
- Постройте характеристику системы. Нанесите на один график кривую Q-H насоса (из каталога) и системную кривую H = Hгеод. + R·Q², где R — суммарное гидравлическое сопротивление трубопровода. Рабочая точка — пересечение этих двух кривых. Убедитесь, что рабочая точка находится в зоне максимального КПД кривой насоса (обычно 70–90% от Qmax). Работа в зоне малых расходов (левее КПД) или больших (правее) — ускоренный износ и вибрация.
- Проверьте скорость в напорном трубопроводе при минимальном расходе. В ночные часы приток стоков минимален — насос работает с малой подачей или не работает совсем. Если в течение длительного времени насос не включается, в напорном трубопроводе происходит осаждение тяжёлых включений (песок, жир). Последующий пуск насоса должен создавать достаточную скорость для их вымывания — это так называемый «самоочищающий пуск». Алгоритм самоочищающего пуска закладывается в программу контроллера: раз в заданный интервал времени насос включается на полную мощность на несколько минут независимо от уровня в резервуаре.
- Определите объём приёмного резервуара. Минимальный объём регулирующей части = Qмакс.сек. × 10–20 мин. Но не менее объёма, обеспечивающего допустимое число включений насоса в час (не более 6–10 для большинства погружных насосов, иначе перегрев двигателя из-за частых пусков). Формула: Vрег. = Qнасоса / (4 · nмакс.), где nмакс. — максимальное число включений в час.
- Выберите число и схему включения насосов. Стандарт: два рабочих насоса с чередованием пуска (равномерный износ) + один резервный, готовый к немедленному пуску. При большом диапазоне расходов (отношение максимального к минимальному более 3:1) — ЧРП для плавного регулирования подачи и снижения числа включений/выключений.
Почему напорный трубопровод заиливается — и как это предотвратить
На одной из районных КНС через год после ввода в эксплуатацию насосы стали перегружаться и не обеспечивали расчётную подачу. Вскрытие напорного трубопровода DN 300 длиной 1 200 м показало заиливание на участке с уклоном 0,001 (менее нормативного). Скорость воды в трубе при минимальном ночном расходе составляла 0,3 м/с — ниже самоочищающей (0,7 м/с). Тяжёлые включения осели, сечение трубы уменьшилось примерно на 40%, сопротивление системы возросло. Решение: введён алгоритм самоочищающего пуска — раз в 4 часа насос запускается на полную мощность на 3 минуты, вымывая осадок. Промывка трубопровода вручную — раз в год. После этого насосы работают в расчётной точке.
Автоматизация и телеметрия КНС
КНС — объект без постоянного дежурного персонала. Управление, мониторинг и реагирование на аварии осуществляются дистанционно. Правильно спроектированная система автоматизации заменяет обходчика и сокращает время реакции на аварию с часов до минут.
Управление по уровню. В приёмном резервуаре устанавливаются датчики уровня — поплавковые выключатели (простые, надёжные, не боятся агрессивной среды) или погружные датчики гидростатического давления (непрерывный сигнал, позволяет реализовать плавное регулирование через ЧРП). Уровни настраиваются: нижний — отключение насоса (защита от сухого хода), рабочий нижний — включение одного насоса, рабочий верхний — включение второго насоса, аварийный — сигнализация и включение резервного.
Чередование насосов. Контроллер КНС автоматически чередует пуск рабочих насосов: чётный цикл — насос №1 рабочий, №2 резервный; нечётный — наоборот. Это обеспечивает равномерный износ обоих агрегатов и контроль работоспособности резервного насоса в штатном режиме (он не стоит «втёмную» годами).
GSM/GPRS-телеметрия. Шкаф управления КНС оснащается GSM-модемом или GPRS-терминалом, который передаёт в диспетчерский центр: текущий уровень в резервуаре, состояние насосов (работа/стоп/авария), ток двигателей, количество включений за сутки, коды аварий. При аварийном уровне в резервуаре или отказе насоса — автоматическая отправка SMS дежурному диспетчеру. Это минимально необходимый уровень телеметрии для КНС III категории. Для I–II категории — полноценная интеграция в АСУ ТП с передачей данных по Ethernet/4G в режиме реального времени.
Защита от гидравлического удара. При внезапной остановке насоса (отключение электроэнергии) столб воды в напорном трубопроводе тормозит — возникает обратная волна давления. Для длинных напорных трубопроводов (более 300–500 м) и напорах более 20 м необходим расчёт гидравлического удара. Защита: обратный клапан с демпфером на напоре каждого насоса (предотвращает обратный ток и обратное вращение насоса); воздушный клапан в верхней точке трубопровода (сброс разрежения при остановке); гидроаккумулятор или дроссельная диафрагма (для сложных систем).
Запах и вентиляция: санитарные требования к КНС
Сточные воды выделяют сероводород H₂S, аммиак NH₃, меркаптаны и другие дурнопахнущие соединения. Это не только эстетическая проблема: H₂S при концентрации выше 700 мг/м³ — смертельно опасен, при 10–50 мг/м³ вызывает отравление. Работа в резервуаре КНС без газоанализатора и принудительной вентиляции — грубое нарушение правил охраны труда.
По СП 32.13330.2018, КНС должны иметь принудительную вытяжную вентиляцию с кратностью воздухообмена не менее 5 ч⁻¹. Перед входом обслуживающего персонала в шахту резервуара — предварительное проветривание не менее 10–15 минут. Для КНС в жилой застройке, где запах создаёт жалобы жителей, применяются системы дезодорации: биофильтры (пропускание вытяжного воздуха через биологически активный торф или кору), угольные адсорберы или химические скрубберы с раствором гипохлорита.
Сертификаты и авторизации
ООО «ЛЕНГИДРОПРОМ» — официальный дилер ведущих производителей оборудования для канализационных насосных станций.
Часто задаваемые вопросы
Почему нельзя использовать обычный насос для воды в КНС?
Что такое «автосцепка» и зачем она нужна в КНС?
Какой объём приёмного резервуара нужен для КНС?
Нужен ли частотный преобразователь для насосов КНС?
Что происходит при отключении электроэнергии на КНС?
Чем насос с измельчителем отличается от обычного фекального?
Почему в КНС появляется запах и как с этим бороться?
Можно ли смешивать бытовые и промышленные стоки в одной КНС?
Участвуете ли вы в тендерах по 44-ФЗ и 223-ФЗ?
Нужна помощь с подбором оборудования?
Инженеры «Ленгидропром» проведут расчёт и подберут насос под ваши задачи. Ответ в течение 1-2 рабочих дней.
+7 (812) 270-75-74 / +7 (993) 960-64-88