Учёные СПбГАСУ в рамках университетского гранта провели исследование пропускной способности треугольного водослива для регулирования системы канализации, работающей с «воздушной подушкой».
Система канализации – неотъемлемая часть инфраструктуры крупных городов, обеспечивающая санитарные и экологические стандарты, а также комфорт для жителей. Однако в процессе эксплуатации возникают проблемы, связанные с заиливанием лотков трубопроводов и неконтролируемым выделением канализационных газов. Эти газы скапливаются в подсводных пространствах коллекторов и, попадая на улицы, негативно сказываются на самочувствии людей.
Одним из эффективных способов устранения неприятных запахов в городской среде может быть использование технологии функционирования системы водоотведения с «воздушной подушкой». Эта технология предполагает нагнетание газовоздушной среды в подсводное пространство коллектора через перепадные стояки. Избыточное давление сжимает водный поток, увеличивая его скорость и способствуя промывке и удалению осадка. Кроме того, эта система позволяет централизованно отводить загрязнённый воздух на газоочистные сооружения.
Специалисты кафедры водопользования и экологии СПбГАСУ: заведующий кафедрой к. т.н. Святослав Федоров, старший лаборант Максим Саньков и старший преподаватель Анна Кононова провели исследование, направленное на изучение пропускной способности треугольного водослива для регулирования работы системы канализации с использованием «воздушной подушки». Это позволит улучшить процесс очистки сточных вод и снизить риск возникновения аварийных ситуаций, связанных с выделением газов.
В рамках исследования было выполнено моделирование в программном комплексе конечно-элементного анализа ANSYS CFX, а также создана лабораторная установка. На основе моделирования получены графики зависимости высоты воздушного потока и средней скорости затопленной воздушной струи в живом сечении водослива от расхода подаваемого воздуха в диапазоне от 0,01 до 40 л/с для водослива с углом на вершине 90°. В лабораторном эксперименте была оценена пропускная способность водослива с переменными углами (30, 60, 90 и 120°). При этом модельные и экспериментальные данные хорошо согласуются между собой.
Для определения пропускной способности треугольного водослива было предложено уравнение Бернулли, изменённое с учётом особенностей треугольной формы водослива и переменного давления в принимающей среде. Эти результаты могут быть применены в инженерной практике при разработке системы регулирования с применением эффекта «воздушной подушки». Улучшение этой технологии повысит надёжность, экологическую и санитарную безопасность городской канализационной системы.
Исследования проведены в рамках гранта на выполнение научно-исследовательских работ научно-педагогическими работниками СПбГАСУ в 2024 г.
