Wymiarowanie przepompowni ścieków

Wymiarowanie przepompowni ścieków

Dowiedz się, jak optymalnie zwymiarować przepompownię ścieków, jednocześnie zapoznając się z praktycznymi przykładami obliczeń. 

Często przepompownie ściekowe są przewymiarowane, w celu zapewnienia dużej pojemności.

ale takie podejście może mieć negatywny skutek 

W tym zadaniu dowiesz się, jak prawidłowo dobrać odpowiedni rozmiar przepompowni ściekowej w celu zapewnienia optymalnych warunków pracy w budynkach użyteczności publicznej i mniejszych systemach kanalizacyjnych

Otrzymasz również kilka praktycznych przykładów obliczeń, które są cenne na etapie procesu doboru 

Przykłady te dotyczą pomp z silnikami o mocy sięgającej 30 kilowatów.

Jedną z głównych wad zbyt dużej przepompowni jest zbyt długie zaleganie w niej ścieków co prowadzi do sedymentacji i ostatecznie zablokowania.

Dlaczego tak się dzieje?

Powiedzmy, że optymalna średnica przepompowni wynosi 1,5 metra, ale zamiast tego wykonano zbiornik o średnicy 2 metrów, aby zapewnić dodatkowe miejsce na wszelki wypadek.

Jednak poziom, przy jakim pompa jest załączana i wyłączana, jest taki sam, jaki byłby stosowany w przypadku przepompowni o mniejszej średnicy, więc osiągnięcie poziomu ścieków przy jakim pompa załącza się, trwa dłużej.

A z uwagi na rzadsze uruchamianie pompy, ścieki pozostają dłużej w zbiorniku.

Podczas wymiarowania przepompowni ścieków należy ustalić cztery główne punkty:

Dopływ

Objętość czynną

Średnicę zbiornika I wreszcie odległość między poziomem, przy jakim pompa jest załączana i poziomem, przy jakim następuje jej wyłączenie

Sprawdźmy każdy z tych aspektów z osobna, aby wyjaśnić, co należy wziąć pod uwagę i jak obliczany jest każdy krok.

Pierwszą rzeczą, którą należy ustalić podczas wymiarowania zbiornika jest dopływ.

Ta wartość jest zazwyczaj wyznaczana przez np. firmy projektujące systemy kanalizacyjne ponieważ oblicza się ją w sposób dość kompleksowy.

Dopływ zmienia się w porze dziennej i nocnej, a także w poszczególne dni i zależy od charakteru ścieków 

Spływająca woda deszczowa wywołuje silne wahania, natomiast ścieki komunalne charakteryzują się większą regularnością

Po określeniu dopływu możemy obliczyć wydajność pompy.

Skorzystajmy z przykładu, gdzie dopływ jest ustalony na 32 litry na sekundę.

Aby znaleźć wymaganą wydajność pompy, mnożymy go teraz przez 1,05.

Oznacza to, że potrzebujemy pompy, która jest w stanie pompować 34 litry na sekundę przy maksymalnym obciążeniu, aby mieć pewność, że zbiornik nigdy nie zostanie zalany

Przy wyborze pompy istotne jest również sprawdzenie maksymalnej liczbie załączeń pompy na godzinę aby mieć pewność, że poradzi sobie w okresie największego obciążenia w ciągu dnia.

Z reguły im więcej cykli załączeń na godzinę, tym lepiej.

Teraz obliczmy objętość czynną

Zanim będziemy mogli to zrobić, trzeba jednak znać liczbę pomp, jakie mają zostać zainstalowane i wiedzieć, czy pompy mają pracować równolegle, czy naprzemiennie.

Praca równoległa w przypadku której przynajmniej dwie pompy pracują jednocześnie jest zazwyczaj wykorzystywana w systemach kanalizacji ogólnospławnej które odprowadzają zarówno ścieki komunalne, jak i ścieki opadowe.

Praca naprzemienna, w przypadku której każda pompa przełącza się między położeniem roboczym a położeniem gotowości po każdym cyklu, sprawdza się tam, gdzie ścieki komunalne i ścieki opadowe są odprowadzane dwoma niezależnymi od siebie układami kanalizacyjnymi 

Teraz zobaczmy, jak oblicza się objętość czynną dla tych dwóch przypadków.

W przypadku instalacji odprowadzających z dwiema pompami pracującymi równolegle pompy wspólnie zapewniają wymaganą wydajność.

Innymi słowy, połączone pompy są w stanie pompować 34 litry na sekundę przy obciążeniu szczytowym.

W przykładzie pompy są w stanie załączyć się 20 razy na godzinę.

Poniższy wzór służy do obliczania objętości czynnej między załączeniem a wyłączeniem pomp.

Daje nam to objętość czynną na poziomie 1,53 metra sześciennego.

Objętość czynną w instalacji z pompami pracującymi naprzemiennie oblicza się przy użyciu dokładnie tego samego wzoru, ale w oparciu o wydajność tylko jednej pompy, a nie dwóch, jak w przypadku pracy równoległej.

Tak więc podczas określania wielkości pomp ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że każda pompa musi być w stanie zapewnić samodzielnie 100% wydajności, co oznacza, że pompy w tym przykładzie będą większe niż pompy pracujące równolegle.

Czas przejść do wyznaczenia średnicy zbiornika 

Jak ustaliliśmy na początku tej sesji, odpowiednia średnica zbiornika jest niezbędna do zapewnienia optymalnych warunków pracy instalacji.

Jeśli przepompownia jest zbyt duża, istnieje ryzyko, że liczba załączeń i wyłączeń będzie niewystarczająca, aby zapobiec sedymentacji.

Wymaganą średnicę określa się w oparciu o liczbę pomp i dodatkową przestrzeń potrzebną na rurociągi itp.

Jeśli użyjemy wcześniejszego przykładu z dwiema pompami pracującymi równolegle, dla tej instalacji wymagany będzie zbiornik o średnicy 1,8 m lub promieniu 0,9 m.

Wreszcie, jesteśmy gotowi do obliczenia odległości między poziomem, przy którym pompy są załączane, a poziomem, przy którym następuje ich wyłączenie czyli wysokości czynnej. 

Wiemy, że objętość czynna wynosi 1,53 metra sześciennego i że promień zbiornika wynosi 0,9 m.

Teraz aby obliczyć wysokość czynną, użyjemy następującego wzoru.

Daje nam to wysokość czynną wynoszącą 0,6 m.

Dlaczego ważne jest zapewnienie prawidłowej odległości między poziomem załączenia a poziomem wyłączania pomp?

Cóż, zbyt duża odległość zmniejsza liczbę cykli i może powodować sedymentację w przepompowni, ponieważ ścieki będą zalegać w niej zbyt długo.

Ostatecznie prowadzi to do blokowania się i nieplanowanych przestojów.

Z drugiej strony, jeśli odległość między poziomem załączenia, a poziomem wyłączania jest za mała, silnik jest potencjalnie przeciążany przy obciążeniu szczytowym z powodu zbyt wielu załączeń i wyłączeń co może ponownie powodować przestoje.

Z tego powodu ważne jest, aby zawsze brać pod uwagę maksymalną liczbę załączeń na godzinę, jaką są w stanie zapewnić pompa i silnik.

Na zakończenie spójrzmy tylko na chwilę na instalacje stanowiące alternatywę dla wersji z dwiema pompami.

Jeśli przepompownia obsługuje tylko kilka gospodarstw domowych, dopływ jest często ograniczony i jedna pompa wystarczy, aby zapewnić odpowiednią wydajność.

Wybrana wydajność pompy musi jednak być znacznie większa niż dopływ, aby skutecznie zapobiegać sedymentacji w rurze ciśnieniowej poprzez utrzymanie wysokiej prędkości.

Przepompownie z więcej niż dwiema pompami są zazwyczaj stosowane systemach kanalizacji ogólnospławnej w celu zwiększenia wydajności lub wyposażenia w pompy zapasowe na wypadek nagłych i silnych wahań, które mogą wystąpić na przykład podczas ulewnego deszczu.