Projektowanie przepompowni ścieków

Pionowe usytuowanie miejsca odpływu w odniesieniu do kanału i poziomu zalewania jest najistotniejszym kryterium poprawnego zastosowania przepompowni ścieków według normy PN EN 12050 [1]. Przy braku spadku, ścieki są pompowane do kanału przeciwnie do kierunku działania siły ciężkości – tak więc przy podłączeniu poniżej poziomu zalewania, chroni to budynek przed zalaniem od zewnątrz.

Całkowicie zbędne jest natomiast stosowanie przepompowni przy wystarczającym spadku powyżej poziomu zalewania. Często oba strumienie ścieków powyżej i poniżej poziomu zalewania są odprowadzane razem. Prowadzi to przy zakłóceniach w funkcjonowania do powstawania niepotrzebnego ryzyka wewnętrznego zalania (rys. 1.).

Przyczyny błędów

Następnym podstawowym błędem jest wprowadzanie wody deszczowej do pionów wody brudnej. Według DIN 1986-100 [6] należy także unikać takiego sposobu odprowadzania wody deszczowej z małych powierzchni dachowych, balkonów itp. To wymaganie przeciwstawia się normie PN-EN 12056-3:2002 [2] (punkt 6.4). W obu przypadkach do przepompowni dopływa więcej ścieków niż jest to konieczne.

W wyniku tego niepotrzebnie rosną koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. W przypadku obfitych opadów, ilości wody do odprowadzenia są szczególnie duże i przepompownia nie może poradzić sobie z napływającą wodą deszczową, czego skutkiem są zalania. Sytuacja staje się szczególnie dramatyczna w przypadku braku energii elektrycznej, co często występuje przy silnych deszczach i przepływie zwrotnym.

Powierzchnie podwórzy o spadku w kierunku budynku, np. dojazdy do garaży podziemnych stwarzają kolejne potencjalne zagrożenie. Projektant powinien, w miarę możliwości, unikać takich rozwiązań.

Jeśli nie można ich uniknąć, wówczas należy przewidzieć odpowiednio duże korytka odpływów liniowych, objętości retencyjne oraz duże przepompownie. Ale nawet wtedy istnieje jeszcze ryzyko zalania budynku, jeśli przepompownia przestanie działać. Zalecane byłoby przeprowadzenie badań zalewowych według wymagań normy DIN 1986-100 [6]. W przypadku większych budynków użyteczności publicznej koszty zakupu i eksploatacji urządzenia do zasilania awaryjnego powinny równoważyć potencjalne szkody w przypadku przerwy w działaniu przepompowni.

Błędny dobór

Na wielkość opadów nie mamy wpływu. Ilość wody tłoczona przez przepompownię ścieków jest określana poprzez wielkość podłączonych powierzchni. Rosnąca liczba przypadków deszczy nawalnych w ostatnich latach pokazuje, że nawet ilość opadów obliczonych długoterminowo może zostać przekroczona w krótkich okresach czasu. Dlatego przed projektowaniem zaleca się przeanalizowanie wszystkich czynników.

Przy określaniu przepływu wody deszczowej QR miarodajne są przede wszystkim dane z normy DIN 1986-100 [6]. Powierzchnie poniżej poziomu zalewania, gdzie znajdują się wartościowe urządzenia i przedmioty, które mogą być uszkodzone w wyniku zalania należy wymiarować odpowiednio dla opadu r(5,100), czyli w odniesieniu do deszczu 5-minutowego występującego raz na stulecie.

Do tych powierzchni zaliczają się np. wejścia do domów, wejścia do piwnic, wjazdy garażowe i dziedzińce. Inne powierzchnie o niewielkim potencjale zagrożenia mogą być obliczane dla r(5,2). Dane dla lokalnych ilości opadów podaje Deutsche Wetterdienst (w Polsce IMiGW – red.).

Dokładne wymiarowanie wymaga podania poprawnych danych wyjściowych. W praktyce, przy sprawdzaniu wykonanych systemów napotyka się najczęściej następujące źródła błędów:

• podłączone przybory są nieprawidłowo określone; przykładowo w budynku przewidziano wprawdzie toalety, ale bez podłączenia pisuarów i umywalek należących do instalacji,
• nie są planowane możliwe do przewidzenia zmiany w użytkowaniu, np. rozbudowa instalacji,
• podłączane są większe powierzchnie niż jest przewidziane przy planowaniu,
• ilości wody opadowej są ustalane z góry jako wartość stała (bez odniesienia lokalnego), np. 200 l/(s · ha).

Podstawowe zasady ustalania ilości odprowadzanej wody brudnej Qs lub wysokości podnoszenia znajdują się w normie PN-EN 12056 [2] oraz w normie DIN 1986-100 [6]. Ponadto dla separatorów obowiązują następujące normy określające ilości odprowadzanych ścieków:

• separatory tłuszczu wg PN-EN 1825 [5] wraz z DIN 4040-100 [7],
• separatory cieczy lekkich PN-EN 858 [4] wraz z DIN 1999-100 [8].

Etap projektowania

 Projektant powinien już na początkowym etapie ustalić miejsce ustawienia urządzenia. Jeśli przepompownia lokalizowana jest w istniejącym budynku, trzeba znaleźć odpowiednio dopasowane rozwiązania. Zasadniczo umieszczenie przepompowni na zewnątrz przynosi wiele korzyści:

• użytkownicy mają więcej miejsca w budynku,
• nie powstaje hałas w budynku,
• podczas prac konserwacyjnych nie rozprzestrzeniają się nieprzyjemne zapachy.

Studzienki pod przepompownie należy wykonać starannie. Dotyczy to nie tylko głębokości dopływu, pojemności użytecznej, klasy obciążeń czy wymogów związanych z wodami gruntowymi. Szczególną uwagę należy zwrócić na trwałość szczelności konstrukcji, aby uniknąć infiltracji i eksfiltracji. Jednak również ustawienie wewnątrz budynku ma pewne zalety, jak np. bezproblemowy dostęp podczas wykonywania prac konserwacyjnych.

Pomieszczenia do ustawienia przepompowni ścieków powinny być na tyle duże, aby była dogodna przestrzeń (min. odległości 60 cm w pionie i poziomie) do wykonywania konserwacji części oraz obsługi. W przypadku odprowadzania ścieków fekalnych z pomieszczeń norma PN-EN 12050-1:2002 [1] przewiduje nieckę pod pompownię, co często nie jest uwzględniane. Istotne jest, aby podczas zabudowy w płycie podłogowej, a w szczególności przy wnikającej wodzie gruntowej, instalator zwrócił szczególną uwagę na szczelne połączenie z płytą podłogi.

Ponadto przejścia rurowe należy uszczelnić w odpowiedni sposób. Prace należy wykonywać dokładnie i konieczne są uzgodnienia pomiędzy projektantem, firmą budowlaną i instalatorem.

Urządzenie dwupompowe w budynkach użyteczności publicznej

W przeciwieństwie do domów jednorodzinnych, w przypadku budynków użyteczności publicznej, w których nie można zrezygnować ze stosowania przepompowni, np. w hotelach lub biurowcach, konieczne jest zastosowanie urządzenia gwarantującego ciągłą pracę, ponieważ w przeciwnym razie działanie przepompowni może zostać zakłócone. Oznacza to, że przepompownia musi zostać wyposażona w drugą pompę o takiej samej wydajności tłoczenia. Poza tym urządzenie powinno być wyposażone w automatyczne sterowanie z opcją przełączania ręcznego.

Ze względu na koszty przeważnie stosowane są jednak urządzenia jednopompowe. Aby uzyskać optymalny zakres działania urządzenia dwupompowego, należy opracować odpowiednią koncepcję sterowania pompami. Powinna ona spełniać następujące wymagania:

• właściwe załączanie pierwszej i drugiej pompy – pierwsza pompa uruchamia się przy dolnym, druga przy średnim poziomie włączania; w maksymalnym punkcie włączania rozlega się alarm,
• podłączenie do centrali sterowniczej poprzez kontakty bezpotencjałowe lub sygnalizacje alarmowe w pomieszczeniach bytowych; informacja o funkcjonowaniu jest niezwykle istotna w budynkach użyteczności publicznej,
• załączanie naprzemienne obu pomp w celu uniknięcia przeciążeń lub wyłączenia z powodu braku ścieków do pompowania.

Przy doborze przepompowni należy mieć na uwadze, że dwie przepompownie połączone równolegle nie będą tłoczyć 2-krotnie większej ilości ścieków, ponieważ przy pracy równoległej ustala się nowy punkt pracy. Rzeczywisty wzrost jest wówczas przeważnie niższy niż 50%. Poza tym każda pompa powinna być dobrana do przewidywanej ilości ścieków – zawsze na pierwszym miejscu powinno być zachowane bezpieczeństwo.

Ponadto rodzaj pompy musi być odpowiedni do zakładanej charakterystyki instalacji. Przepompownię należy dobrać w taki sposób, aby podany rodzaj pracy S – czyli maksymalny czas pracy pompy w [%] nie został przekroczony. Nie wolno zapominać o problemie ochrony przeciwwybuchowej. Wykonanie z aprobatą ATEX jest koniecznością w przypadku ścieków fekalnych, w przypadku innych ścieków należy dokonać indywidualnej oceny.

Ochrona przeciwzalewowa

Przepompownie ścieków chronią tylko wtedy w sposób efektywny przed przepływem zwrotnym, jeśli istnieje odpowiednio ułożony lewar przepływu zwrotnego. Jednak właśnie tutaj dochodzi do błędów. Odstępstwa od tej zasady na ogół są spowodowane względami finansowymi, brakiem uzgodnień pomiędzy firmami wykonawczymi, a także czasami wynikają z niewiedzy wykonawcy.

Sam zawór zwrotny nie stanowi wystarczającej ochrony. Zapobiega on tylko powracaniu już odprowadzonych ścieków – nie jest on dostosowany do naporu wody z kanalizacji. Jeśli zawór stanie się nieszczelny, wówczas pompa musi stale pracować, w wyniku czego może dojść do zalania. Istnieje zagrożenie, iż lewary przepływu zwrotnego zostaną ułożone za nisko, ponieważ dolna strona stropu leży poniżej poziomu zalewania.

W celu poprawnego ułożenia lewara istnieją następujące możliwości wykonania na zewnątrz:

• poprowadzenie powrotne do budynku,
• usytuowanie w budynku sąsiednim (garaż, wiata itp.),
• stworzenie wału ziemnego (przykrycie ziemią zgodnie z warunkami klimatycznymi).

Jeśli przewody mają zostać ułożone w miejscach zagrożonych mrozem (np. garaż), wówczas przewód tłoczny musi być ogrzewany lub izolowany.

Tabela 1. Zakres zastosowania przepompowni ścieków

Napowietrzanie i odpowietrzanie 

W wyniku procesów gnicia w zbiornikach przepompowni powstają gazy. W celu ich bezpiecznego odprowadzania, każde urządzenie powinno być odpowietrzane. Podobnie należy wyrównać podciśnienie w zbiorniku, które może powstać podczas odpompowywania. Przewód wentylacyjny może zostać wyprowadzony w następujący sposób:

• jako oddzielny przewód ponad dach,
• jako przewód wtórny ponad dach,
• równolegle do zewnętrznej rury spustowej ponad dach,
• z kołpakiem wentylacyjnym na zewnątrz budynku.

W przypadku odpowietrzania przepompowni należy zwrócić uwagę, by wychodzące gazy nie przeszkadzały mieszkańcom. Odpowietrzenia muszą być umieszczone w odpowiedniej odległości od okien, drzwi i sąsiednich budynków.

Ochrona przeciwzalewowa separatorów cieczy lekkich   

Pomimo wysokiego poziomu zagrożenia, szczególnie w niewielkich zakładach, często zapomina się o tym, aby zabezpieczyć separatory cieczy lekkich przed cofaniem się ścieków zgodnie z normami PN-EN 858 [4] i DIN 1999-100 [8]. Ryzyko jest oczywiste. Jeśli dojdzie do przepływu zwrotnego, oleje i benzyna zanieczyszczą okoliczną glebę.

W niektórych przypadkach możliwe jest zabezpieczenie za pomocą zaworu zwrotnego, z wyjątkiem, gdy urządzenie jest ustawione na zewnątrz lub brak jest spadku do kanału. Szczególnym problemem są niezadaszone powierzchnie odwadniane, np. powierzchnie parkingowe dla samochodów. W zależności od wielkości powierzchni, napływ wody opadowej może okazać się duży.

Redukcja powierzchni odwadnianej oraz zastosowanie obejść (by-pass’ów), które odprowadzają wodę, stanowią optymalne środki zapobiegawcze. Ze względu na bezpieczeństwo, konieczne jest wykonanie przeciwwybuchowe, ponieważ w przypadku zakłóceń w działaniu, także na odpływie może dojść do powstania zagrożenia dla otoczenia.

Separatory tłuszczów – unikanie zapachów

Równie często zapomina się o ochronie przeciwzalewowej w przypadku separatorów tłuszczu, według norm PN-EN 1825 [5] i DIN 4040-100 [7]. W takim wypadku konieczna jest zawsze przepompownia. Szczególnie ważne jest wykonanie przewodu wentylacyjnego.

Aby zapobiec powstawaniu nieprzyjemnych zapachów, w żadnym wypadku nie może być podłączenia do przewodu wentylacyjnego po stronie dopływu do separatora tłuszczu. Należy także uwzględnić szczególne wymagania związane z napowietrzeniem separatora tłuszczu.

Jeśli przewód doprowadzający powyżej separatora tłuszczu na długości powyżej 10 m nie ma odpowiedniego, oddzielnie odpowietrzanego przewodu przyłączeniowego, wówczas przewód wentylacyjny należy zamontować jak najbliżej separatora na przewodzie dopływowym.

Jeśli jest to możliwe, należy unikać stosowania przepompowni przed separatorami tłuszczu. W szczególnych przypadkach dopuszczane jest zastosowanie na dopływie odpowiednich pomp wyporowych w celu właściwego tłoczenia (bez tworzenia emulsji), np. perystaltycznych pomp tłoczących lub pomp ślimakowych. Szczególną uwagę należy w takim przypadku zwrócić na wykonanie przewodu wentylacyjnego.

Wnioski

Odprowadzanie ścieków i wody deszczowej za pomocą przepompowni ścieków musi odbywać się zgodnie z uznanymi zasadami techniki. Wymaga to wczesnego ustalenia koncepcji całkowitego odwadniania. Poza ustaleniem poziomu zalewania należy ustalić przeznaczenie poszczególnych części budynku oraz dostosować sieć kanalizacji do warunków budowlanych. Dopiero wtedy można rozpocząć klasyczne wykonywanie instalacji.

Przy projektowaniu szczególnie należy zwrócić uwagę na unikanie wyżej wymienionych błędów. Niewielkie niedopatrzenia mogą pociągnąć za sobą poważne skutki, których usunięcie wiąże się z ogromnymi nakładami finansowymi.

Szczególne znaczenie ma dokładne projektowanie. Wprawdzie wszyscy producenci oferują szeroką paletę urządzeń standardowych, nie zawsze jednak najtańsze rozwiązanie będzie rozwiązaniem najbardziej ekonomicznym. Zaleca się traktowanie kosztów całościowo w odniesieniu do planowanego okresu użytkowania biorąc pod uwagę zakładane koszty eksploatacyjne oraz możliwe skutki. Przy wyborze przepompowni osoby odpowiedzialne powinny zdecydować się na producentów, którzy oferują kompetentne doradztwo projektowe oraz stały serwis posprzedażowy.

Literatura

1. PN-EN 12050 Przepompownie ścieków w budynkach i ich otoczeniu. Zasady budowy i badania, część 1÷4.
2. PN-EN 12056 Systemy kanalizacji grawitacyjnej wewnątrz budynków, część 1÷5.
3. PN-EN 752 Zewnętrzne systemy kanalizacyjne, część 1÷7.
4. PN-EN 858 Instalacje oddzielaczy lekkich płynów (np. olej i benzyna), część 1÷2.
5. PN-EN 1825 Oddzielacze tłuszczu, część 1÷2.
6. DIN 1986 Teil 100 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke, Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056 (Systemy kanalizacji w budynkach i na zewnątrz budynków, część 100: Postanowienia w połączeniu z DIN EN 752 i DIN EN 12056).
7. DIN 4040 Teil 100 Abscheideranlagen für Fette, Teil 100: Anforderungen an die Anwendung von Abscheideranlagen nach DIN EN 1825 (Separatory tłuszczu, część 100: Wymagania dotyczące stosowania separatorów według DIN EN 1825).
8. DIN 1999 Teil 100 Abscheideranlagen für Leichtflüssigkeiten, Teil 100: Anforderungen für die Anwendung von Abscheideranlagen nach DIN EN 858 (Separatory cieczy lekkich, część 100: wymagania dotyczące stosowania separatorów według DIN EN 858).Oryginał w IKZ – FACHPLANER, Heft 10/2007,tłum. Magdalena Maciążek