Čerpací stanice na odpadní vody (s nepřímou separací pevných látek před oběžným kolem čerpadla) Ing. Stanislav Malaník, Ph.D. Schmieding Armatury CZ, s.r.o.
Obsah Úvod historie vzniku Čerpací stanice srovnání Princip funkce se separací pevných látek Čerpací stanice odpadních vod výkonová řada Příklady osazení v ČR a SR Ochrana čerpadel proti hydraulickému rázu: >vznik > o/z ventily > zpětné klapky
Historie vzniku 1. Historie vzniku způsobu čerpání odpadní vody pomocí systému separace pevných látek před oběžným kolem čerpadla úzce souvisí s problémy ucpávání čerpadel. 2. První separátor byl patentován 15. října 1956 od Ing. Wilhelma STRATE 3. První čerpací stanice s uvnitř ležícím separátorem byla patentován 20. ledna 1958 od Ing. Wilhelma STRATE
ÚVOD Proč jiný systém čerpání odpadních vod než konvenční (ponorné kalové čerpadlo)? - časté ucpávání čerpadel nízká provozní spolehlivost - nízká životnost čerpadel a objektu čerpací stanice - zápach a vznik jedovatého plynu H 2 S - hygienické a estetické problémy při provádění údržby 20 pomocníků se pokoušelo dvěma pracovníkům zachránit - nutná život častá marně! údržba čištění česlicových košů (shrabky) Smrt v šachtě - vyšší náklady a požadavky na údržbu (ele. enrgie)
ponorná čerpadla & AWALIFT: uzavřený systém osazení v suchu životnost technologie 8 let životnost objektu 30 let životnost technologie 30 let životnost objektu 50 let
Rozdělovací Hladinové Čerpací stanice trychtýř měření Výtlačné potrubí se 2 nebo více čerpadly Zavzdušňovací a odvzdušňovací potrubí přítok uzavírací koule Odstředivé čerpadlo čerpání Sběrač nerozpuštěných látek (hadry, kosti, kameny, dřevo, plechovky, papír apod.) Sběrná nádrž (provozní) plnění
osazení v mokru & osazení v suchu Osazení v mokru ponorné čerpadlo Osazení v suchu AWALIFT Doplňkové zařízení: > magneticko-indukční průtokoměr > AWAaerob provzdušňovací systém > AWAflusch proplachovací systém >atd.
Všechny představované produkty byly vyvinuty s důrazem na: bezporuchový, spolehlivý a hospodárný provoz výtlačných řadů
Oblast použití Domy případně odvodnění prostranství rodinné domy činžovní domy obchodní domy veřejné budovy (školy a školky, radnice, ČSN EN 12050 nemocnice, hotely a restaurace atd.) Komunální využití: sídliště čtvrtě, vesnice, města a městské části až 37.000 EO / jedna ČS objekty: letiště, metra průmyslové objekty atp. certifikát: všechny typy ČS zkoušeny a kontrolovány Rekonstrukce starých čerpacích stanic
Kompaktní čerpací stanice Malé čerpací stanice Q max = 0,1.5,5 l/s (20 m 3 /h) / 20 750 EO > Standardní rozměry > Lehká hliníková slitina tiché: Hluk a vibrace jsou absorbovány Vysoká protipožární ochrana
Čerpací stanice AWALIFT 80 U jednočerpadlová se systémem separace pevných látek pro jeden rodinný dům
Variabilita konstrukce Čerpací stanice Q max = 222 l/s (800 m 3 /h) modulární systém Systém modulů pro optimální řešení: odpovídá požadavkům provozu hospodárnost optimální hydraulické řešení 12 typů čerpadel 10 velikostí nádrží + zvláštní velikosti + zvláštní řešení 4 velikosti separátorů 2 10 čerpadel pro čerpací stanici čerpadla v paralelním provozu čerpadla spínaná v řadě
Příklady instalace AWALIFT 9/5 AWALIFT package unit
POHLED DO AWALIFTU rozdělovač oddělovací klapky výtlačná potrubí přívodní potrubí separátor tuhých látek kulová zpětná klapka
Novinka v roce 2008: AWALIFT Penta AWALIFT Penta: doplňuje mezeru ve výrobní řadě
> v v malé malé šachtě šachtě! Velký Velký výkon výkon > Provoz vodovodních
Systém provzdušňování výtlačných řadů - AWAaerob Proč? nesnesitelný zápach z předávací šachty výtlaku anaerobní fáze odpadní voda přitékající na ČOV z výtlaku je v anaerobní fázi a ztěžuje její čištění Prevence : t max O 2 hod. t max S L = Q 24 kde t max S L Q 24 SPV EO... zdržení odp. vody ve výtlačném potrubí [h]; plocha potrubí, S=π x r2 v [m3];... délka výtlaku v [m];... průměrný přítok splaškových odp. vod [m3/h]; Q 24 = SPV x EO / 1000 specifická potřeba vody na obyvatele (cca 120 l/os. x den)... počet ekvivalentních obyvatel.
Koncentrace H2S ve výtlaku:
Do čerpací stanice přitéká odpadní voda ještě čerstvá:
Po použití systému provzdušňování AWAaerob:
Dříve
Příklady osazení - rekonstrukce
Příklady osazení:
Rekonstrukce staré čerpací stanice Výměna po 35 letech provozu (vyměňovalo se: provozní nádrž, čerpadla, rozvaděč) AWALIFT 2/2 flach
Rekonstrukce mokré ČS Q č = 6.11 l/s H man = 50 m v. sl.
Ekonomické srovnání: Investiční náklady + provozní náklady celkové náklady 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 AWALIFT ponorná čerpadla AWALIFT ponorná čerpadla AWALIFT ponorná čerpadla Investiční náklady Provozní náklady celkové náklady -čerpací stanice v sérii -objekt hrubého předčištění - dlouhodobý výhled na 50 let
Roční náklady na elektrickou energii C 365 = 2920 2 ( P ) C kwh kde ročnínáklady na ele. energii [Kč]; výkon čerpadla na hřídeli [kw]; cena za jednu kwh [ 4.50 Kč]; 2920 průměrná doba chodu čerpadla za rok [h]. C 365 P 2 C kwh Systém separace pevných látek AWALIFT Kalové čerpadlo s průchodností 80 mm Hydraulická účinnost se pohybuje 60 85% Vzorový příklad čerpání splaškových odp. vod. Q č =5.56 l/s pro obě varianty a H man =12.5 m v. sl. 1. Typ čerpadla je STM 65_80-74-150 s otevřeným vícekanálovým oběžným kolem (3oKR) příkon motoru P 1 =1.5kW 2. výkon na hřídeli P 2 =1.5kW 3. C 365 =19 710,-Kč Hydraulická účinnost se pohybuje 30 50% 1. Typ čerpadla je kalové ponorné čerpadlo s otevřeným kanálovým kolem příkon motoru P 1 =2.2kW 2. výkon na hřídeli P 2 =1.89kW 3. C 365 =24 835,-Kč Roční úspora nákladů na ele. energii je 5 125 Kč oproti použití kalového čerpadla! Výsledkem je úspora nákladů na ele. energii ve výši až 26 %
Náklady na údržbu ČS Systém separace pevných látek AWALIFT Kalové čerpadlo s průchodností 80 mm Na jednotné stokové síti není potřeba instalace česlicového koše, pevné látky v odpadní vodě jsou přečerpány do výtlaku! 1. provádění údržby 2 x ročně, kterou provádí dva pracovníci 2 hodiny a 1 sací vůz. cena cca 9 500,-Kč/rok Celkové náklady na údržbu 9 500,-Kč Úspora 202 500,-Kč za 1 rok provozu! Je potřeba osazení česlicového koše! Jinak hrozí velmi časté ucpávání čerpadel. 1. Vývoz česlicového koše 1 x týdně cca 2 000,-Kč/týden 2. Doprava a skládkování shrabků cca 1 000,-Kč/týden 3. Čištění a vytahování čerpadel cca 1 000,-Kč/týden 4. zbavení čerpací jímky usazenin a nečistot cca 4 000,-Kč/rok 5. při provádění těchto prací jsou pracovníci vystaveni ztíženým hygienickým podmínkám a do okolí se šíří nesnesitelný zápach ze shrabků a splašků. Celkové náklady na údržbu 212 000,-Kč Výsledkem je úspora nákladů na provoz až o 200 %
velká úspora nákladů na provoz a energii nepatrné nebezpečí ucpání čerpadla (k čerpadlu se nedostanou ucpávající látky) (systém se sběračem nerozpuštěných látek: čerpadlo nečerpá pevné látky) > velký rozsah použití, spolehlivost > redukce personálních nákladů a nákladů na údržbu vysoký stupeň účinnosti (hydraulická účinnost η až 85%) nízké náklady na provoz > nízké náklady na ele. energii > nízké náklady na údržbu dopravní výška až 130 m (tzn. méně čerpacích stanic > investiční náklady) dlouhé doba životnosti > čerpací stanice (v průměru 30 let) > šachta/objekt (osazení v suchu 50 let, osazení v mokru 35 let)
další výhody hygienické pracovní podmínky ( osazení v suchu, uzavřená nádrž) modulový systém (požadavky na místo a výroba na míru)
Ochrana proti hydraulickému rázu Kdy vzniká hydraulický ráz? vypnutí čerpadel; rychlé uzavření a otevření uzavírací armatury; porucha regulačního zařízení; vyprazdňování úseku potrubí podtlak (vakuum); rychlé plnění potrubí při uvedení do provozu; prasknutí potrubí.
Opatření pro kompenzaci tlakových rázů Osazení zavzdušňovacích a odvzdušňovacích ventilů na každém výškovém bodě (i v lokálním nebo v čerpací stanici) Osazení (kvalitních) zpětných klapek za čerpadlem Toto opatření je účinné i při výpadku elektrického proudu. Osazení FU - čerpadlo zmenšuje svoje otáčky se současným snižováním Q a H, čili dodává stále menší a menší množství vody do výtlaku.
Z výsledků výzkumu, které proběhly v Utah Water Research Laboratory in Logan (1991) vybírám: nejhůře tlumí hydraulický ráz zpětná klapka kulová (Ball Check); lépe zpětná klapka s nakloněným sedlem o určitý úhel, kdy dojde k zkrácení zavírací dráhy a zavření je nehlučné; nejlépe zpětná klapka s přídavnou pružinou (disc accelerator), která umožní rychlé a tiché zavření při poklesu průtoku.
Zavzdušňovací a odvzdušňovací ventily je nutné osazovat všude tam, kde: výškové body lomy trasy výtlaku; klesání výtlačného řadu podchod pod řekou (vznik bublin) nebo naopak překonání na mostní konstrukci (vždy při poklesu větve); zmenšování nebo zvětšování světlosti výtlačného řadu; v čerpací stanici pokud se zde vyskytne výškový bod; pokud je výtlak zcela zaplněn odp. vodou použije se 1-st. z/o ventil s jemným odvzdušněním pokud má výtlak klesající úsek a je nutné zavzdušňovat použije se 2-st. z/o ventil.
všechny armatury musí splňovat: ČSN EN 752-6 odstavce 9.3: vhodné pro provoz s odpadními vodami a navrženy tak, aby se zabránilo usazování pevných látek. ČSN EN 12050-4 (756762) - Čerpací stanice odpadních vod na vnitřní kanalizaci - Konstrukční zásady a zkoušení - Část 4: Zpětná armatura pro odpadní vody s fekáliemi i bez fekálií
Zavzdušňovací a odvzdušňovací ventil Typ BEV-GF Technické data : pracovní tlak až 16 bar množství odvzdušnění a zavzdušnění 2000 m³/h výhody: navrženo pro odpadní vodu rychlé odvzdušnění a zavzdušnění výškových bodů ochrana proti podtlaku u dlouhých výtlaků redukce tlakových rázů a kolísání tlaku v potrubí jednoduchá manipulace a údržba jemné odvzdušňování za provozu čerpadel
Zpětné klapky
Technické údaje: rozměry: 100 350 mm, tlak: 10 bar rozměry: 400 1000 mm, tlak 6 bar vlastnosti: použití v extrémních tlakových podmínkách (tlakové rázy a rázy vlivem zavíráním klapek nastavení pružin k redukci rázů vlivem uzavření klapky Obtokový ventil k redukci nebezpečných zpětných tlakových rázů
Děkuji za pozornost!