Przepompownie ścieków – dobór, materiały, wyposażenie (3). Napowietrzająca rurka

Podstawowym elementem systemów kanalizacji ciśnieniowej są przepompownie ścieków. Zabudowane w nich pompy mają na celu przetłoczyć napływające ścieki do oczyszczalni.

Systemy kanalizacji ciśnieniowej są alternatywą dla tradycyjnej kanalizacji grawitacyjnej i znajdują zastosowanie w przypadku rozłożystych terenów mieszkalnych o niekorzystnej topografii lub ukształtowaniu. W systemach tych ścieki w rurociągach tłocznych są za pomocą pomp transportowane w określonym czasie do kanału grawitacyjnego lub bezpośrednio na oczyszczalnie ścieków.

Ponieważ ścieki w rurociągu nie mają kontaktu z powietrzem lub kontakt ten jest ograniczony, zawarty w nich tlen jest bardzo szybko zużywany w wyniku procesów mikrobiologicznych i chemicznych. Im dłużej ścieki przebywają w rurociągu, tym szybciej przebiegają te procesy. Z podobnymi procesami mamy do czynienia w zbiorniku przepompowni, w którym ścieki przebywają określony czas, a kożuch ściekowy uniemożliwia bezpośredni kontakt ścieków z powietrzem.

Właściwe podejście do procesu projektowania zapobiegnie powstawaniu nieprzyjemnych zapachów. W procesie projektowania systemu kanalizacji ciśnieniowej należy zatem uwzględnić jak najszybsze przetransportowanie ścieku na oczyszczalnie. Oznacza to, że należy jak najczęściej wypompowywać ścieki z przepompowni, uwzględniając ilości możliwych załączeń pompy w jednostce czasu, oraz dobierać średnice rurociągów tak, by osiągnąć prędkość pompowanego ścieku minimum 0,7 m/s. Trzeba też dobrać odpowiednią objętość rurociągu, aby zapobiec  procesowi powstawania bakterii beztlenowych w czasie przebywania w nim ścieków. Wówczas ścieki nie będą zagniwać i nie będą powstawały nieprzyjemne zapachy.

Projektowanie a zapachy

Norma PN-EN 1671 w punkcie 5.4.3 zaleca, by ścieki nie były przetrzymywane wewnątrz systemu dłużej niż 8 godzin. Doświadczenia w eksploatacji systemów kanalizacji ciśnieniowej w ostatnich latach wyraźnie wskazują na konieczność lub wręcz wymóg zachowania tego parametru, a w niektórych przypadkach jego obniżenia do 6 lub 4 godzin. Jak wykazano w wcześniejszym artykule, dla rurociągu tłocznego DN 50 o długości 100 metrów i podłączonych do niego 10 mieszkańców, czas przebywania ścieków wynosi 3,3 godziny w przypadku zużycia 150 l/dobę wody przez mieszkańca. Dla tego samego rurociągu – przy zużyciu wody na poziomie 100 l/dobę przez mieszkańca – czas ten wynosi już 4,9 godziny. Widzimy więc, że spadek zużycia wody przez mieszkańców o 30% powoduje zwiększenie czasu przebywania ścieku w rurociągu o 25%. Takie same negatywne efekty ma zwiększenie średnicy rurociągu. Również duża sezonowa zmiana liczby mieszkańców (np. w miejscowościach letniskowych) rodzi bardzo duże problemy z prawidłowym doborem parametrów stosowanych urządzeń i średnic zabudowanych rurociągów. W konsekwencji mamy do czynienia z powstawaniem w instalacji siarkowodoru, który powoduje korozje elementów systemu, powstawanie nieprzyjemnych zapachów i problemy technologiczne z dostarczonym na oczyszczalnie ściekiem.  Nieprzyjemne zapachy powstają w elementach składowych systemu, takich jak: przepompownie oraz rurociągi tłoczne. Są one konsekwencją zbyt długich czasów przebywania ścieków w elementach składowych systemu. Negatywne doznania związane z tymi procesami mają miejsce w rejonie zabudowy studni rozprężnej i przepompowni, z których wydobywają się nieprzyjemne zapachy.

Fot. Pompa z rurką do napowietrzania ścieków.

Zagniwanie ścieków

Prawidłowo zaprojektowana przepompownia powinna charakteryzować się możliwie małą retencją, posiadać system wentylacji nawiewno-wywiewnej, poprzez który ciągle będzie dostarczane do przepompowni świeże powietrze. W skrajnych przypadkach, kiedy czas przebywania ścieku w zbiorniku przepompowni przekracza osiem godzin, należy zastosować stację napowietrzania ścieków. Na dnie zbiornika przepompowni może znajdować się wąż z dyszami, przez które do ścieków podawane jest świeże powietrze za pomocą kompresora zabudowanego w stacji do napowietrzania. Proces ten zapobiega powstawaniu bakterii beztlenowych lub zmniejsza ich ilość. Natomiast gdy mamy do czynienia ze ściekami z tendencją do tworzenia kożucha ściekowego (ścieki zatłuszczone), dobrym rozwiązaniem jest stosowanie pomp z rurką do napowietrzania ścieków i rozbijania kożucha ściekowego. Przykład zabudowy takiego rozwiązania pokazano na fotografii. Pompy są zaopatrzone w tzw. rurkę płuczącą. W trakcie pracy pompy ok. 5% jej wydajności jest ponownie transportowane przez nią do przepompowni w formie strumienia uderzającego z dużą prędkością w lustro ścieku, powodując rozbicie kożucha ściekowego i napowietrzenie ścieku. Brak zaś kożucha ściekowego w przepompowni w znaczny sposób poprawia kontakt ścieków z powietrzem atmosferycznym i przyczynia się do spowolnienia procesu powstawania bakterii beztlenowych.

Rurociągi tłoczne

Objętość rurociągu tłocznego – będąca funkcją jego średnicy i długości – powinna być tak dobrana, aby tłoczony ściek nie przebywał w nim dłużej niż osiem godzin. Określony punkt pracy pompy w danym układzie tłocznym pozwala z parametru wydajności pracy pompy określić średnice rurociągu, przy której prędkość przepływu ścieków wynosi min. 0,7 m/s (mówi o tym norma PN-EN 1671). Znając średnice rurociągu tłocznego oraz objętość pompowanego ścieku w jednostce czasu, można określić maksymalną długość rurociągu, dla której czas przebywania w nim ścieku nie będzie większy niż 8 godzin. Wydostające się ze studni rozprężnej i ewentualnie z kolektorów tłocznych nieprzyjemne zapachy są już tylko konsekwencją zbyt długiego czasu przebywania ścieków w rurociągach tłocznych.

Jeśli czas przebywania ścieków w rurociągu tłocznym jest dłuższy niż zakłada norma, należy wówczas instalacje wyposażyć w stację do napowietrzania ścieków w rurociągach tłocznych lub do przepłukania rurociągów sprężonym powietrzem.

Rys. Przepompownia z DRS.

Napowietrzanie w rurociągach tłocznych

Konstrukcja stacji do napowietrzania ścieków w rurociągach tłocznych nie odbiega w zasadniczy sposób od stacji omówionej powyżej. Stację tę stosuje się w rurociągach tłocznych, które na całej swej długości wznoszą się lub w miejscach zagłębienia rurociągu, np. w wyniku zabudowy pod ciekiem wodnym, rowem itp. Podawane powietrze przemieszcza się do najwyższego punktu rurociągu i wprowadza tlen do ścieku znajdującego się w rurociągu.

Przepłukiwanie sprężonym powietrzem

Na rysunku przedstawiono schemat przepompowni z zabudowaną stacją do przepłukania rurociągów tłocznych sprężonym powietrzem. Zastosowanie jej umożliwia regulację w zależności od  potrzeb czasu przebywania ścieku w rurociągu tłocznym oraz wprowadzenie do niego tlenu. Stacja ta składa się z obudowy, wewnątrz której jest zabudowany kompresor, sterowanie oraz układ zaworowy. Ze stacji wychodzi elastyczny wąż, który poprzez przepusty jest wprowadzony do komory przepompowni. W przepompowni natomiast jest on podłączony poprzez układ zaworów w orurowanie technologiczne do tłoczenia ścieków. Optymalny czas płukania, czyli czas pracy kompresora, który wystarczy na podanie takiej ilości powietrza do rurociągu tłocznego, by go opróżnić ze ścieków, jest wyliczany za pomocą specjalnego programu komputerowego. Zwykle również po osiągnięciu nominalnych parametrów pracy układu tłocznego (przepompownia, rurociąg tłoczny, studnia rozprężna) przeprowadza się praktyczną kontrolę prawidłowo obliczonego czasu pracy stacji do przepłukiwania. W tym celu w trybie pracy ręcznej uruchamia się stację do przepłukiwania, rozpoczyna pomiar czasu, a także obserwuje zjawiska zachodzące na studni rozprężnej i ciśnienie tłoczonego powietrza. Gwałtowne wyrzuty ścieku z rurociągu na studni rozprężnej oraz wzrost ciśnienia tłoczonego powietrza świadczą o rozpoczętym czasie płukania rurociągu. Zakończenie wyrzutu ścieku na studni rozprężnej i spadek ciśnienia tłoczonego powietrza świadczą natomiast o zakończeniu procesu płukania. W tym momencie należy skończyć pomiar czasu, porównać z czasem wcześniej obliczonym i dokonać ewentualnej korekty czasu przepłukiwania na nastawach sterownika. Stacja ta może być zaprogramowana na z góry określony moment załączenia (praca półautomatyczna) lub załączać się w zależności od objętości pompowanego ścieku w jednostce czasu do rurociągu tłocznego (praca automatyczna). W pracy półautomatycznej zwykle moment załączenia się stacji jest ustalony raz na dobę i ma to miejsce w większości przypadków w godzinach nocnych. W pracy automatycznej wprowadza się do sterownika stacji średnicę i długość rurociągu tłocznego, średnicę zbiornika przepompowni oraz rzędne załączenia i wyłączenia pompy. Na tej podstawie sterownik oblicza objętość rurociągu tłocznego oraz objętość pompowanego ścieku w jednym cyklu załączenia pompy. Znając ilość załączeń pompy w określonym czasie, program w sterowniku oblicza objętość ścieku wpompowanego do rurociągu i porównuje z objętością rurociągu tłocznego. Na tej podstawie sterownik stacji na bieżąco monitoruje czas przebywania ścieku w rurociągu tłocznym i decyduje o  konieczności jej załączenia.  Ponadto za sprawą dużych prędkości przemieszczania się ścieku w procesie przepłukiwania nie dochodzi w rurociągach tłocznych do odkładania się substancji stałych.

Podsumowanie

Przedstawione w kolejnych trzech artykułach („Magazyn Instalatora” nr 12/2014, 01/2015 i obecny) zagadnienia związane z kanalizacją ciśnieniową i zaproponowane w nich rozwiązania są podstawowymi warunkami, które należy brać pod uwagę przy projektowaniu lub wykonywaniu systemu kanalizacji ciśnieniowej. Ścieki dostarczone do oczyszczalni przez systemy kanalizacji ciśnieniowej, zgodne z  przedstawionymi wytycznymi, będą w dużym stopniu spełniały oczekiwania zakładów komunalnych. W szczególności chodzi o następujące parametry:

  • mała objętość resztkowa ścieków w przepompowniach,
  • zabudowane rurociągi o małych średnicach, począwszy od DN32,
  • stacje do płukania rurociągów sprężonym powietrzem na odcinkach tłocznych, gdzie nie są możliwe do osiągnięcia czasy przebywania ścieku w rurociągu poniżej 8 godzin.

Jeśli ścieki dostarczone na oczyszczalnie będą posiadały wymagane parametry, urządzenia będące w eksploatacji nie ulegną szybkiemu procesowi degradacji, a mieszkańcy w miejscach, gdzie te systemy zostaną wykonane, nie będą mieli negatywnych doznań w wyniku odczuwania nieprzyjemnych zapachów.

Arkadiusz Wolnik

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