Odprowadzanie ścieków. Urządzenia przeciwzalewowe i przepompownie

Cofnięcie się ścieków do budynków występuje na skutek niedrożności instalacji kanalizacyjnej lub przykanalików oraz gwałtownych opadów i wzrostu poziomu ścieków w sieci kanalizacyjnej. Ścieki cofają się do instalacji także wtedy, gdy wody deszczowe z dachów i tarasów odprowadzane są nieprawidłowo do kanalizacji ogólnospławnej. W budynkach posadowionych na płaskich terenach z kanalizacją ogólnospławną występuje szczególne zagrożenie zalaniem pomieszczeń w wyniku krótkiego, lecz intensywnego opadu.

Jedną z najczęstszych przyczyn zalania pomieszczeń położonych poniżej poziomu zalewania jest brak zasuw burzowych lub ich nieprawidłowy montaż oraz niepoprawnie wykonane instalacje z urządzeniami przepompowującymi ścieki. Urządzenia przeciwzalewowe stosuje się tylko w kanalizacji grawitacyjnej, z naturalnym spadkiem przewodów, a przy braku spadku do kanału należy zainstalować urządzenia przepompowujące ścieki.

Stosowanie urządzeń przeciwzalewowych w budynkach uregulowane jest w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych [2]. W § 124 znajduje się zapis: Instalacja kanalizacyjna grawitacyjna w pomieszczeniach budynku, z których krótkotrwale nie jest możliwy grawitacyjny spływ ścieków, może być wykonana pod warunkiem zainstalowania zabezpieczenia przed przepływem zwrotnym ścieków z sieci kanalizacyjnej przez zastosowanie przepompowni ścieków, zgodnie z wymaganiami Polskiej Normy dotyczącej projektowania przepompowni ścieków w kanalizacji grawitacyjnej wewnątrz budynków lub urządzenia przeciwzalewowego zgodnie z wymaganiami Polskiej Normy dotyczącej urządzeń przeciwzalewowych w budynkach.

W niektórych gminach przedsiębiorstwa wod-kan nie zauważyły, że w 2009 r. zmieniło się brzmienie tych wymagań i nadal na ich stronach można wyczytać, że Skanalizowanie piwnic i innych pomieszczeń w budynku, położonych poniżej poziomu, z którego krótkotrwale nie jest możliwy grawitacyjny spływ ścieków, może być wykonane pod warunkiem zainstalowania w miejscach łatwo dostępnych urządzeń przeciwzalewowych, o konstrukcji umożliwiającej ich szybkie zamknięcie ręczne lub samoczynne, a w budynkach użyteczności publicznej – zamknięcie samoczynne.

Rozporządzenie reguluje w § 126 sposób odprowadzania wód opadowych: Dachy i tarasy, a także zagłębienia przy ścianach zewnętrznych budynku powinny mieć odprowadzenie wody opadowej do wyodrębnionej kanalizacji deszczowej lub kanalizacji ogólnospławnej, a w przypadku braku takiej możliwości – zgodnie z § 28 ust. 2, który stanowi: W razie braku możliwości przyłączenia do sieci kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej, dopuszcza się odprowadzanie wód opadowych na własny teren nieutwardzony, do dołów chłonnych lub do zbiorników retencyjnych.

Zatem wyraźny jest wymóg, by przewody odprowadzające wody opadowe przez wnętrze budynku do sieci kanalizacji ogólnospławnej były łączone z instalacją kanalizacyjną poza budynkiem. Natomiast przyłączenie drenażu terenu przy budynku do przewodów odprowadzających ścieki do kanalizacji ogólnospławnej lub deszczowej wymaga zastosowania urządzeń zapobiegających zamulaniu tych przewodów. Na uwagę zasługują podawane przez przedsiębiorstwa wod-kan informacje, że złamanie zakazu wprowadzania wód deszczowych czy drenażowych do kanalizacji sanitarnej powoduje wzrost kosztów eksploatacyjnych oczyszczalni i zwiększenie opłat za korzystanie ze środowiska, które muszą ponosić wszyscy mieszkańcy, a grozi za to kara grzywny do 10 tys. zł.

Wymóg obowiązuje, ale w praktyce urządzenia i rozwiązania zapobiegające cofaniu się ścieków nie są powszechnie stosowane. Może to być dla ubezpieczycieli podstawą do odmowy wypłaty odszkodowania za straty wynikające z zalania budynku, gdyż firmy ubezpieczeniowe wyłączają swoją odpowiedzialność za szkody powstałe w wyniku zalania wynikające m.in. z błędów konstrukcyjnych w ubezpieczonym mieniu, zaistniałych zarówno na etapie projektu, jak i wykonawstwa. Dlatego brak odpowiednich urządzeń może być interpretowany jako błąd ubezpieczonego.

Przepisy § 124 rozporządzenia przywołują dwie normy: PN-EN 12056-4:2002 Systemy kanalizacji grawitacyjnej wewnątrz budynków – Część 4: Pompownie ścieków – Projektowanie układu i obliczenia [4] oraz PN-EN 13564-1:2004 Urządzenia przeciwzalewowe w budynkach – Część 1: Wymagania [5]. W tej drugiej wyróżniono sześć rodzajów urządzeń przeciwzalewowych:

• typ 0 – urządzenia z tylko jednym samoczynnym mechanizmem zamykania do stosowania na przewodach poziomych,

• typ 1 – urządzenia do stosowania na przewodach poziomych z jednym samoczynnym mechanizmem zamykania i jednym mechanizmem zamykania awaryjnego, które mogą być łączone,

• typ 2 – urządzenia do stosowania na przewodach poziomych z dwoma samoczynnymi mechanizmami zamykania i jednym zamykaniem awaryjnym, zamykanie awaryjne może być łączone z jednym z mechanizmów zamknięcia samoczynnego,

• typ 3 – urządzenia do stosowania na przewodach poziomych z mechanizmem zamykania poruszanym za pomocą energii zewnętrznej (np. elektrycznej, pneumatycznej) oraz z mechanizmem zamykania awaryjnego, który działa niezależnie od zamknięcia samoczynnego,

• typ 4 – urządzenia, które montowane są w kształtkach lub we wpustach podłogowych, z jednym lub dwoma samoczynnymi mechanizmami zamykania i jednym mechanizmem

• zamykania awaryjnego, który może być łączony z zamykaniem samoczynnym,

• typ 5 – wpusty podłogowe z jednym samoczynnym mechanizmem zamykania i mechanizmem zamykania awaryjnego.

Dobór optymalnego urządzenia przeciwzalewowego zależy od wielu czynników – należy uwzględnić przeznaczenie budynku, usytuowanie instalacji i przyborów sanitarnych oraz kanału, a także rodzaj ścieków i obowiązujące normy i przepisy. Wielu projektantów i instalatorów staje przed koniecznością kompromisu pomiędzy jakością i pewnością zabezpieczenia a kosztami inwestycyjnymi. Kryteria tego wyboru zawsze jednak należy konsultować z inwestorem i nie ulegać jego presji bezkrytycznego cięcia kosztów. Oprócz doboru ważny jest prawidłowy montaż. Pomieszczenia w budynkach zalewane są też z powodu nieprawidłowego wprowadzenia przewodu z wodą opadową z dachów i tarasów do przewodu odprowadzającego ścieki do kanalizacji ogólnospławnej. Odprowadzenie to powinno się znajdować zawsze pomiędzy urządzeniem przeciwzalewowym a ujściem przykanalika do sieci kanalizacyjnej. Jeśli urządzenie przeciwzalewowe zostanie zamontowane za ujściem przewodu odprowadzającego wodę z dachu lub z przyborów sanitarnych na wyższych kondygnacjach, to w czasie intensywnych opadów albo wzrostu poziomu ścieków w przykanaliku dojdzie do zalania pomieszczeń poniżej poziomu zalewania ściekami napływającymi z górnych części instalacji w budynku (rys. 1).

Poza doborem i poprawnym montażem ważna jest też eksploatacja – czyli stały i regularny dozór nad urządzeniami, który zapewni ich skuteczne działanie. Producenci podkreślają, że konieczne jest zapewnienie stałego dostępu do urządzenia w celu przeprowadzenia okresowych przeglądów i czyszczenia, przynajmniej raz na pół roku.

Wpusty, zasuwy i zawory zwrotne

W niektórych przypadkach poziom zalewania znajduje się na takiej wysokości, że konieczne jest zabezpieczenie np. tylko wpustu w podłodze piwnicy lub pojedynczego urządzenia ze ściekami szarymi – umywalki czy pralki w piwnicy. Wystarczą do tego wpusty piwniczne z klapami zwrotnymi lub proste narurowe, montowane w kształtkach zawory zwrotne, a nawet specjalne syfony z zaworami. Do przewodów o większych średnicach i w celu ochrony całych kondygnacji czy budynków stosuje się zasuwy burzowe.

Najprostsze są urządzenia, które przepuszczają ścieki tylko w jedną stronę i działają samoczynnie pod wpływem naporu cofających się ścieków na klapę zwrotną. Oferowane są rozwiązania z jedną lub dwiema działającymi niezależnie klapami (jedna z nich pełni też funkcję klapy awaryjnej uruchamianej ręcznie). Montuje się je na przewodzie swobodnym przykanalika, w płycie podłogowej lub studzience na zewnątrz budynku. Klapy w zasuwach wykonywane są z metalu (np. stali nierdzewnej) lub tworzywa, które jest odporne na szkodliwe działanie gryzoni.

Zasuwy burzowe z mechanicznymi klapami zamykanymi siłą naporu cofających się ścieków zalecane są przez producentów do montażu na przewodach odprowadzających ścieki szare. Dostępne są też zasuwy z dwiema klapami do ścieków mogących zawierać fekalia. Norma PN-EN 13564 [5] nie precyzuje bowiem krajowych zaleceń dotyczących doboru urządzenia w zależności od rodzaju ścieków.

W załączniku do tej normy znajdują się np. odniesienia do zaleceń niemieckich – do ścieków z fekaliami polecane są urządzenia z mechanizmem zamknięcia z napędem typu 3, czyli mogące pokonać ewentualny opór zalegających w przewodzie nieczystości. Ma to uzasadnienie w praktyce i w każdym przypadku należy przeanalizować koszty i oszczędności inwestycyjne, a także możliwe koszty z tytułu poniesionych szkód w przypadku zalania pomieszczeń.

Są bowiem takie budynki, w przypadku których na zabezpieczeniach przeciwzalewowych lepiej nie oszczędzać, np. magazyny czy archiwa. Urządzenia do ścieków z fekaliami z automatycznymi zaworami zwrotnymi zasilane energią zewnętrzną służą do zabudowy w płycie podłogowej lub na swobodnym przewodzie kanalizacyjnym i w studzience. Mają dwie klapy zwrotne, które w normalnym trybie pracy są otwarte, a w razie cofnięcia się ścieków automatycznie domykają się za pomocą siłownika sterowanego sondą umieszczoną w kanale. Otwierane są również automatycznie po ustąpieniu przepływu zwrotnego.

Dostępne są także urządzenia, które w wersji podstawowej wyposażone są tylko w klapy mechaniczne i w dowolnym momencie mogą zostać przezbrojone na automatyczne.

Instalacje pompowe i przepompownie domowe

Jeśli przybory sanitarne znajdujące się poniżej poziomu zalewania są często wykorzystywane, zalecane jest zastosowanie instalacji pompowych do zapobiegania przepływom zwrotnym. Można wówczas korzystać z tych przyborów nawet przy przepływie zwrotnym, a gdy cofka nie występuje, ścieki spływają grawitacyjnie. Warto zwrócić uwagę, że w nowym zapisie § 124 [2] jako zabezpieczenie przed przepływem zwrotnym na pierwszym miejscu wymienione zostały przepompownie ścieków.

Do ścieków zawierających fekalia przeznaczone są m.in. urządzenia z automatycznymi zaworami zwrotnymi zasilane energią zewnętrzną, wyposażone dodatkowo w niewielki zbiornik i pompę. Jeśli zbiornik zostanie wypełniony, włącza się pompa, która rozdrabnia elementy stałe w ściekach i tłoczy ścieki do przykanalika. Jednak urządzenia te nie zastępują przepompowni w instalacjach bez odpływu grawitacyjnego i można je stosować tylko w kanalizacji grawitacyjnej. Gdy przybory i urządzenia sanitarne (WC, pralka, natryski itp.) znajdują się poniżej poziomu zalewnia i jednocześnie tak nisko, że odpływy nie mają spadku do przykanalika, konieczne jest ich podniesienie. W tym celu stosuje się urządzenia pompowe z niewielkim zbiornikiem, który po napełnieniu automatycznie podnosi ścieki do poziomu, z którego możliwy jest dalszy ich grawitacyjny odpływ, a zabezpieczenie przed cofnięciem się ścieków stanowi lewar. To rozwiązanie jest zalecane wtedy, gdy ilość przyborów sanitarnych i ścieków jest niewielka. Oferowane są też urządzenia do swobodnego ustawienia w budynku w pomieszczeniach nieprzemarzających i podnoszenia dużej ilości ścieków zawierających fekalia i bez fekaliów, które zbierają je z instalacji położonych poniżej i gromadzą w zbiorniku. Są one wyposażane w jedną lub dwie pompy. Główne elementy składowe takich przepompowni to zbiornik z tworzywa, rzadziej ze stali nierdzewnej lub powlekanej antykorozyjnie, o pojemności od 50 do kilkuset dm³, z pneumatyczną rejestracją poziomu i otworem rewizyjnym. Wyposażony jest on w króćce przyłączeniowe i odpowietrzania oraz w zasuwę odcinającą. Sterowanie pracą pomp jest automatyczne, a w celu zabezpieczenia przed przepływem zwrotnym instalacje wyposaża się w lewar. Przepompownie mogą być też montowane w specjalnych studzienkach na zewnątrz budynków.

Przydomowe przepompownie ścieków

Producenci proponują również kompletne przepompownie ścieków do zabudowy zewnętrznej, które składają się z komory retencyjnej, pompy, układu hydraulicznego i układu sterowania. Zbiorniki coraz częściej wykonywane są z polimerobetonu i tworzyw sztucznych oraz laminatów. Kształt tych lekkich zbiorników jest tak dobierany, by nie były one wypierane mimo braku obciążenia, a dno profilowane, aby nie powstawały na nim i nie zagniwały osady. Dostępne są w różnych wielkościach, gdyż przyjmuje się, że przepompownia przydomowa powinna odbierać ścieki przez 1–2 dni w razie awarii systemu.

O niezawodności i efektywności przepompowni decydują pompy i zastosowane w nich wirniki odpowiednie do zawartości ścieków. Obecnie stosowana elektronika wykorzystuje nowoczesne sterowniki i możliwa jest zdalna kontrola pracy tych urządzeń, a nawet diagnozowanie zakłóceń i stanów alarmowych. Jednak nawet najlepsza elektronika nie zniweluje błędu, jakim jest niepoprawny dobór urządzenia, jego wielkości, przyłączy z instalacjami i siecią oraz rodzaju pomp i armatury.

Praktyka wskazuje, że optymalnym rozwiązaniem jest opracowanie koncepcji całkowitego odwadniania, odprowadzania ścieków sanitarnych i wód opadowych oraz roztopowych z danego budynku lub zespołu budynków i terenu. Trzeba ustalić obecny i planowany system odbioru ścieków, czy kanalizacja jest ogólnospławna, sanitarna, czy deszczowa. Należy też ustalić poziom zalewania i określić przeznaczenie różnych części budynku i dobrać dla nich najlepsze rozwiązania, w tym przeciwzalewowe. W przypadku wprowadzania wód deszczowych z dachów i tarasów do instalacji kanalizacyjnej istnieje duże ryzyko zalania budynków podczas intensywnych opadów.

Wprawdzie można je ograniczyć, prawidłowo prowadząc instalacje i urządzenia przeciwzalewowe, ale w pierwszym rzędzie należy poszukać innych metod odprowadzenia opadów.

Warto rozważyć zastosowanie rozwiązań rozsączających wody opadowe, gdyż może to być tańsze w eksploatacji od ponoszenia opłat za wprowadzanie wód opadowych do kanalizacji. Jednak nie zawsze można z nich skorzystać. Są bowiem tereny, na których rozwiązania takie powodują stałe podtopienia piwnic i szybką korozję oraz zagrzybienie fundamentów i ścian. Dlatego na terenach o wysokim poziomie wód gruntowych lub graniczących z gruntami nieprzepuszczalnymi korzystniej jest zastosować retencję powierzchniową i ewentualne kontrolowane odprowadzenie do kanalizacji ogólnospławnej, lub deszczowej, tak aby nie przeciążać sieci.

Kolejny ważny punkt przy doborze to unikanie przyjmowania z góry określonej ilości wody opadowej jako wartości stałej bez odniesienia lokalnego. Warto też uwzględnić ewentualny wzrost ilości ścieków w wyniku modernizacji budynku lub rozbudowy czy utwardzenia terenu.

Przy sporządzaniu koncepcji odprowadzania ścieków i szczegółowego planu nie zaszkodzi na początku ustalić umiejscowienia przepompowni. Należy w miarę możliwości uwzględniać ewentualny hałas podczas jej pracy i rozprzestrzenianie się zapachów w trakcie prac konserwacyjnych. Ponadto w trakcie montażu warto zwracać uwagę na staranne wykonanie studzienki pod przepompownię oraz na głębokości dopływu, pojemność użyteczną, klasy obciążeń i wymogi związane z wodami gruntowymi.

Pompy i ich wirniki należy dobierać do spodziewanego składu ścieków, tak aby w czasie eksploatacji nie występowały kłopoty spowodowane osadami dennymi i kożuchem z tłuszczy, które mogą zagniwać i powodować przyspieszoną korozję czy zakłócenia w pracy sygnalizatorów poziomu ścieków. Osady denne usuwa się m.in. dzięki zaworom płuczącym, które zmieniają pracę pompy, tak że wykonuje ona przez kilkadziesiąt sekund w momencie załączenia funkcję mieszadła i wzbudza osad (dzięki czemu powstaje zawiesina, którą łatwo usunąć), a następnie powraca do normalnego trybu pompowania.

Stosowany jest też specjalny moduł do sterowania pracą pompy – może się ona załączać przy bardzo niskich poziomach ścieków i pracuje bardzo krótko, jednak wystarczająco, by pochwycić i przepompować kożuch. Dobór pompy do kanalizacji ciśnieniowej wymaga szczególnej uwagi, gdyż dla jej prawidłowej pracy ważny jest optymalny poziom ciśnienia. W zabudowie zwartej i na równinach zalecane jest stosowanie pomp wirowych, które mają większą wydajność, choć niższą wysokość podnoszenia niż pompy wyporowe o takiej samej mocy. Podniesienie ścieków przez pompę wirową na tę samą wysokość co za pomocą pompy wyporowej wymaga zastosowania silnika o ponaddwukrotnie większej mocy, a to wpływa nie tylko na koszt przepompowni, ale też na koszty eksploatacyjne.

Pompy wyporowe dzięki znacznej wysokości podnoszenia umożliwiają dostarczanie ścieków nie tylko wzwyż, ale także na  duże odległości, nawet do kilku kilometrów. Zalecane są zatem w zabudowie rozproszonej i znacznie zróżnicowanej wysokościowo. Warto też mieć na uwadze, że sterowanie pracą przepompowni w kanalizacji ciśnieniowej może wpływać na pracę całego systemu, np. przez rozpoznawanie stanu wzajemnego dławienia się pomp. Należy też chronić układ przed jednoczesnym włączeniem się wszystkich pomp po dłuższym zaniku napięcia.

Niektóre budynki, np. hotele, szpitale czy biurowce, wymagają szczególnych układów pompowych gwarantujących pracę ciągłą. Przepompownie wyposaża się wtedy w dwie pompy o takiej samej wydajności tłoczenia, sterowane automatycznie. Dobiera się dla nich specjalną koncepcję sterowania, tak aby np. pierwsza pompa uruchamiała się przy dolnym, a druga przy średnim poziomie włączania, a w maksymalnym punkcie powinien się uruchomić alarm. W takim układzie pompy powinny załączać się naprzemiennie. Z kolei dobór wydajności dwóch przepompowni połączonych równolegle powinien uwzględniać fakt, że nie będą one tłoczyć podwójnej ilości ścieków. Podczas pracy równoległej rzeczywisty wzrost wydajności jest przeważnie niższy niż 50%, gdyż ustala się nowy punkt pracy [6]. Dla pracy przepompowni istotne znaczenie mają też zabezpieczenia przed przepływem zwrotnym. Przepompownie wyposaża się m.in. w zawory zwrotne i zasuwy odcinające. Zawór zwrotny zapobiega wstecznemu przepływowi pompowanego medium, natomiast zasuwa odcinająca pozwala zamknąć przepływ ścieków podczas prac serwisowych. Dla ochrony przed przepływem zwrotnym stosuje się również odpowiednio ułożony lewar. Jest to najskuteczniejsze rozwiązanie, o ile zostanie prawidłowo wykonane, zdarza się bowiem, że lewar jest ułożony za nisko w stosunku do poziomu zalewania lub nie jest zabezpieczony przed przemarzaniem. Również przewody tłoczne narażone na przemarzanie powinny być izolowane lub ogrzewane.

Nie zawsze najtańsze rozwiązanie będzie rozwiązaniem najbardziej ekonomicznym. Koszty inwestycyjne powinny zostać starannie przeanalizowane w kontekście planowanego okresu użytkowania i należy uwzględnić koszty eksploatacyjne: energii oraz obsługi i napraw. Przyjmuje się, że żywotność pomp wynosi ok. 15 lat, a w tym czasie koszty eksploatacyjne mogą być wielokrotnie wyższe od inwestycyjnych. Warto zatem przyjrzeć się sprawności i zwracać uwagę na niezawodność urządzeń, tak aby pracowały one bez awarii, a w razie ich wystąpienia czas naprawy był jak najkrótszy. Mogą to zaoferować producenci, którzy dysponują nie tylko towarem, ale też kompetentnym doradztwem projektowym i sprawnym serwisem posprzedażowym.

Literatura

1. Ustawa z dnia 7 czerwca 2001 r. o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków (DzU nr 123/2006, poz. 858, ze zm.).

2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 5/2002, poz. 690, ze zm.).

3. PN-B-01707:1992 Instalacje kanalizacyjne – Wymagania w projektowaniu.

4. PN-EN 12056-4:2002 Systemy kanalizacji grawitacyjnej wewnątrz budynków – Część 4: Pompownie ścieków – Projektowanie układu i obliczenia.

5. PN-EN 13564-1:2004 Urządzenia przeciwzalewowe w budynkach – Część 1: Wymagania.

6. Priller R., Projektowanie przepompowni ścieków, Zasady i zalecenia praktyczne dotyczące projektowania i wykonania, „Rynek Instalacyjny” nr 5/2008.

7. Chlipalski J., Optymalny wybór kanalizacji, „Rynek Instalacyjny” nr 10/2006.

8. Materiały firm: Białogon, EkoWodrol, Hydro-Vacuum, Inwap, ITT Flygt, KSB, Metalchem, Meprozet, Presskan.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!