ABC kanalizacji. Dobór pompy

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf pdf    

Wybór właściwej pompy ściekowej zależy od warunków eksploatacji, tzn. jakości i składu pompowanej cieczy (wykres). Prawidłowe wymiarowanie jest warunkiem koniecznym bezproblemowego transportu ścieków, ale może także mieć poważny wpływ na cały proces produkcyjny. W większości przypadków awarie pomp, często w bardzo złożonych systemach peryferyjnych, pociągają za sobą zatrzymanie procesu produkcyjnego. Przestoje i opóźnienia produkcji są kosztowne. Zasadniczo koszty przestojów stanowią główną część całkowitych kosztów w całym okresie żywotności (LCC) urządzeń.
Przy wyborze przemysłowej pompy ściekowej należy uwzględnić wiele czynników. Najważniejszym jest swobodny przepływ wystarczający do zapobiegania zatykaniu się pompy. Dodatkowo, jeżeli nie można wykluczyć obecności mediów wybuchowych, np. paliw, wymagane jest przeciwwybuchowe wykonanie pompy. Pompy muszą być też maksymalnie odporne na zużycie, ponieważ ścieki, nawet w układach oczyszczania zawsze mogą zawierać cząsteczki o działaniu ściernym. Jeżeli pompy pracują w trybie ciągłym przez 24 godziny na dobę, to ich sprawność ma kluczowe znaczenie dla ogólnej ekonomii procesu.
Następujące parametry muszą być znane, aby możliwe było określenie właściwych wymiarów pompy:

  • Rzeczywista ilość pompowanych ścieków lub cieczy. Szacunki powinny być możliwie najbardziej dokładne, gdyż przewymiarowane pomp wiąże się nieuchronnie z kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi.
  • Skład ścieków.
  • Warunki w miejscu pracy pompy. Ta informacja jest potrzebna do określenia warunków wejściowych (antykawitacyjnej nadwyżki wysokości ssania). Uwzględnienia wymagają też zagadnienia obsługi i (jej) kosztów.
  • Wybór materiału na rurociągi. W zależności od zastosowania typowe rurociągi przemysłowe są wykonywane z HDPE lub stali nierdzewnej, przy czym rury z HDPE stają się coraz popularniejsze ze względu na ich niską wagę (gęstość 950-955 kg/m3), możliwości recyklingu, odporność na działanie wielu substancji i temperatury w zakresie od -30 do +50°C. Ich inną zaletą jest rozszerzalność cieplna rzędu 0,3-0,4 W/(m*°C).
  • Rodzaj zastosowanej armatury. W instalacjach niskociśnieniowych dobrze sprawdzają się kulowe zawory zwrotne, podczas gdy w większych pompowniach przeważnie stosuje się klapowe zawory zwrotne.
  • Należy dokonać wyboru między prefabrykowanymi przepompowniami (studzienkami) z HDPE lub betonu do instalacji podziemnej lub indywidualnymi rozwiązaniami nadziemnymi. Przemysłowe emisje w postaci uciążliwych zapachów lub hałasu znajdują się w centrum powszechnej uwagi. Dlatego preferowane są niskoemisyjne podziemne rozwiązania przepompowni.
  • W ostatnich latach pojawiła się wyraźna tendencja do stosowania zintegrowanych układów elektronicznych i odpowiednich systemów sterowania w miejsce praco- i czasochłonnych systemów monitorowania.

Substancje stałe i rozpuszczone w ściekach mają skłonność do tworzenia osadów w rurociągach i skorup na ich wewnętrznych powierzchniach. W szczególności przy pompowaniu w pionie występuje ryzyko gromadzenia się substancji stałych w studzienkach i blokowania zaworów zwrotnych przez ciała stałe. Dla zapewnienia bezpiecznej eksploatacji przez samooczyszczanie niezbędne są następujące minimalne prędkości:

  • w rurach poziomych v = 0,7 m/s,
  • w rurach pionowych v = 1 m/s.

Ze względu na ochronę przed hałasem i ekonomię nie powinna być przekraczana maksymalna prędkość 2,3 m/s. Dlatego przy małych dopływach wymagany przepływ objętościowy określa często raczej prędkość samooczyszczania, a nie objętość ścieków do przepompowania.
Systemy ściekowe w przemyśle chemicznym podlegają normie europejskiej EN 752 „Zewnętrzne systemy kanalizacyjne. Cz. 6 – Układy pompowe” i wielu przepisom specjalnym włącznie z regulacjami ustawowymi dotyczącymi zasobów wodnych, prawa wodnego i instalacji (do składowania, przelewania i transportu substancji grożących skażeniem wód), które zobowiązują operatorów instalacji chemicznych do kontroli składu ścieków produkcyjnych przed ich skierowaniem do biologicznych oczyszczalni ścieków.
Woda ze studzienek nie może być usuwana bez analizy jej składu. Do oczyszczalni biologicznych mogą być transferowane bezpośrednio tylko ścieki, które nie zawierają szkodliwych substancji. W przypadku stwierdzenia obecności takich substancji, ciecz musi zostać przepompowana do zbiorników i skierowana do spalarni lub odpowiedniego zakładu przetwarzającego.
Całkowity koszt eksploatacji w całym okresie żywotności układu pompowego (LCC) składa się z wielu różnych indywidualnych czynników, takich jak koszty inwestycji i instalacji, bardzo ważne koszty energii, konserwacji profilaktycznej i serwisowania, następnie koszty wyłączenia z eksploatacji i wszelkie koszty środowiskowe. Natomiast trudne do oszacowania są zakłócenia, koszty i utrata zaufania, kiedy pompa nagle zatrzyma się. Niezawodność i dyspozycyjność pompy określają całkowite koszty narastające w okresie jej żywotności.
Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi przez międzynarodowego lidera w branży zaopatrzenia w wodę, cena zakupu pompy to tylko ok. 5% kosztów LCC, podczas gdy 10% kosztuje konserwacja, a 85% pochłania zużycie energii. Dlatego inwestycja w pozornie bardziej kosztowną i zaawansowaną pompę często zwraca się w ciągu kilku lat, ponieważ takie pompy zużywają znacznie mniej energii i wymagają zdecydowanie mniejszych nakładów konserwacyjnych. Dotyczy to szczególnie wysoko wydajnych pomp ściekowych.

Prawidłowe zwymiarowanie pompy z uwzględnieniem rodzaju pompowanej cieczy, natężenia przepływu i wysokości podnoszenia jest pierwszym krokiem w kierunku minimalizacji kosztów LCC. Dodatkowo znaczący wpływ na koszty eksploatacji i konserwacji ma wirnik i konstrukcja hydrauliczna. Pompa zaprojektowana na określony punkt roboczy (najlepszej sprawności) będzie uzyskiwać optymalne rezultaty tylko w określonym zakresie roboczym. Jeżeli w codziennej eksploatacji okaże się, że rzeczywiste warunki robocze różnią się od wartości obliczeniowych, to pompa będzie marnować energię. Wtedy uwidaczniają się zalety pomp z regulacją prędkości.
Ułatwiający konserwację projekt jest kolejnym czynnikiem obniżającym koszty, co ilustruje następujący przykład. Cząsteczki włókniste mogą zablokować wirnik i są naturalnym wrogiem każdej pompy ściekowej, ponieważ między korpusem pompy i wirnikiem zachowana musi być tylko mała szczelina, umożliwiająca swobodny ruch wirnika. Dlatego we wszystkich pompach z wirnikami kanałowymi różnica ciśnień powoduje, że pewna ilość cieczy wraca ze strony tłoczenia na stronę ssania. To zjawisko często powoduje unieruchomienie wirnika i konieczność demontażu, rozłożenia, oczyszczenia i ponownego montażu pompy.
Nawet jeżeli nie dojdzie do najgorszego, to konwencjonalna szczelina wirnika (zużywalny pierścień z miękkiego metalu) zużywa się stosunkowo szybko pod wpływem ciągłego przepływu ścieków. Wymiana kosztuje i jest zabiegiem czasochłonnym. Wraz ze stopniową erozją pierścienia sprawność pompy ciągle maleje, co prowadzi do zwiększenia kosztów eksploatacji. Ponadto powolne zużycie niekorzystnie wpływa także na bezpieczeństwo (pewność) eksploatacji.
Na rynku dostępny jest typoszereg pomp, w których zostały wyeliminowane te niedogodności. Typoszereg pomp ściekowych został zaprojektowany tak, aby zminimalizować ryzyko zatkania pompy przez zastosowanie samooczyszczającej się szczeliny czołowej, która powoduje, wymywanie cząsteczek stałych ze szczeliny. Ponadto nastawiany z zewnątrz, opatentowany system, umożliwia osiową regulację wielkości szczeliny podczas pracy pompy. Dzięki temu demontaż i odłączanie pompy od rury ssącej nie są konieczne, a konieczność regularnych, kosztownych wymian zużywalnego pierścienia została wyeliminowana.
W następnym odcinku poruszone zostaną następujące kwestie: skład ścieków a kształt wirnika oraz przepompownie ścieków z polietylenu o wysokiej gęstości.
Monika Pamięta

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij