Przepompownia ścieków – co powinien wiedzieć okazjonalny inwestor?
Mówi się, że inwestor nie musi się znać na sprawach technicznych, a przepompownia ścieków zalicza się do tej dziedziny. Wystarczy że ma pieniądze na zatrudnienie odpowiednich fachowców. Okazuje się, że nie zawsze się to sprawdza. Aby tzw. „fachowcy” nie wpuścili nas w maliny lepiej jednak jest cokolwiek wiedzieć.
Rozsądny piekarz, jeżeli stanie w roli inwestora, na przykład swojego domu jednorodzinnego w sielskich okolicznościach przyrody, lecz na terenach odległych od kanalizacji, siłą rzeczy powinien zdobyć minimum wiedzy i zapoznać się z problematyką pompowania ścieków, aby podjąć właściwą decyzję w istotnej aktualnie dla siebie sprawie.
Wielu z nas wchodzi w buty okazjonalnego inwestora i zaczyna zgłębiać wiedzę daleką od swojego wykształcenia i zainteresowań, dla wewnętrznego przekonania, że pieniądze wydaje racjonalnie. Inwestorowi z urzędu (samorząd gminy lub miasta) też nie zaszkodzi skrótowa wiedza w tej dziedzinie, szczególnie jeżeli nie posiada wyspecjalizowanej kadry inżynierskiej.
1. Podział przepompowni ścieków
a) w zależności od przeznaczenia
- przydomowa przepompownia ścieków: przepompownia przeznaczona do obsługi domu jednorodzinnego lub innego niewielkiego obiektu odprowadzającego ścieki w ilości do ~0,5 l/s
- przepompownia sieciowa: przepompownia ścieków obsługująca wyodrębnioną zlewnię grawitacyjną, zawierającą wiele budynków o rożnym przeznaczeniu
- przepompownia główna: przepompownia ścieków przeznaczona do obsługi całego systemu kanalizacji grawitacyjno-tłocznej, przetłaczająca dalej ścieki do innego systemu lub oczyszczalni ścieków (posiadająca największą wydajność w układzie)
b) w zależności od budowy
- przepompownia mokra: przepompownia ścieków z pompą lub pompami zanurzonymi w przetłaczanych ściekach
- przepompownia sucha: przepompownia ścieków z wydzielonym zbiornikiem retencyjnym ścieków oraz odrębną komorą pomp, przeznaczoną do ich montażu w warunkach suchych
- tłocznia ścieków: podkategoria przepompowni suchych, posiadająca separator zanieczyszczeń na dopływie, wypłukiwanych w trakcie pompowania do rurociągu tłocznego
- przepompownia pneumatyczna (pneumatyczna tłocznia): podkategoria przepompowni suchych, w której zamiast pomp wykorzystuje się sprężarkę do wymuszenia przepływu ścieków w rurociągu tłocznym
2. Zasada działania przepompowni ścieków
Przepompownia ścieków służy do podnoszenia ścieków z poziomu niższego na poziom wyższy. Historycznie najprostszym urządzeniem do podnoszenia cieczy było obracające się w pionie duże drewniane koło, wyposażone na obwodzie w czerpadła (kubełki) do przenoszenia wody między poziomem wody w rzece a kanałem nawadniającym, napędzane siłą mięśni zwierząt chodzących w kieracie. Ciekawym rozwiązaniem w historii techniki była też stosowana do dziś tzw. śruba Archimedesa przenosząca wodę z poziomu niższego na wyższy dzięki spiralnemu wałowi obracającemu się w pochyłej rurze.
Współczesne pompy składają się z wirnika napędzanego przez silnik poprzez sprzęgło, przekładnię pasową lub w sposób bezpośredni przez zabudowę wirnika na wspólnym wale z silnikiem, jak ma to miejsce w pompach zatapialnych. Odkąd pompy stały się produktem fabrycznym mają charakter uniwersalny:
- mogą być transportowane w dowolne miejsce zabudowy
- mogą służyć pompowaniu różnych cieczy
- mogą być napędzane przez silniki elektryczne, spalinowe, sprężone powietrze
Do pompowania ścieków służą pompy o różnej budowie wirników powodujących w trakcie ruchu obrotowego powstawanie różnicy ciśnień między wlotem do pompy a wylotem.
Należy pamiętać o prostej zależności:
- dużemu podnoszeniu pomp towarzyszy niska wydajność
- dużej wydajności towarzyszy niskie podnoszenie
Każdą pompę określają dwa najważniejsze parametry określane jako punkt pracy:
- wydajność pompy oznaczana Qp [m³/h] lub [dm³/s]
- wysokość podnoszenia Hp [m]
Pompa zawsze stanowi element jakiegoś układu tłocznego, na który składa się również przewód ssawny oraz tłoczny. Przewód ssawny występuje w pompach samozasysających lub pracujących pod napływem cieczy. Przewód ssawny nie występuje w układach z pompą zatapialną tj. zanurzoną w pompowanej cieczy.
Na wysokość podnoszenia pompy zatapialnej składają się:
- geometryczna wysokość podnoszenia pompy Hg [m]
- suma oporów stawianych cieczy w trakcie tłoczenia na długości przewodu HL
- suma oporów miejscowych stawianych przez kształtki i armaturę HM
Stąd wynika niezbędna wysokość podnoszenia pompy: Hp = Hg + SHL1÷6 + SHM1÷5 [m]
Pompa w miarę możliwości powinna pracować w optymalnym punkcie pracy, co gwarantuje dobre wykorzystanie mocy i długą żywotność. Idealny dobór polega na tym, by rzeczywisty punkt pracy pompy znajdował się w pobliżu punktu pracy dla jej najwyższej sprawności podawanym zwykle na wykresie charakterystyki przez producenta.
3. Budowa przepompowni ścieków
Generalnie każda przepompownia ścieków składa się ze zbiornika do gromadzenia ścieków oraz agregatów pompowych, które poprzez zamianę energii elektrycznej na mechaniczną przetłaczają ścieki między wyznaczonymi punktami o różnych wysokościach. Tylko w tłoczniach pneumatycznych występuje dodatkowe medium w przemianach energetycznych w postaci sprężonego powietrza wytwarzanego przez sprężarkę.
Zasadnicza różnica między urządzeniami do pompowania ścieków polega na tym, że agregat pompowy jest lub nie jest zanurzony w ściekach, stąd wynika wspomniany wcześniej podział na przepompownie mokre i suche. Różnica między przepompowniami ścieków a przepompowniami wody polega na tym, że ścieki mają charakter niejednorodny, stąd pojawia się problem tzw. skratek czyli wszelakich zanieczyszczeń wpływający negatywnie na pracę przepompowni.
Skratki mogą być:
- rozdrabniane przez pompę lub oddzielne urządzenie rozdrabniające umieszczone przed pompą (rozdrabniacz)
- zatrzymywane na kracie ręcznej lub mechanicznej przed pompą
- przetłaczane przez pompę o wystarczająco dużym przelocie wirnika ≥ DN80
- separowane przed pompą w trakcie napływu i wymywane z separatora w cyklu tłoczenia
Budowa przepompowni ścieków jest zdeterminowana przez wymagane parametry tłoczenia (Q i H) oraz procesy technologiczne towarzyszące tłoczeniu np. separacja lub brak separacji skratek, wymagania inwestora w zakresie bezpieczeństwa obsługi, sposób posadowienia obiektu. Na czym polegają różnice w budowie rożnych typów przepompowni ścieków przedstawiają zamieszczone poniżej ilustracje.
Nadrzędnym kryterium zakupu urządzenia przez inwestora winna być: niezawodność i prostota obsługi.
Wnętrze Suchej Przepompowni Ścieków SZUSTERsystem (wideo 360′)
4. Odory z przepompowni ścieków
W komorach przepompowni stężenie siarkowodoru zwykle waha się w granicach 300÷500 ppm, w zależności od temperatury zewnętrznej. Obecność siarkowodoru i siarczków w systemach kanalizacji sanitarnej, spowodowana jest rozkładem materii organicznej w biofilmie pokrywającym ściany rurociągów oraz w złogach zalegających rurociągi grawitacyjne i tłoczne przy niedostatecznych prędkościach przepływu. Uciążliwości zapachowe z tego tytułu są szczególnie dokuczliwe w okresie letnim, kiedy spada rozpuszczalność powietrza (w tym tlenu) w ściekach. W przepompowniach typu mokrego dochodzi dodatkowo stała obecność tzw. martwej nieodpompowanej objętości, której swobodne zwierciadło jest emitorem zapachów złowonnych. Nocne, niewielkie przepływy nie sprzyjają wymianie ścieków w przepompowni.
Aby nie dopuścić do uciążliwości zapachowych, spowodowanych przez przepompownię, należy filtrować wyziewy gazowe przez zastosowanie do celów wentylacyjnych filtrów kominkowych lub podwłazowych w przypadku małych przepompowni. Zwykle wydajność powietrza takich filtrów jest niewielka i wynosi od 3 do 4 m³/h, co jedynie pozwala na niezakłócony ruch zwierciadła ścieków (wentylacja oddechowa). Filtr taki, szczególnie typu katalitycznego z wypełnieniem specjalnie impregnowanym węglem aktywnym, jest jednak wystarczająco dobrą barierą przed emisją przykrych zapachów. Zanieczyszczenia usuwane za pomocą węgla aktywnego to: amoniak, aminy, siarczki, merkaptany, kwaśne gazy oraz lotne związki organiczne.
W przypadku dużych przepompowni należy stosować filtry węglowe lub biologiczne o przepływie powietrza wymuszonym przez wentylator. Na rysunku poniżej przedstawiono filtr o konstrukcji kontenerowej. Wypełnienie stanowią sorbenty chemiczne oraz impregnowany węgiel aktywny. Obudowa wyposażona jest w kieszenie zasypowe węgla do łatwej i szybkiej wymiany wypełnienia. Króciec ssawny zewnętrznego wentylatora wyciągowego, połączony jest z komorą przepompowni.
Filtracja powietrza wylotowego, dla utrzymania wymaganej skuteczności, wymaga okresowej wymiany wkładu filtrującego bez względu na rodzaj zastosowanego urządzenia. Możliwa jest kontrola pracy zespołu filtrującego w systemie zdalnego monitoringu. Zużyty materiał wypełniający filtr jest odpadem niebezpiecznym o kodzie 061302.
W przypadku kanalizacji ciśnieniowych, aby powstrzymać proces uwalniania się siarkowodoru, stosuje się chemiczne reagenty zapobiegające zagniwaniu ścieków.
5. Orientacyjne ceny przepompowni
Cenę przepompowni można uzyskać od producenta tylko na konkretne zapytanie, ponieważ jest ona uwarunkowana szeregiem parametrów technicznych, których dokładne określenie jest niezbędne do wyceny tematu. Wymagane parametry winien podać projektant instalacji tłocznej.
Dla ułatwienia podjęcia wstępnej decyzji przez inwestora poniżej przedstawiono orientacyjne ceny różnych typów przepompowni przydomowych jednopompowych oraz sieciowych dwupompowych w zależności od mocy zainstalowanych pomp. Ceny ustalono na bazie konkretnych ofert zebranych z 12 miesięcy od maja 2017 do maja 2018 r.
Ceny przepompowni przydomowych jednopompowych
a) przepompownie z pompą wyporową o mocy 0,8 kW → 8 000÷12 000 PLN
- zbiornik HDPE800 H=2200÷2500 mm
- sterowanie podstawowe: mikroprocesor +hydrostat (ew. 3 pływaki)
b) przepompownie z pompą odśrodkową o mocy do 3,0 kW →13 500÷18 500 PLN
- zbiornik betonowy Ø1000 H=2200÷2500 mm
- sterowanie podstawowe:
- mikrosterownik
- hydrostat (ew. 3 pływaki)
Ceny przepompowni dwupompowych mokrych, suchych i tłoczni
- zbiorniki i obudowy z betonu C35/45
- wyposażenie technologiczne ze stali AISI 304/304L
- sterowanie zaawansowane w obudowie wolnostojącej:
- sterownik z panelem operatorskim + modem komunikacyjny
- sondy poziomu lub hydrostaty
- sterowanie awaryjne
- czujnik kolejności i zaniku fazy
- przełącznik SIEĆ-0-AGREGAT
- gniazda 400V, 230V, 24V
- zabezpieczenie przeciwprzepięciowe
- zabezpieczenie nadmiarowoprądowe
- wyłączniki silnikowe
- liczniki czasu pracy pomp
- amperomierze
- przekładniki prądowe
- softstartery powyżej mocy pomp 4 kW
- grzałka + termostat
- sygnalizator optyczno-akustyczny
- aparatura do sterowania i automatyki (styczniki, przyciski, lampki i inne)
Ceny nie uwzględniają:
- przyłączy energetycznych
- ogrodzenia terenu i utwardzeń
- wykonania robót ziemnych
- transportu na miejsce wbudowania
- włączenia do istniejącego monitoringu
Oprócz ceny przepompowni ścieków, równie istotnym aspektem jaki należy brać pod uwagę są koszty jej eksploatacji.
