Pompy zatapialne do ścieków

Pompy zatapialne mają szerokie zastosowanie. Wykorzystywane są zarówno w domach jednorodzinnych, rolnictwie, zakładach komunalnych jak i w różnych gałęziach przemysłu. Każda pompa zatapialna jaką może zaoferować nasza firma jest wysokiej sprawności o wydajności dopasowanej do indywidualnych potrzeb naszych klientów oraz jest doskonale przystosowana do pracy w każdych warunkach nawet tych najcięższych.

Charakterystyka ścieków surowych.

We współczesnych systemach kanalizacyjnych występują zasadniczo trzy rodzaje ścieków (często pomieszanych ze sobą):

ścieki komunalne nazywane ściekami bytowymi lub ściekami bytowo gospodarczymi, ścieki przemysłowe oraz wody deszczowe i roztopowe.

Ścieki komunalne, również te pochodzące z przydomowych szamb, są wodą zanieczyszczoną substancjami pochodzenia organicznego i mineralnego, w tym tłuszczami, szmatami, chusteczkami higienicznymi, podpaskami itp. Ścieki komunalne często zawierają ciała stałe: zarówno o dużych jak i małych, regularnych i nieregularnych kształtach, o twardej jak i miękkiej strukturze. Z punktu widzenia eksploatatorów (służb eksploatacyjnych) pompowni najbardziej negatywny wpływ na obsługę przepompowni mają zanieczyszczenia włókniste i ciągliwe, mające tendencje do owijania się wokół wirników. Tego typu zanieczyszczenia stanowią konglomeraty włókniste, które są najczęstszą przyczyną utyków pomp. Obsługa tego rodzaju ścieków wymaga aby pompa przeznaczona do ich pompowania była odpowiednio skonfigurowana.

Wody opadowe zawierają wszelkie substancje jakimi mogą pozostać zanieczyszczone podczas spłukiwania ulic (np. piasek, kamienie, śmieci czy w okresie zimowym sól). Obecność piasku w wodach opadowych powoduje że nabierają one właściwości ściernych, destrukcyjnie działając na elementy eksploatacyjne pomp. Sól posiada właściwości agresywne i występując w większych stężeniach powoduje korozję chemiczną powszechnie używanego żeliwa.

Ścieki przemysłowe w zależności od ich rodzaju i pochodzenia różnią się od siebie swoim składem chemicznym. Mogą zawierać substancje toksyczne i inne niebezpieczne i agresywne chemikalia. Zabrania się ich mieszania ze ściekami komunalnymi oraz wodami opadowymi bez ich wcześniejszego podczyszczenia. Zwiększona obecność substancji chemicznych w ściekach komunalnych uniemożliwiałaby stosowanie technologii biologicznego oczyszczania, powszechnie używanej w przemyśle komunalnym.

Dobór optymalnej pompy ściekowej to kluczowa sprawa i zależy od parametrów fizyko – chemicznych ścieku, charakterystyki układu hydraulicznego w którym pompa pracuje oraz właściwości zbiornika w którym są one składowane.

W przypadku kiedy ścieki nie są wstępnie przystosowane do pompowania przez ich podczyszczenie eliminujące z nich elementy grożące zablokowaniu pompy (np. za pomocą krat, piaskowników, lub poprzez zastosowanie rozdrabniacza części stałych) z powodzeniem wykorzystywane są pompy z układami odpornymi na blokowanie (utyki) oraz o odpowiedniej mocy licząc się z konsekwencjami w postaci gorszej sprawności i większego zużycia energii podczas eksploatacji w tym wypompowania szamba czy też zbiornika retencyjnego, wody brudnej, ścieków komunalnych lub innych płynnych nieczystości.

Zwiększona zawartość materiałów ściernych lub reaktywność chemiczna wymusza zastosowanie pomp odpornych na te czynniki i wykonanych z materiałów takich jak żeliwo białe tj wysokochromowe, stal nierdzewna (kwasoodporna) lub z innych materiałów. Dla wybranych aplikacji (nie wszystkich) zasadnym jest również stosowanie pomp z wbudowanym rozdrabniaczem.

Charakterystyka pomp do ścieków.

Pompy do ścieków to urządzenia przeznaczone do pompowania zarówno wody czystej jak i wody brudnej (woda zanieczyszczona częściami stałymi oraz rozpuszczonymi w niej substancjami chemicznymi). Podstawowymi wymogami stawianymi pompom ściekowym jest ich zdolność do ciągłej i bezawaryjnej pracy przy zachowaniu stosunkowo wysokiej sprawności energetycznej. Ich spełnienie jest możliwe dzięki zastosowaniu specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych w produkcji pomp zatapialnych.

Największym problemem z jakim borykają się eksploatatorzy sieci kanalizacyjnych oraz przepompowni ścieków komunalnych są utyki spowodowane włóknistymi, ciągliwymi elementami, mającymi tendencje do owijania się wokół wirnika pompy, prowadząc tym samym do niepożądanej przerwy w eksploatacji, a w skrajnych przypadkach uszkodzenia pompy czy też silnika.

Minimalizacja problemów związanych z utykami jest możliwa dzięki specjalnym konstrukcjom wirników, korpusów pompy, płyt doszczelniających i innych elementów konstrukcyjnych pomp przeznaczonych do przepompowywania silnie zanieczyszczonych cieczy zawierających części stałe i włókniny.

Projektanci i eksploatatorzy sieci kanalizacyjnych oraz przepompowni często decydują się na wyposażenie swoich instalacji w dodatkowe urządzenia mające na celu zabezpieczenie pomp przed utykiem tj. rozdrabniacz (rozdrabniarkę) tym samym minimalizujące zjawisko zatykania się pomp.

Rys.1 Rozdrabniacz Muffin Monster 30K.

Rys.1 Rozdrabniacz Muffin Monster 30K.

Podstawowymi konstrukcjami wirników stosowanymi do pompowania ścieków komunalnych są :

1. Wirniki jednołopatkowe – otwarte, charakteryzują się dużą sprawnością przy zachowaniu swobodnego przelotu części stałych.

2. Wirniki typu Vortex. Wirnik tego typu mają stosunkową niewielką powierzchnie kontaktu z przepompowywanym medium, przez co ograniczone jest ryzyko zapychania (duża przestrzeń pomiędzy wirnikiem a korpusem pompy). Cecha ta przekłada się również na wydłużenie czasu zużycia eksploatacyjnego, wpływa jednak negatywnie na efektywność energetyczną pompy przez obniżenie jej sprawności.

3. Wirniki śrubowe – wirniki kształtem przypominając śrubę, minimalizują zjawisko owijania się części włóknistych podczas pompowania. Spore prześwity znacznie ograniczają ryzyko zatkania się pompy.

Zdj 1. Wirnik śrubowy samozasysającej pompy Gorman Rupp model T10

Zdj 1. Wirnik śrubowy samozasysającej pompy Gorman Rupp model T10

4. Wirniki adaptacyjne – wirniki które w wyniku kontaktu z twardymi i większymi od przestrzeni pomiędzy wirnikiem a korpusem pomp elementami, poddają im się poprzez adaptacyjny ruch wzdłuż ich osi. Liderem w tego typu rozwiązaniach firma Xylem ze swoją marką Flygt.

 

Rys.2 Pompy zatapialne marki Flyght serii N.

Rys.2 Pompy zatapialne marki Flyght serii N.

5. Ponadto wielu producentów pomp stosuje dodatkowe elementy takie jak wkładki pierścieniowe / płyty doszczelniające charakteryzujące się ostro krawędziowymi płaszczyznami, które w kontakcie z elementami włóknistymi, powodują ich rozerwanie. Przykładem tego typu rozwiązań jest system Eradicator stosowany w pompach produkcji firmy Gorman Rupp.

Rys. 3 Pompa samozasysająca wyposażona w pierścień tnący Eradicator firmy Gorman Rupp.

Rys. 3 Pompa samozasysająca wyposażona w pierścień tnący Eradicator firmy Gorman Rupp.

Rys. 4 Wkładka pierścieniowa z elementem tnącym wykonana ze stali nierdzewnej marki Flyght.

Rys. 4 Wkładka pierścieniowa z elementem tnącym wykonana ze stali nierdzewnej marki Flyght.

Pompowanie wody brudnej zawierającej rozpuszczone substancje chemiczne lub materiały ścierne, w zależności od ich składu fizycznego i chemicznego, sprowadza się do wykorzystania pomp pancernych w specjalnym wykonaniu materiałowym. Poszczególne elementy konstrukcyjne pomp – np. wirnik, korpusy wykonane są z odpowiednio wytrzymałych materiałów a ich konstrukcja umożliwia hydrotransport części stałych.

Dla typowych pomp ściekowych żeliwo szare jest wystarczającym materiałem jednak w przypadku ponadnormatywnego występowania w ścieku materiałów mogących wpłynąć na erozję lub korozje mechaniczną i chemiczną znajdują zastosowanie staliwa z dodatkiem chromu, niklu oraz inne stale kwasoodporne czy mosiężne.

Najnowszym trendem wydłużającym czas eksploatacji pomp do hydrotransportu, jest pokrywanie najbardziej narażonych na erozje mechaniczną jej elementów roboczych (wirnika i korpusu) powłokami elastomerowymi. Liderem w tej dziedzinie są powłoki poliuretanowe firmy Metaline, które z powodzeniem wykorzystujemy od wielu lat w różnorodnych zastosowaniach. Z naszego doświadczenia wynika że aplikacja powłok elastomerowych poliuretanowych na newralgiczne elementy pompy, znacząco przedłuża ich żywotność.

Zdj.2 Wirnik otwarty dwułopatkowy dodatkowo zabezpieczony powłoką elastomerową poliuretanową.

Zdj.2 Wirnik otwarty dwułopatkowy dodatkowo zabezpieczony powłoką elastomerową poliuretanową.

Praca w atmosferze wybuchowej

Na oczyszczalniach ścieków, na skutek fermentacji substancji organicznych, ze ścieków komunalnych może powstać metan, stwarzający niebezpieczeństwo wybuchu w przypadku nagromadzenia się go w przestrzeni zamkniętej. Aby temu zapobiec silniki pomp dla wybranych zastosowań powinny zostać wykonane w wersji przeciwwybuchowej.

Rys.5 Piktogram oznaczający urządzenie wykonane w wersji przeciwwybuchowej.

Rys.5 Piktogram oznaczający urządzenie wykonane w wersji przeciwwybuchowej.

Efektywność energetyczna pomp

W dobie wysokich kosztów energii, parametr efektywności energetycznej jest jednym z kluczowych czynników decydujących o wyborze konkretnego rozwiązania. Na jej wysoki parametr (pożądany) wpływ ma rodzaj pompy, model pompy, rodzaj i typ wirnika, moc silnika, charakterystyka układu hydraulicznego w którym pracuje pompa jak i również system automatyki i sterowania optymalizujący pracę kompletnej przepompowni.

Producenci pomp wykreślają charakterystyki pracy oferowanych pomp, obrazujące możliwości pracy pompy w zależności od warunków wejściowych. Najprościej rzecz ujmując, charakterystyka pompy pokazuje zależność pomiędzy wydajnością (Q) i wysokością podnoszenia pompy (H). Przepływ to objętość wody, która przepływa w układzie hydraulicznym w określonym czasie. Wysokość podnoszenia to z kolei wysokość, na jaką pompa może wtłoczyć ciecz. Z charakterystyki pracy pompy możemy odczytać parametry ze specyfikacji producenta np. wydajność maksymalną, wysokość podnoszenia maksymalną (ciśnienie max), sprawność, nadwyżkę antykawitacyjną (NPSHr) oraz zapotrzebowanie mocy na wale pompy.

 

Rys.6 Przykładowa charakterystyka pracy pompy wirowej.

Rys.6 Przykładowa charakterystyka pracy pompy wirowej.

Należy pamiętać że charakterystyki pracy pomp różnych producentów wykreślane są dla ich pracy w idealnych warunkach, które rzadko występują podczas ich rzeczywistej eksploatacji a często się zdarza, że różnego typu pompy wykorzystywane są w warunkach dla nich niekorzystnych.

Najwyższą sprawnością charakteryzują się pompy zatapialne (pompy zanurzeniowe) zainstalowane bezpośrednio w komorze ssawnej. Takie umiejscowienie pompy pozwala na jej eksploatacje w optymalnych warunkach jednak nie zawsze jest możliwe lub porządane.

Konstruktorzy pomp dążą do stosowania stosunkowo małych mocy silnika, uzyskując wyższe parametry wydajności oraz wysokości podnoszenia przy jednoczesnej optymalizacji zużycia energii.

Pompy zatapialne suchostojące

Niektóre pompy zatapialne przystosowane są do zainstalowania ich jako suchostojące. Możliwe jest to dzięki specjalnemu rozwiązaniu konstrukcyjnemu – zastosowaniu płaszcza chłodzącego. Przepompowywana ciecz obmywa korpus silnika zapewniając dzięki temu jego odpowiednie chłodzenie. Zaletą takiego rozwiązania jest szybki, łatwy i „czysty” dostęp do pompy która uległa awarii. Takie rozwiązania wykorzystywane są powszechnie kosztem zwiększonej konsumpcji energii elektrycznej.

Rys.7 Pompa zatapialna (pompa zanurzeniowa) z płaszczem chłodzącym silnika.

Rys.7 Pompa zatapialna (pompa zanurzeniowa) z płaszczem chłodzącym silnika.

Automatyka i sterowanie

Dzięki zastosowaniu elementów automatyki i sterowania można do minimum ograniczyć udział człowieka przy obsłudze przepompowni, która należy do prac niebezpiecznych, zwłaszcza w przepompowniach sieciowych lub na terenie oczyszczalni ścieków. Automatyzacja pracy przepompowni pozwala usprawnić proces pompowania i zmniejszyć koszty eksploatacji. Nowoczesne systemy sterowania zapewniają bezpieczną, efektywną oraz ekonomiczną eksploatację tego typu obiektów. Automatyka i sterowanie przepompowni ścieków pozwalają też na samoistne dostosowywanie się tempa pracy i wydajności urządzeń do chwilowych potrzeb instalacyjnych np poprzez dynamiczną zmianę prędkości obrotowej w trakcie pracy. Podstawowymi elementami automatycznego układu sterowania pompowni są regulatory poziomu cieczy (np. pływak, sonda hydrostatyczna lub radarowa), przetworniki ciśnienia i wibracji, urządzenia do pomiaru natężenia przepływu oraz przetwornice częstotliwości.

We wnętrzu szafy sterowniczej zainstalowany jest przemiennik częstotliwości (falownik) stertujący obrotami silnika oraz sterownik PLC, odpowiadające za prawidłową pracę przepompowni oraz za jej ochronę przed skutkami niepożądanych czynników zewnętrznych ( np. zabezpieczenia różnicowo-prądowe, przeciążeniowe, przed suchobiegiem, zanikiem faz zasilających itp.,) Ponadto zastosowanie szafy sterowniczej umożliwia:

  • automatyczne sterowanie pracą pomp – sekwencyjne, przemienne, regulacyjne,
  • automatyczne uruchomienie pompy zapasowej w przypadku awarii lub na zasadzie czynnego zapasu, zwiększającą wydajność przepompowni w razie zapotrzebowania,
  • wizualizację online stanu pracy przepompowni,
  • sygnalizację alarmową – powiadomienia o awarii lub o przekroczeniu poziomów alarmowych.

     

    Zdj.3 Szafa sterownicza przepompowni.

    Zdj.3 Szafa sterownicza przepompowni.

Podstawowym elementem każdego systemu sterowania przepompowni są :

  • elementy sterowania logicznego – szafa sterownicza z zabudowanym falownikiem i sterownikiem PLC,
  • elementy sterowania bezpośredniego – zawory odcinające, zawory zwrotne, zawory odpowietrzająco-napowietrzające, elektrozawory itp,
  • elementy pomiarowe – np. przepływomierz, pływak, sonda hydrostatyczna, sonda ultradźwiękowa, mierzące poziom cieczy w zbiorniku, przetworniki oraz przepływomierz do pomiaru natężenia przepływu,
  • system komunikacji (moduły komunikacji bezprzewodowej i przewodowej, dające możliwość przesyłania sygnałów o stanie pracy przepompowni do jej dyspozytora).

Tymczasowe rozwiązania techniczne

Awarie, planowane remonty czy sytuacje sporadycznego wykorzystania implikują konieczność budowy tymczasowych przepompowni, zwłaszcza w komercyjnych oczyszczalniach ścieków bytowo gospodarczych oraz przemysłowych, przydomowych oczyszczalniach ścieków, gospodarstwach rolnych, przy opróżnianiu przydomowych szamb, zbiorników, osuszaniu zalanych pomieszczeń oraz dla sporadycznego wykorzystania np. przy odpompowaniu wody deszczowej.

Budowa tymczasowych przepompowni ścieków przy wykorzystaniu oferowanych przez naszą firmę pomp jest najefektywniejszym a często jedynym możliwym rozwiązaniem technicznym.

Firma Tech Pomp Serwis do każdego przypadku podchodzi indywidualnie, zawsze sugerując optymalne dla Klienta rozwiązania techniczne.

Rozpoczęcie pracy nad danym projektem zawsze poprzedzone jest wizją lokalną na której ustalane są parametry brzegowe oraz uwarunkowania techniczne i szczegółowe oczekiwania Klienta. Następnie nasz dział projektowy przygotowuje koncepcję techniczną przepompowni wraz doborem urządzeń. W przypadku akceptacji przez Klienta koncepcji technicznej przedstawiana jest oferta handlowa obejmująca swoim zakresem kompletację, dostawę, montaż, rozruch i nadzór nad eksploatacją.

Flota urządzeń przeznaczonych do wynajmu – wypożyczalnia pomp

Firma Tech Pomp Serwis od 10 lat specjalizuje się w doborze, projektowaniu, dostawie, montażu, rozruchu pomp i przepompowni permanentnych i obejściowych (bypassów) do ścieków surowych. Oprócz pomp zatapialnych pracujących zarówno jako zanurzeniowe jak i suchostojące z próżniowym wspomaganiem zassania, oferujemy do sprzedaży i wynajmu agregaty pompowe spalinowe i elektryczne w różnych wersjach wykonania materiałowego z zastosowaniem pomp i napędów różnych producentów w zależności od preferencji naszych Klientów.

Zajmujemy się projektowaniem, produkcją oraz dystrybucją specjalistycznych zespołów pompowych najwyższej jakości. Realizujemy szeroki zakres usług związanych z procesami transferu, magazynowania, filtracji oraz kontroli temperatury cieczy, takich jak woda, olej, paliwa, ścieki, osady i inne substancje chemiczne. W naszej flocie urządzeń przeznaczonych do wynajmu posiadamy pompy odśrodkowe wirowe ze wspomaganiem zasysania, pompy samozasysające, pompy zatapialne oraz pompy wyporowe .

Wynajmujemy rurociągi, armaturę w tym zawory zwrotne, zawory odcinające, odpowietrzające, przepływomierze oraz aparaturę kontrolno pomiarową.

Projektujemy, budujemy i dostarczamy na rynek systemy (panele) sterowania umożliwiające automatyczną pracę urządzeń oraz zdalny podgląd parametrów technicznych pracującego systemu.

Realizujemy najbardziej złożone i wymagające projekty, bez ograniczeń w zakresie wydajności, wymaganego ciśnienia i temperatury

Rys. 9 Podstawowe segmenty działalności firmy Tech-Pomp Serwis.

Rys. 9 Podstawowe segmenty działalności firmy Tech-Pomp Serwis.

Nasze instalacje pracują w sposób w pełni zautomatyzowany, eliminując dzięki temu konieczność dedykowania dodatkowego personelu do obsługi oferowanych przez nas urządzeń i przepompowni.

Zdj. 4 Panel sterowniczy z falownikiem i wizualizacją.

Zdj. 4 Panel sterowniczy z falownikiem i wizualizacją.

Kiedy możliwe jest zaprojektowanie przepompowni lub systemu pompowego do ścieków w taki sposób, aby geometryczna wysokość zasysania nie przekraczała 5-6 metrów, bardzo efektywnym rozwiązaniem są elektryczne pompy ściekowe samozasysające lub wyposażone w próżniowy system wspomagania zassania. Zlokalizowanie pomp na poziomie terenu zapewnia służbom eksploatacyjnym bezpośredni dostęp do pomp na potrzeby prowadzenia przeglądów technicznych czy też usuwania usterek bez konieczności prowadzenia prac na wysokości czy też prac niebezpiecznych związanych z wchodzeniem ludzi do zbiorników.

Zdj. 5. Tymczasowa przepompownia zbudowana na bazie pomp zatapialnych Sulzer XFP305J-CB2 pracjących jako suchostojące wyposażona w system zasysania próżniowego.

Zdj. 5. Tymczasowa przepompownia zbudowana na bazie pomp zatapialnych Sulzer XFP305J-CB2 pracjących jako suchostojące wyposażona w system zasysania próżniowego.

W ostatnim czasie nasza firma zaprojektowała i wykonała szereg instalacji i systemów pompowych w oparciu o pompy zatapialne sucho stojące poziome z wirnikami śrubowymi ze wspomaganiem zasysania. Mamy bardzo pozytywne doświadczenia z eksploatacji tego typu systemów pompowych.

Zdj.6 Tymczasowa przepompownia ścieków zbudowana na bazie pomp zatapialnych Flyght NZ 3301 pracjących jako suchostojące wyposażona w system zasysania próżniowego.

Zdj.6 Tymczasowa przepompownia ścieków zbudowana na bazie pomp zatapialnych Flyght NZ 3301 pracjących jako suchostojące wyposażona w system zasysania próżniowego.

Pompy marki Flygt serii N oraz Gorman Rupp serii SUPER T oraz Ultra V charakteryzują się niskim ryzykiem zapychania się przy jednocześnie bardzo wysokiej sprawności hydraulicznej, przekładającej się na niskie zużycie energii w trakcie eksploatacji.

Oferujemy agregaty pompowe napędzane silnikami o mocach od 15 do 200 kW. Pozwalają na uzyskiwanie wydajności maksymalnych do 10 000 m3/h.

Każdy agregat pompowy z naszej floty urządzeń przeznaczonych do wynajmu stanowi niezależną, samodzielną jednostkę wykonaną w sposób zapewniający jej maksymalną mobilność tj możliwość łatwego i bezpiecznego transportu i składowania. Dzięki ramie z uchwytami do podnoszenia dźwigiem i  kieszeniami do transportu wózkiem widłowym oraz z funkcją sztaplowania oferowane przez nas urządzenia są idealne dla wszystkich firm zajmujących się wypożyczaniem pomp.

Agregaty pompowe elektryczne sterowane są panelami sterowniczymi z falownikami pozwalającymi na łagodny rozruch i płynne sterowanie obrotami. Panele sterowania posiadają funkcjonalność związaną z możliwością podłączenia 2 wyłączników pływakowych lub sond, umożliwiającymi automatyczną pracę w zależności od poziomu ścieków z zbiorniku. W przypadku bardziej wymagających projektów wykorzystujemy sondy hydrostatyczne sprzęgnięte ze sterownikiem PLC które po uprzednim zaprogramowaniu optymalizują pracę przepompowni.

Na życzenie Klienta udostępniamy system wizualizacji i zdalnego dostępu do parametrów technologicznych przepompowni

Istnieje możliwość wystawienia sygnałów o aktualnym stanie pracy przepompowni do obsługi instalacji przez dyspozytora obiektu.

W przypadku instalacji wymagających  uzyskania wysokich wydajności np. 2000-10000 m3/godz. skutecznym rozwiązaniem jest zastosowanie kilku agregatów pompowych z odrębnymi rurociągami ssawnymi lub wspólną linią ssawną o odpowiedniej średnicy.

Oferowane przez nas pompy mogą być przystosowane do wypompowywania wody bardzo brudnej, hydrotransportu oraz innych cieczy płynnych. Niezależnie od modelu pompy może ona być przystosowana do pracy automatycznej w bardzo trudnych warunkach.

Niektóre modele naszych pomp zatapialnych w zależności od rodzaju, wyposażone są silnik jednofazowy (nieduża moc silnika) i idealnie nadają się do opróżniania studni i basenów w warunkach domowych a inne pompy wyposażone są w silniki trójfazowe przystosowane do zasilenia przez falowniki. W zależności od rodzaju pompowanej cieczy czy to wody brudnej czy to wody czystej lub ścieków i innych substancji płynnych znajdziemy dla Ciebie najelsze rozwiązanie.