Dimensionering av spillvattenbrunnar

Dimensionering av spillvattenbrunnar

I det här avsnittet går vi igenom hur du dimensionerar en spillvattenbrunn optimalt och ger några praktiska beräkningsexempel.

Spillvattenbrunnar är ofta överdimensionerade för att säkerställa att de är tillräckligt stora – men de goda intentionerna har sannolikt motsatt effekt. 

I det här avsnittet får du lära dig hur en spillvattenbrunn dimensioneras för att säkerställa optimala driftsförhållanden inom bygg- och anläggningsbranschen och mindre kommunala spillvattensystem. Du får även ett antal praktiska beräkningsexempel som är värdefulla under processen. Exemplen gäller för pumpar med motorer upp till 30 kilowatt.

En av de främsta nackdelarna med överdimensionerade brunnar är att det kan orsaka att spillvattnet blir kvar för länge i brunnen, vilket leder till sedimentering och slutligen till igensättning. Men vad beror det på? 

Låt oss säga att den optimala brunnsdiametern är 1,5 meter, men istället görs den med en diameter på 2 meter för att ge extra volym för säkerhets skull. Pumpens start- och stoppnivå är emellertid samma som om den hade den mindre diametern så det tar längre tid för spillvattnet att nå startnivån. Och med mindre frekventa starter blir spillvattnet kvar längre i brunnen.

Vid dimensionering av en brunn finns det fyra viktiga saker som måste fastställas:
• Inflödet
• Den effektiva volymen
• Brunnens diameter
• Slutligen avståndet mellan start och stopp 

Låt oss gå igenom dem en i taget och förklara vad som behöver beaktas och hur varje steg beräknas.

Det allra första som måste fastställas vid dimensioneringen av en brunn är inflödet. Denna mängd bestäms normalt av externa experter eftersom beräkningen är relativt omfattande. Mängden inflöde varierar från dag till natt och från en dag till en annan – och beror också på typen av spillvatten. Avrinnande dagvatten innebär stora variationer medan avloppsvattnet har mer regelbundet flöde.

När vi har inflödet kan vi beräkna pumpkapaciteten.

Låt oss använda ett exempel där det valda inflödet är satt till 32 liter per sekund. För att hitta önskad pumpkapacitet ska vi nu multiplicera med 1,05 – vilket innebär att vi behöver en pump som kan pumpa 34 liter per sekund vid belastningstoppar för att säkerställa att brunnen aldrig översvämmas.

Vid valet av pump är det viktigt att även titta på maximalt antal starter som den kan utföra per timme för att se till att den klarar de mest hektiska tiderna under dygnet. Flera starter per timme är en bra tumregel med hänsyn till maximalt antal starter per timme som en pump och motor är konstruerade för.  

Nu är det dags att beräkna den effektiva volymen. Innan vi kan göra detta är det dock nödvändigt att veta antalet pumpar som ska installeras och om pumparna körs parallellt eller med alternerande drift.

Parallelldrift där två eller flera pumpar arbetar samtidigt sida vid sida används vanligen i kombinerade system som hanterar både avloppsvatten och dagvatten. Alternerande drift där varje pump alternerar mellan drift och vänteläge efter varje cykel är lämplig där avloppsvatten och dagvatten töms ut i separata system.

Nu ska vi se hur den effektiva volymen beräknas för de två olika alternativen. 

I spillvattensystem med två pumpar som arbetar parallellt levererar de två pumparna tillsammans den önskade kapaciteten. Eller med andra ord, pumparna ska tillsammans kunna pumpa 34 liter per sekund vid belastningstoppar.

I exemplet kan pumparna utföra 20 starter per timme.

Följande formel används för att beräkna den effektiva volymen mellan start och stopp. Detta ger oss en effektiv volym på 1,53 kubikmeter.

Den effektiva volymen i ett system med alternerande drift beräknas med hjälp av exakt samma formel, MEN baseras på endast en pumps kapacitet och inte två som i parallelldrift.   

Så vid dimensionering av pumpar är det viktigt att ta hänsyn till att varje pump måste kunna leverera 100 % kapacitet på egen hand, vilket innebär att pumpar i detta exempel kommer att vara större än pumparna vid parallelldrift.

Nästa uppgift är att fastställa brunnens diameter. Som vi slog fast i början av den här sessionen, är rätt brunnsdiameter avgörande för att uppnå optimala driftförhållanden. Om brunnen är för stor finns det risk för att antalet starter och stopp inte räcker till för att förhindra sedimentering.

Diametern som krävs bestäms baserat på antalet pumpar och det extra utrymme som krävs för rörledningar etc.

Om vi använder det tidigare exemplet med två pumpar i parallelldrift, kommer det här systemet att kräva en brunnsdiameter på 1,8 m, dvs. en radie på 0,9 m.

Slutligen är det dags att beräkna avståndet mellan startnivån och stoppnivån, dvs. den effektiva höjden.

Vi vet att den effektiva volymen är 1,53 kubikmeter och att brunnens radie är 0,9 m.

För att beräkna den effektiva höjden använder vi nu följande formel. Det ger oss en effektiv höjd på 0,6 m. 

Och varför är det viktigt att ha rätt avstånd mellan start och stopp? Därför att långa väntetider minskar antalet cykler och kan orsaka sedimentering i sumpen eftersom vattnet stannar i brunnen under för lång tid. I slutändan resulterar detta i igensättning och oplanerat stillestånd.  

Å andra sidan, om avståndet mellan startnivå och stoppnivån är för kort blir motorn potentiellt överbelastad vid stor belastning på grund av alltför många starter och stopp – vilket även det kan orsaka stillestånd. Därför är det viktigt att alltid ta hänsyn till maximalt antal starter per timme som en pump och motor är konstruerade för.

Vi avslutar med att kort beskriva alternativa system till systemet med två pumpar.

Om en pumpstation endast servar några få hushåll är inflödet ofta begränsad och en enda pump är tillräcklig för att ge lämplig kapacitet. Den valda pumpkapaciteten måste dock vara mycket större än inflödet för att effektivt förebygga sedimentering i tryckröret genom att hålla hög hastighet.

Brunnar med fler än två pumpar används normalt i kombinerade system – antingen för att öka kapaciteten eller för att ha extra reservpumpar för att beakta plötsliga starka fluktuationer, till exempel vid kraftig nederbörd.