Każdy ciśnieniowy transport ścieków w inżynierii sanitarnej nazywa się kanalizacją ciśnieniową. Przez pewien czas błędnie zaliczano ją (podobnie jak podciśnieniową) do kanalizacji niekonwencjonalnych.
Rozumiano przez to systemy kanalizacyjne, w których ścieki z poszczególnych posesji zlokalizowanych na terenach o rozproszonej zabudowie były tłoczone do jednego kanału ciśnieniowego. System taki powinien nazywać się kanalizacją zbiornikowo-tłoczną, gdyż w tym przypadku ścieki spływają grawitacyjnie do pewnej liczby zbiorników wykonanych z tworzyw sztucznych lub betonu, wyposażonych w pompy śrubowe (ślimakowe) lub wirowe z rozdrabniaczem, instalację hydrauliczną oraz układ automatycznego sterowania pracą pomp. Zbiorniki te wraz z wyposażeniem noszą nazwę urządzeń zbiornikowo-tłocznych. Bardzo często nazywa się je przepompowniami przydomowymi, choć z reguły dopływają do nich ścieki z kilku posesji.
W ostatnich latach bardzo często na terenach zurbanizowanych stosuje się przepompownie ścieków bytowych i deszczowych zlokalizowane w piwnicach lub parkingach podziemnych, gdyż w wielu przypadkach nowo budowane obiekty są posadowione niżej od ułożonych wcześniej grawitacyjnych kanałów sanitarnych czy ogólnospławnych.
Przepompowywanie ścieków od zarania systemów kanalizacyjnych było wykorzystywane do transportowania ścieków zbieranych grawitacyjnie do obszarów wyżej położonych. Prawie w każdej oczyszczalni stosuje się pompowanie ścieków.
Kanalizacje ciśnieniowe są dziś powszechnie używane przy odprowadzaniu ścieków na terenach wiejskich, najczęściej charakteryzujących się rozproszoną strukturą zabudowy, jak również w obrębie dużych aglomeracji miejskich. Powszechność stosowania tego sposobu do odprowadzania ścieków bytowych, przemysłowych i deszczowych to efekt wielu czynników. Istotny jest postęp w zakresie konstrukcji pomp i silników elektrycznych, upowszechnienie się automatycznych systemów sterowania i nadzorowania pracą pompowni, zarówno dla pojedynczych przepompowni, jak i wielu pomp (przepompowni) współdziałających ze sobą. Ponadto znaczenie mają dostępność energii elektrycznej na terenach zurbanizowanych, rozwój mobilnych urządzeń do czyszczenia i naprawy systemów kanalizacyjnych oraz produkowanie ciśnieniowych rur kanalizacyjnych wykonanych z tworzyw sztucznych odpornych na korozję. Kluczowy był też rozwój technologii produkcji betonu o wysokich cechach wytrzymałościowych, o podwyższonej odporności na korozję biologiczną i chemiczną. Unowocześniono także konstrukcje zasuw, zaworów zwrotnych, odpowietrzników i napowietrzników, a także rozwijano programy komputerowe, w tym coraz do projektowania map numerycznych terenów i technologii GIS, które umożliwiły symulację pracy systemów kanalizacyjnych, ułatwiając dobór pomp i średnicy kanałów. Dodatkowo wdrożono do praktyki inżynierskiej taśmy ostrzegawcze i ostrzegawczo-lokalizacyjne z wkładką metalową, układane w ziemi nad siecią kanalizacyjną, co pozwoliło na ustalanie położenia kolektorów z wykorzystaniem urządzeń do wykrywania metali w czasie prowadzenia robót budowlanych w pobliżu sieci kanalizacyjnej. Ważny był też rozwój infrastruktury drogowej, umożliwiający dojazd sprzętu do przepompowni w okresie prowadzenia napraw i prac eksploatacyjnych.
Uczmy się na błędach
Pomimo powszechnego stosowania kanalizacji ciśnieniowej, nadal popełnia się szereg błędów na etapie jej projektowania i wykonawstwa. Nie uwzględnia się doświadczeń, które powstały w czasie użytkowania wcześniej wykonanych obiektów. Nagminnie zapomina się o problemach, takich jak: wytrącanie się osadów w studniach przepompowni ścieków i ich wpływ na wzrost awaryjności pomp oraz powstawanie uciążliwości odorowych. Nie pamięta się o zatykaniu wirników pomp przez zawiesiny włókniste, do których zalicza się szmaty, ściereczki wykorzystywane w gospodarstwach domowych do mycia naczyń i sprzętu domowego, włosy dostające się do ścieków w czasie kąpieli, długowłóknista bawełna pochodząca z wacików kosmetycznych wrzucanych do kanalizacji czy torby jednorazowego użytku wykonane z tworzyw sztucznych. Ponadto często dochodzi do powstawania odorów w ciśnieniowych przewodach kanalizacyjnych. Jest to efektem tworzenia się na wewnętrznych ściankach kolektorów ciśnieniowych biofilmów, w skład których wchodzą bakterie beztlenowe. W rezultacie ich oddziaływania na substancje zawarte w ściekach zachodzą procesy gnilne i powstają lotne metabolity, takie jak: kwasy organiczne, amoniak, merkaptany tiole, indole, skatole, sulfidy, aminy alifatyczne, ketony, aldehydy i siarkowodór. Są to związki charakteryzujące się dużą uciążliwością odorową. Problemami są też wydzielanie się odorów w studzienkach rozprężnych i kanalizacji grawitacyjnej, do której odprowadza się ścieki z kanalizacji ciśnieniowej, a także powstawanie korozji biologicznej w kolektorach grawitacyjnych. Ponadto uwalniany w nich na drodze dyfuzyjnej siarkowodór, którego źródłem są procesy biochemiczne zachodzące w przewodach ciśnieniowych, jest substratem dla tlenowych bakterii siarkowych rozwijających się na ściankach w części kanału niezalanego ściekami. Bakterie siarkowe wskutek przemian biochemicznych uwalniają kwas siarkowy, który przyczynia się do niszczenia konstrukcji betonowych.
Przydomowe przepompownie
Kanalizację zbiornikowo-tłoczną umownie można podzielić na kanalizację nisko- i wysokociśnieniową. W kanalizacjach niskociśnieniowych ciśnienie w kolektorach tłocznych nie przekracza 0,3 MPa. Do przetłaczania ścieków stosuje się pompy z wirnikiem typu Vortex lub z wirnikiem o przepływie kanałowym. Mimo niskich sprawności pomp z wirnikami Vortex, pompy te charakteryzują się mniejszą awaryjnością i wykazują lepsze cechy użytkowe niż pompy z wirnikami o swobodnym przepływie.
Kanalizację zbiornikowo-tłoczną nazywa się wysokociśnieniową, gdy ciśnienie tłoczenia jest wyższe od 0,3 MPa. W przypadku przepompowni przydomowych z reguły stosuje się pompy wyporowe z rozdrabniaczami. Cechują się one w miarę stałą wydajnością, co znacznie upraszcza obliczenia hydrauliczne przewodów ciśnieniowych oraz upraszcza sterowanie pracą wielu przepompowni. Najczęściej wydajność pomp instalowanych w pompowniach przydomowych nie przekracza 4 dm3/s.
Uwzględniając możliwości braku dopływu prądu, objętość czynną studzienek w urządzeniach zbiornikowo-tłocznych projektuje się najczęściej na dobowy czas przetrzymania ścieków. Przy czasie przetrzymania powyżej 2 godzin ze ścieków wytrącają się zawiesiny i na dnie odkładają się osady, które z upływem czasu ulegają fermentacji. W wielu przypadkach przepompownie przydomowe są źródłem konfliktów sąsiedzkich. Z tego względu coraz trudniej lokalizować przepompownie zbiorcze, do których dopływają ścieki z kilku posesji. Rozwiązaniem tego problemu jest stosowanie w urządzeniach zbiornikowo-tłocznych napowietrzania ścieków z dmuchawami membranowymi. Podwyższa to koszt budowy urządzeń zbiornikowo-tłocznych, ale eliminuje niekorzystne przemiany składu ścieków w ściekach nienapowietrzanych. Urządzenia te charakteryzują się niskim zużyciem energii, są łatwe w eksploatacji i montażu.
W przepompowniach przydomowych dno studzienki powinno posiadać skosy o kącie nachylenia 45°. Pomiędzy skosami a pompą nie może być większego przelotu niż 15 cm. Takie usytuowanie pompy pozwala na powstawanie ruchu wirowego po włączeniu pompy, co skutkuje zmniejszeniem odkładanych się osadów ściekowych w studzience.
W urządzeniach zbiornikowo-tłocznych powinno instalować się łapacze zawiesin włóknistych. Dobre efekty uzyskuje się przez zamontowanie w pobliżu kanału doprowadzającego ścieki kolczastych, wyjmowanych elementów, na których zatrzymują się wskutek oplatania zawiesiny włókniste.
Z reguły praca pomp w przepompowniach przydomowych jest sterowana automatycznie z zastosowaniem włączników pływakowych, kontrolujących poziom ścieków w studzience zbiorczej. W przypadku użycia pomp wyporowych stosuje się dodatkowo sterowanie ciśnieniem mierzonym w kanale tłocznym. Zabezpiecza to silnik pomp przed przeciążeniem.
Urządzenia zbiornikowo-tłoczne powinny być zlokalizowane na terenie ogólnodostępnym i stanowić własność przedsiębiorstwa kanalizacyjnego. Należy wykonywać je z materiałów odpornych na korozję – powszechne jest stosowanie stali kwasoodpornej. Powinno się je zabezpieczyć przed dostępem osób postronnych. Do kanalizacji zbiornikowo-tłocznej nie wolno odprowadzać wód opadowych.
Przepompownie sieciowe
Przepompownie sieciowe to obiekty budowlane, które przetłaczają ścieki zbierane kanalizacją grawitacyjną ze znacznego obszaru skanalizowania. Wyróżnia się przepompownie suche i mokre.
W początkowym okresie rozwoju techniki sanitarnej stosowano głównie przepompownie suche, w których ścieki gromadzone są w zbiorniku, skąd odpompowuje się je pompami o poziomym lub pionowym wale, zamontowanymi poza zbiornikiem. Pompy o poziomym wale zamontowane są w sąsiadującej ze zbiornikiem komorze i pobierają z niego ścieki za pomocą rurociągu ssawnego. W pomieszczeniu pomp nie ma ścieków, stąd nazwa pompownie suche. W latach 60. i 70. ubiegłego wieku powszechnie stosowano w przepompowniach suchych pompy diagonalne o pionowym wale. Koszty takich urządzeń ścieków były bardzo wysokie i z chwilą pojawienia się nowych pomp zatapialnych nastąpiła rewolucja w konstrukcjach przepompowni ścieków.
W przepompowniach mokrych wykorzystuje się zatapialne pompy monoblokowe, które instalowane są na rurowych prowadnicach, co pozwala na łatwy montaż i demontaż w okresie dokonywania napraw i konserwacji. Pompy zatapialne łączy się z przewodem tłocznym za pomocą specjalnego hakowego łącznika, który umożliwia połączenie kołnierza pompy z kołnierzem zamontowanym na rurociągu tłocznym. Podczas każdego rozruchu pompy dochodzi do drgań. Powoduje to w miarę upływu czasu rozszczelnianie się połączenia pompy z rurociągiem tłocznym, co skutkuje spadkiem sprawności pompowania. Im wyższe są ciśnienia tłoczenia, tym bardziej nasila się zjawisko spadku sprawności działania przepompowni mokrych.
Nie jest to jedyna wada przepompowni mokrych. Do innych zalicza się zamulanie komór czerpnych, problemy z zatykaniem się wirników pomp powstającym kożuchem w wyniku flotacji tłuszczy i mydeł przy długich przerwach w działaniu przepompowni, uciążliwość odorową, trudności w wykonywaniu napraw, głównie w okresie zimowym, oraz szybką korozję urządzeń. Z tego powodu pompownie suche ponownie są stosowane w przypadku obiektów o wydajności pomp większych od 30 m3/h. W Polsce w ostatnich latach pojawiły się oryginalne suche przepompownie sieciowe, których cechy użytkowe w pełni spełniają standardy europejskie stawiane tym obiektom.
Przepompownie sieciowe powinny być sterowane automatycznie, przy czym zawsze należy zaprojektować pompy rezerwowe.
Należy je bezwzględnie lokalizować na działkach będących własnością przedsiębiorstwa kanalizacyjnego, gminy lub skarbu państwa. Do przepompowni powinna prowadzić droga dojazdowa o utwardzonej nawierzchni trwałej, przystosowana do przejazdu pojazdów typu ciężkiego. Wynika to z konieczności dojazdu do przepompowni samochodów ekip eksploatujących obiekt. Teren przepompowni powinien być oznaczony i zabezpieczony przed osobami postronnymi.
Przy przepompowniach sieciowych o dużej wydajności powinno się stosować wydzielone komory na rurociągach tłocznych, w których zamontowane są zamykające zasuwy nożowe i zawory zwrotne.
W sieciowych przepompowniach mokrych i suchych konstrukcja dna zbiornika magazynującego ścieki powinna uwzględniać możliwość hydraulicznego usuwania wytrącających się ze ścieków osadów.
Układ zasilania w energię elektryczną winien być przystosowany do podłączenia agregatu prądotwórczego na wypadek wyłączenia zasilania z sieci energetycznej. Rozdzielnia zasilająca powinna być wyposażona w sieć z bezpiecznym napięciem 24 V. Instalacja elektryczna musi posiadać system ochrony przepięciowej.
Coraz częściej w celu ograniczenia zużycia energii przez pompownie sieciowe stosuje się przetwornice częstotliwości. Używanie przemienników częstotliwości jest uzasadnione, gdy straty hydrauliczne stanowią znaczną część ciśnienia całkowitego wytwarzanego przez pompy. Stosowanie falowników jest celowe na przepompowniach ścieków, tłoczących ścieki długimi rurociągami, ale przy niewielkich wysokościach geometrycznych podnoszenia.
Przetwornice częstotliwości generują szum elektromagnetyczny, który może negatywnie wpłynąć na różnego rodzaju urządzenia elektroniczne. Zgodnie z Dyrektywą 2004/108/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z 15 grudnia 2004 r. w sprawie zbliżenia ustawodawstwa państw członkowskich odnoszących się do kompatybilności elektromagnetycznej (którym podlegają pompownie), maksymalny poziom szkodliwego szumu elektromagnetycznego generowanego przez urządzenia nie może przekraczać poziomu, będącego w stanie zakłócić działanie innych urządzeń elektronicznych. W celu uniknięcia uwalniania szumu elektromagnetycznego do otoczenia należy zawsze przestrzegać zalecenia producenta przetwornicy częstotliwości.
Tłocznie ścieków
Tłocznie ścieków to urządzenia do podnoszenia ścieków z separacją zawiesin wleczonych – skratek. Rozwiązanie to nazywane było kiedyś pompowniami ze zbiornikami sitowymi. Obiekt taki był eksploatowany we Wrocławiu do końca lat 70. ubiegłego wieku i pochodził z początku XX w. Opis konstrukcji tej pompowni można znaleźć w książce Fryderyka Jankowskiego „Pompownie i urządzenia hydroforowe”, wydanej w Warszawie przez Wydawnictwo Arkady w 1966 r. Tłoczenie ścieków pozbawionych zawiesiny może odbywać się z zastosowaniem pomp wirowych lub sprężonego powietrza. Zasada działania tłoczni ścieków oparta jest na wydzieleniu z dopływających ścieków skratek na przegrodzie porowatej. Oczyszczone mechanicznie ścieki są okresowo przepompowywane lub przetłaczane z wykorzystaniem sprężonego powietrza w taki sposób, że skratki ponownie trafiają do ścieków i transportowane są ciśnieniowo. Tłocznie ścieków eliminowały konieczność stosowania w pompowniach suchych krat, które były nieodzownym elementem każdej przepompowni ścieków jeszcze do połowy lat 80. ubiegłego wieku. Już dziś mało kto pamięta konstrukcje krat koszowych i konieczność stosowania strefy ochrony sanitarnej w pobliżu przepompowni sieciowych, właśnie ze względu na separację skratek ze ścieków przed ich przepompowaniem.
Separacja w zbiornikach sitowych eliminowała problemy związane z awariami pomp wskutek zatykania się wirników pomp zawiesiną wleczoną. W dobie pomp z wirnikami typu Vortex i z wolnym przelotem separacja skratek ma inny cel. Wydzielenie zawiesin wleczonych pozwala zastosować do przetłaczania ścieków pompy z zamkniętym wirnikiem, co w wpływa na zmniejszenie zużycia energii elektrycznej niezbędnej do przepompowania ścieków. Jest to podstawowa zaleta pompowych tłoczni ścieków. Polskie konstrukcje pompowych tłoczni ścieków nie odbiegają w zasadniczy sposób od tłoczni produkowanych w innych krajach.
Pneumatyczne tłocznie ścieków pozwalają nie tylko na przetłoczenie ścieków, ale umożliwiają okresowe przedmuchiwanie kolektorów ciśnieniowych powietrzem. Zabieg ten ogranicza rozwój biofilmów na wewnętrznych ściankach ciśnieniowych kolektorów i jest jednym z najbardziej ekonomicznych sposobów ograniczenia uciążliwości odorowych powstających w pobliżu studzienek rozprężnych
Zasady projektowania kolektorów ciśnieniowych
Przewody tłoczne biegnące od przepompowni do studzienek rozprężnych nie powinny być położone na głębokości mniejszej niż 1,4 m pod powierzchnią terenu. Sposób ułożenia przewodów winien być zgodny z warunkami określonymi przez producentów ciśnieniowych rur kanalizacyjnych. Wytrzymałość rur z tworzyw sztucznych charakteryzuje znormalizowany współczynnik wymiarów SDR, którym jest zaokrąglona liczba całkowita wyliczona z ilorazu nominalnej średnicy do nominalnej grubości ścianki rurociągu. Rury należy dobierać na ciśnienie robocze wynikające z możliwego maksymalnego ciśnienia, jakie mogą wytworzyć pompy zainstalowane w przepompowniach ścieków. Najczęściej rurociągi tłoczne wykonuje się, w zależności od panującego w nich ciśnienia, z rur o dwóch klasach ciśnień PN6 i PN10.
Do budowy kolektorów ciśnieniowych używa się rur z polietylenu średniej gęstości MDPE klasy PE 80 o średnicach od 25 do 400 mm oraz rur z polietylenu wysokiej gęstości HDPE klasy PE 100 w zakresie średnic od 90 do 400 mm wraz z kształtkami do zgrzewania elektrooporowego, doczołowego lub łączonych zaciskowo. Powszechnie stosowane są również rury kielichowe PCV-U o średnicach od 63 do 400 mm.
Prędkość przepływu ścieków w rurociągach tłocznych nie powinna być mniejsza od 0,8 m/s, co wpływa na ograniczenie powstawania biofilmów i osadów na wewnętrznych ściankach rurociągów. Ze względu na ograniczenie strat hydraulicznych w rurociągach tłocznych prędkość przepływu ścieków nie powinna być większa od 2 m/s.
W najwyżej położonych punktach kolektorów ciśnieniowych należy projektować odpowietrzniki. W miejscach zmiany kierunku kolektora i na odcinkach prostych trzeba projektować studzienki z czyszczakami. Odległość pomiędzy czyszczakami nie powinna być większa niż 600 m. Należy uwzględnić możliwość dojazdu sprzętu do studzienek z odpowietrznikami i czyszczakami. Bezwzględnie trzeba unikać syfonów na kolektorach ciśnieniowych.
Na rurociągach powinno stosować się zasuwy nożowe odcinające z całkowicie wolnym przelotem.
Na etapie projektowania kanalizacji ciśnieniowej powinno ustalić się czas przepływu ścieków (retencja) w rurociągu tłocznym. Wydłużenie czasu przetrzymania ścieków w kolektorach ciśnieniowych zwiększa ilość powstającego siarkowodoru, który jest następnie wydzielany w studzienkach rozprężnych. W Niemczech przyrost stężenia siarkowodoru [g S/m3] w czasie przepływu przez kolektory ciśnieniowe wylicza się z zależności:
gdzie t oznacza czas retencji ścieków w kolektorze wyrażony w godzinach, a D to średnica wewnętrzna rurociągu w metrach. Doświadczenia wykazały, że zależność (1) zaniża przyrost stężenia siarkowodoru w stosunku do ilości obserwowanych na obiektach technicznych. Lepsze wyniki dają wzory opracowane przez Hadjianghelou:
gdzie T jest temperaturą ścieków w °C. Czas przetrzymania ścieków w kolektorach ciśnieniowych nie powinien być dłuższy od 4 godziny. Przy dłuższych czasach należy na etapie projektowania pompowni ścieków zaprojektować urządzenia do ciśnieniowego przepłukiwania kolektorów sprężonym powietrzem, dozowania soli żelaza(II) i żelaza(III) w celu wiązania siarkowodoru, w wyniku czego następuje wytrącanie nierozpuszczalnych w wodzie siarczków o złożonej strukturze. Możliwe jest również dozowanie azotanów w celu ograniczenia wzrostu biofilmów z udziałem bakterii redukujących siarczany.
Podczas układania kanalizacyjnych przewodów ciśnieniowych powinno stosować się taśmy ostrzegawczo-sygnalizacyjne z wkładką metalową, zwane często foliami lokalizacyjnymi. Taśmy te układa się na wierzchu rurociągu, co ułatwi w przyszłości ustalenie jego lokalizacji z wykorzystaniem detektorów metali.
Przewody tłoczne powinny być łączone z kolektorami grawitacyjnymi za pomocą studni rozprężnych z podtopionym wylotem. Ze względu na możliwość wydzielania się gazów odorowych studnie rozprężne winny być wykonane z materiałów odpornych na korozję, z dala od budynków mieszkalnych. Przy odległościach studni od budynków mieszkalnych mniejszych od 20 metrów, studnie rozprężne powinny być wyposażone w biofiltry obniżające uciążliwość odorową.
Pneumatyczne płukanie rurociągów i komór przepompowni
Poważnym problemem w czasie eksploatacji pompowni ściekowych i rurociągów tłocznych, jak już wcześniej sygnalizowano, jest wytrącanie się osadów i powstawanie biofilmów, w skład których wchodzą bakterie beztlenowe. Ograniczenie tego zjawiska można uzyskać, stosując ciśnieniowe przedmuchiwanie powietrzem przewodów tłocznych. Szczegółowe dane na ten temat można znaleźć w normach niemieckich DIN EN 1671 Druckentwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden oraz DWA-A 116-2 Besondere Entwässerungsverfahren Teil 2: Druckentwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden.
Dobór kompresorów do płukania sieci ciśnieniowych nie jest zagadnieniem łatwym. Wynika to z faktu, że wprowadzenie sprężonego powietrza do rurociągu tłocznego, którego profil wysokościowy na długości jest silnie zróżnicowany, może powodować powstawanie poduszek powietrznych. Przy braku zaworów odpowietrzająco-napowietrzających w punktach załamania się rurociągów może dochodzić do okresowego sprężania się powietrza, co wpływa na pracę pomp. W tym okresie obserwuje się spadek wydajności pompy, wzrost wysokości jej podnoszenia oraz zużycia energii elektrycznej.
Zastosowanie pneumatycznego płukania rurociągów wymaga zawsze szczegółowej analizy rozmieszczenia zaworów odpowietrzająco-napowietrzających na rurociągach tłocznych. Zawory te mogą być wykorzystywane do płukania wybranych odcinków kolektora ciśnieniowego z wykorzystaniem mobilnych kompresorów. Ten sposób jest szczególnie korzystny, gdy długość kolektorów ciśnieniowych jest większa od 1 kilometra.
Przy wysokościach geometrycznych podnoszenia pompowni mniejszych od 20 metrów, można stosować okresowe wtłaczanie sprężonego powietrza do kolektorów. Powietrze dodawane jest kilka razy na dobę w okresie przerw w pompowaniu ścieków, najczęściej przez 5-10 minut. Ilość powietrza powinna być tak dobrana, aby uzyskać prędkość przepływu ścieków w kolektorze nie mniejszą 0,8 m/sek. W ramach takiego płukania pompy ściekowe powinny być zaprojektowane na prędkości pozwalające na samo odpowietrzenie się rurociągów. Prędkość tę można wyliczyć ze wzoru określonego przez Wisnera i in.:
gdzie i oznacza spadek kanału, D średnicę wewnętrzną rurociągu w metrach, a g jest przyśpieszeniem ziemskim.
Najczęściej do doboru kompresorów do płukania kolektorów ciśnieniowych wykorzystuje się programy komputerowe opracowane przez firmy specjalizujące się w projektowaniu kanalizacji ciśnieniowych.
W dużych przepompowniach sieciowych stosuje się specjalne zawory umożliwiające płukanie komory przepompowni. Przykład takiego zaworu przedstawiono na rys. 1. Zawory płuczące instaluje się między wspornikiem stopy sprzęgającej rurociąg tłoczny a kołnierzem tłocznym pompy lub pomiędzy kołnierzem rurociągu tłocznego a kołnierzem stopy sprzęgającej. Do prawidłowego działania zaworu płuczącego wymagane jest sprężone powietrze, którego nie wykorzystuje się do płukania komory, ale jest niezbędne dla działania siłownika pneumatycznego, stanowiącego integralną część zaworu. Sprężone powietrze może być dostarczane z małego kompresora lub sprężarki wykorzystywanej do płukania przewodu tłocznego.
Zawór płuczący służy do wytworzenia strumienia ścieków o odpowiedniej prędkości, aby w komorze nastąpiło wymieszanie ze ściekami osadów wytrącanych z nich w czasie przerwy w pracy pomp oraz zatopienie wyflotowanych na powierzchnię zawiesin. Zasadniczą częścią zaworów płuczących jest zawór kulowy. Na rysunku 2 przedstawiono podstawowe fazy pracy zaworu płuczącego.
Czas płukania komory pompowni można zaprogramować w zależności od indywidualnych potrzeb. Zawory płuczące są produkowane przez kilku znaczących producentów. Powinny one również znaleźć szersze zastosowanie w Polsce.
Monitoring kanalizacji ciśnieniowej
Większość nowo budowanych przepompowni sieciowych i przydomowych jest nadzorowanych z zastosowaniem systemów SCADA (ang. Supervisory Control and Data Acquisition), umożliwiających automatyczne monitorowanie i sterowanie urządzeniami zamontowanymi w przepompowniach. Systemy SCADA pozwalają na przesyłanie drogą radiową danych o stanach pracy przepompowni do centralnej dyspozytorni, która może być zlokalizowana w znacznej odległości od poszczególnych obiektów. Bardzo często w porach nocnych system przesyła drogą radiową raporty o stanach pracy, szczególnie o powstałych awariach, do osób zatrudnionych na zasadzie telepracy, czyli wykonujących obowiązki poza siedzibą przedsiębiorstwa dzięki wykorzystaniu urządzeń informatycznych (Internetu), telefonii komórkowej lub telefonu. Tak zorganizowany system umożliwia szybkie usuwanie awarii, praktycznie w ciągu całej doby, przy obniżonych kosztach pracy.
Systemy SCADA pozwalają tworzyć bazy danych, które nie tylko wnoszą informacje o stanach działania poszczególnych przepompowni, ale również o zużyciu energii, ilości przetłaczanych ścieków, ciśnieniach, liczbie uruchomień pomp, czasach pracy itd. Dzięki możliwości wieloletniego przechowywania zbiorów danych możliwe jest przeprowadzenie złożonych analiz porównawczych, które powinny być wykorzystywane przy planowaniu remontów, rozbudowie i modernizacji systemów kanalizacyjnych, ustalaniu współczynników awaryjności poszczególnych urządzeń w zależności od czasu i warunków pracy oraz producentów.
Obserwowany rozwój urządzeń dla systemów kanalizacyjnych dowodzi, że ta technologia, dzięki zbieranym doświadczeniom, zmienia się i ciągle jest w fazie rozwoju.
Prof. dr hab. inż. Janusz Łomotowski
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach