Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Pompownie ścieków – dobór i rozmieszczenie pomp

Sewage pumping stations – selection and location of pumps
Fragment miejskiej oczyszczalni ścieków w Wieluniu - hala pomp nr 2
Fragment miejskiej oczyszczalni ścieków w Wieluniu - hala pomp nr 2
wikimedia, licencja CC

Projektując pompownie kanalizacyjne, należy dążyć zarówno do poprawy wskaźników energetycznych transportu ścieków w systemie, zwiększenia niezawodności pracy zastosowanych pomp, jak i zmniejszenia negatywnego oddziaływania obiektów tego typu na środowisko.

Pompownie ścieków z tzw. mokrą komorą wlotową i suchą komorą pompową wymagają znacznie większej powierzchni w porównaniu z pompowniami wyposażonymi w pompy zatapialne. Z tych względów w niekonwencjonalnych (ciśnieniowych) systemach kanalizacji ściekowej buduje się obecnie wyłącznie pompownie wyposażone w pompy zatapialne, instalowane w zagłębionych w gruncie komorach – studniach zbiorczych [1, 3, 4, 5]. Klasyczne konstrukcje pompowni stosuje się nadal w dużych grawitacyjno-pompowych systemach kanalizacji rozdzielczej czy też ogólnospławnej, gdzie pełnią funkcję pośrednich pompowni ścieków [1, 4, 11, 13].

Ściekowe pompy zatapialne pracują często w złożonych systemach kanalizacyjnych składających się z kilkudziesięciu współpracujących ze sobą pompowni. Pompownie te zlokalizowane są przeważnie na rozległym terenie. Wymaga się od nich przede wszystkim bezawaryjnej pracy, przy możliwie ograniczonej obsłudze zainstalowanych pomp i znajdujących się w nich instalacji. Specyfika pompowania ścieków w stosunku do transportu czystej wody jest zdecydowanie bardziej złożona z uwagi na znajdujące się w cieczy zanieczyszczenia stałe i gazy.

Postęp techniczny pozwala na produkcję zatapialnych pomp ściekowych z wirnikami przeznaczonymi do pompowania ścieków z różnymi rodzajami zanieczyszczeń [4, 5, 7, 9, 10, 14]. Obecnie, praktycznie dla każdego rodzaju zanieczyszczeń w ściekach, możliwy jest dobór właściwej pompy ściekowej z charakterystycznym typem wirnika.

Podstawowym kryterium doboru pomp ściekowych do danego układu pompowego, oprócz bezawaryjnego pompowania ścieków z zanieczyszczeniami, pozostaje nadal praca z wysoką sprawnością w całym możliwym zakresie. Projektując pompownie kanalizacyjne, należy dążyć zarówno do poprawy wskaźników energetycznych transportu ścieków w systemie, zwiększenia niezawodności pracy zastosowanych pomp, jak i zmniejszenia negatywnego oddziaływania tego typu obiektów na środowisko.

EMUport

EMUport

Zasady doboru pomp w pompowniach

Wybór właściwej pompy w układzie pompowym powinien się opierać na minimalizacji wszystkich kosztów poniesionych przez użytkownika w całym okresie eksploatacji – LCC [2]. Na łączny koszt składają się: koszty inwestycyjne zakupu urządzeń i instalacji (wraz z kosztami spłaty kredytów zaciągniętych na ich zakup), koszty poniesione na wszystkie prace instalacyjne (budowlane, elektryczne oraz hydrauliczne) oraz koszty eksploatacyjne (bieżącej obsługi, energii elektrycznej zużytej do napędu pomp, przeglądów i remontów oraz usuwania skutków awarii). Istotną częścią jest także koszt zakupu energii do napędu zespołów pompowych.

Duże przepompownie ścieków, z uwagi na bardzo dużą nierównomierność czasową dopływu strumieni objętości (wydajności) ścieków Q do systemu, projektuje się przeważnie jako wielopompowe [1, 3, 9, 10, 12]. Liczbę przyjętych pomp (i) w projektowanych pompowniach należy przyjmować w zależności od:

  • rzeczywistego, charakterystycznego dla danego systemu kanalizacyjnego stosunku Qmax do Qmin,
  • nachylenia charakterystyki przepływu przyjętych pomp Hi = f(Qi),
  • kształtu charakterystyki strat hydraulicznych sieci kanalizacyjnej, w której pracują pompy Δh = f(Q).

Projektując pompownie wielopompowe, można przyjmować liczbę pomp (i) o zarówno identycznych parametrach pracy Hi = f(Qi), jak i różnych, tj. większe o charakterystyce HB = f(Q) lub mniejsze o charakterystyce HA = f(Q).

Pompy o różnych parametrach pracy

Przeanalizujmy zasadę doboru urządzeń dla pompowni dwupompowej, w której dobrano dwie pompy różniące się charakterystykami przepływu i pracujące w różnych układach pompowych. Jako podstawowe kryterium doboru przyjmijmy zużycie energii elektrycznej koniecznej do napędu pomp dla przepompowania tej samej ilości ścieków [9].

Zużycie energii elektrycznej przez pompę w ciągu roku można obliczyć z zależności:

E = PS · t

gdzie:

E – roczne zużycie energii elektrycznej, kWh;
Ps – moc pobierana z sieci elektrycznej przez silnik napędowy, kW;
t – roczny czas pracy pompy, h.

Moc silnika napędowego:

Ps = PWS

gdzie:

Pw – moc na wale pompy;
μs – sprawność silnika napędowego.

Moc na wale pompy wynosi:

gdzie:

γ – ciężar właściwy ścieków, N/m3;
H – wysokość podnoszenia pompy, m;
Q – strumień objętości pompy, m3/s;
ηc – sprawność całkowita pompy.

Roczne zużycie energii obliczyć można z zależności:


    
Dla uproszczenia analizy przyjmijmy, że ciężar właściwy ścieków, sprawność pompy i silnika napędowego mają stałą wartość. Wówczas roczne zużycie energii E jest proporcjonalne do iloczynu H, Q i t.

Kształt charakterystyki hydraulicznej sieci ma zasadnicze znaczenie z uwagi na zużycie energii (rys. 9).

Przeanalizujmy dwie pompy, mniejszą HA = f(Q) i większą HB = f(Q), współpracujące z trzema typami charakterystyk sieci: płaską (bez strat Δh = Hg – wg rys. 1a), typową Δh1 = f(Q) (wg rys. 1b) oraz stromą Δh2 = f(Q) (wg rys. 1c).

Załóżmy też, że strumień objętości mniejszej pompy QA będzie równy średniemu dopływowi ścieków do przepompowni Qin śr oraz równy QB/2.

W pierwszym przypadku (wg rys. 1a – bez strat hydraulicznych sieci) większa pompa B przepompuje identyczny strumień objętości QB jak pompa mniejsza A w czasie dwukrotnie krótszym. Zużycie energii w obu przypadkach będzie jednakowe, ponieważ QA = QB/2.

Z uwagi na koszt eksploatacji dla sieci o płaskich charakterystykach (tylko wysokość geometryczna) nie ma znaczenia, którą pompę, mniejszą czy większą, przyjmiemy w przepompowni.

Jeżeli chcemy uzyskać równomierny dopływ strumienia ścieków np. do oczyszczalni, wskazane jest przyjęcie kilku pomp mniejszych (licząc się z obniżoną sprawnością całkowitą dla pomp mniejszych).

W drugim przypadku [wg rys. 1b – sieć hydrauliczna o typowej charakterystyce Δh1 = f(Q)] zużycie energii dla pompy większej QB będzie dwukrotnie większe niż dla pompy mniejszej QA.

Jeżeli przyjmiemy jedną pompę B (o strumieniu QB = Qin śr), należy się wówczas liczyć ze znacznym wzrostem zużycia energii (do 100%) w stosunku do wariantu z dwiema pompami A (o QA = Qin śr).

W trzecim przypadku [wg rys. 1c – sieć hydrauliczna o stromej charakterystyce dla znacznych strat Δh2 = f(Q)], przyjmując jedną większą pompę B (o QB = Qin śr), w stosunku do wariantu z dwoma pompami A (o QA = Qin śr) zużycie energii będzie jeszcze większe (w analizowanym przypadku wzrośnie o ok. 300%).

Z przeprowadzonej analizy można wyprowadzić praktyczne wnioski dla projektantów pompowni:

  • jeżeli wysokość geometryczna (Hg) wynosi więcej niż 2/3 wysokości tłoczenia pomp (H), to dla danej sieci kanalizacyjnej powinno się dobierać pompy o tej samej wielkości,
  • jeżeli wysokość geometryczna (Hg) wynosi mniej niż 2/3 wysokości tłoczenia pomp (H), to dla danej sieci kanalizacyjnej powinno się dobierać pompy o różnych wielkościach.
Rys. 1. Parametry współpracy dwóch różnych pomp A i B z siecią o charakterystyce: a) płaskiej, b) typowej, c) stromej

Rys. 1. Parametry współpracy dwóch różnych pomp A i B z siecią o charakterystyce: a) płaskiej, b) typowej, c) stromej

Warto przeczytać: Projektowanie pompowni ścieków – wybrane zagadnienia >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   05.10.2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
10/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ogrzewanie obiektów przemysłowych
  • - Wentylacja domów jednorodzinnych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl