HTG Pneumatyczny transport ścieków i fekalii System GULLIVER hoelschertechnicgorator
Dlaczego tłocznia GULLIVER? Przystąpienie Polski do Unii Europejskiej spowodowało spływ środków finansowych między innymi na rozbudowę i modernizację infrastruktury wodno-ściekowej. Postępująca rozbudowa sieci kanalizacji sanitarnej powoduje, że do oczyszczalni podłączane są najbardziej odległe tereny, z których ilość ścieków jest stosunkowo niewielka. Konsekwencją tego jest bardzo długi czas zatrzymania ścieków w systemie kanalizacji ciśnieniowej, co powoduje zagniwanie ścieków oraz powstawanie nieprzyjemnych zapachów. Ponadto ścieki zagnite utrudniają procesy oczyszczania. Rozwiązaniem tego problemu jest możliwość zastosowania systemu GULLIVER. Jego działanie polega na pneumatycznym transporcie ścieków, który jednocześnie powoduje napowietrzenie ścieków znajdujących się w kanale ciśnieniowym. Porównanie pneumatyki do konwencjonalnych pompowni hydraulicznych Pneumatyczny transport ścieków jest alternatywą dla pomp hydraulicznych. Przy konwencjonalnych pompowniach zakłada się wyższą wydajność i w porównaniu z systemem pneumatycznym (przy tych samych parametrach eksploatacyjnych systemu) występują następujące utrudnienia: 1. Najwyższe punkty rurociągu muszą być odpowietrzane w celu redukcji ciśnienia wywołanego przez pęcherz powietrza nagromadzonego w systemie. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie mniejszych napędów pomp. 2. W celu utrzymania odpowiedniej prędkości przepływu, pompa hydrauliczna musi mieć odpowiednio wysoką wydajność, co zwiększa straty na rozruch (czas pracy pompy skraca się jednak znacznie). 3. W długich przewodach ciśnieniowych powstaje niebezpieczeństwo uderzeń hydraulicznych. Efektem może być uszkodzenie przewodu tłocznego. 4. W przypadku długich rurociagów jedynie przedymensjonowane pompy są w stanie przetłoczyć całość zawartości przewodu w takim czasie, aby nie następowało ich zagniwanie. W przypadku pneumatycznych stacji tłoczenia w systemie GULLIVER jest to bez znaczenia, gdyż poprzez transport powietrzem ścieki nasycają się tlenem. 5. Gdy napływające ilości ścieku są małe, maksymalny dopuszczalny czas przebywania ścieków w długich przewodach zostaje przekroczony. 6. Pompy zatapialne, to techniczne urządzenia pracujące w ekstremalnie trudnych warunkach. Wymagają one intensywnej konserwacji. W przypadku dużych pomp, koszty tego są ogromne. Z tytułu odmiennej zasady funkcjonowania oba porównywane systemy mają swoje klasyczne rejony zastosowania. Pneumatyczny system transportu ścieków GULLIVER powinien być postrzegany jako znakomite uzupełnienie konwencjonalnych metod przesyłu. 2
System pneumatycznego transportu GULLIVER Krótko o historii systemu GULLIVER Z notatek niemieckiego lekarza Dr. Th. Weyl (Docenta Wydziału Higieny wyższej Królewskiej Szkoły technicznej w Berlinie- Charlotenburg) wynika, że już w 1900 roku w Paryżu stosowano systemy ssąco-tłoczne do odprowadzania ścieków komunalnych. Wzorując się na tych doświadczeniach już w 1912 r firma hoelscher opracowała własny system - System GULLIVER. W latach 20-tych pierwsze instalacje w systemie GULLIVER były produkowane na potrzeby berlińskiego metra. Niektóre z tych urzadzeń funkcjonują do dzisiaj. Jest to dowodem, że ta tak dalece wypróbowana technika z punktu widzenia niezawodności i ekonomii eksploatacji jest nie do prześcignięcia. Dzięki stale wdrażanym innowacjom i nieustającym wysiłkom ulepszania technologii, system GULLIVER jest zawsze na najwyższym poziomie obowiązującego stanu techniki. Zastosowanie systemu GULLIVER Pneumatyczna stacja pompowania ścieków znajduje przede wszystkim tam zastosowanie, gdzie obawiać się można, że nadmiernie długo przebywające w przewodzie ścieki zaczynają zagniwać. Pneumatyczna stacja zapewnia przy każdorazowym tłoczeniu nasycenie ścieku tlenem (ok. 5-7 mg/l). Dzięki temu ścieki w rurze pozostają napowietrzone. Dodatkowo istnieje możliwość opróżnienia przewodu ciśnieniowego, na całej długości, raz dziennie. Generalnie zapobiega to skutecznie sedymentacji, tworzeniu się błony anaerobowej i uwalnianiu siarkowodoru, co skutecznie chroni dalej idące przewody i studzienki przed korozją. Podstawowe zalety systemu GULLIVER Dzięki opróżnianiu przewodu brak zagniwania ścieków brak możliwości zapchania przewodu prosta i trwała konstrukcja łatwy montaż bezawaryjność i brak konieczności konserwacji. pneumatyczna stacja hoelscher, rocznik 1935, w budynku rządowym w Monachium (w roku 2000 jeszcze w eksploatacji 3
To co szczególnie wyróżnia system GULLIVER Na powyższym zdjęciu widoczne sa dwa zbiorniki ciśnieniowe, robocze i przyłączone do nich kompresory, których wydajność i ilość jest ustalana przez naszych inżynierów w oparciu o indywidualne zapotrzebowanie klienta. Zewnętrznie tłocznia pneumatyczna nie różni sie zbytnio od wielu innych. Stad można zadać sobie pytanie, na czym polega szczególność systemu GULLIVER. Ale jak to często bywa, istota innowacji ukryta jest w szczegółach. Następujące szczegóły tych inowacji mówią za siebie! 1. Dzięki specyficznym dla hoelschertechnik króćcom praktycznie unika się tworzenia osadów w ciśnieniowych zbiornikach tłocznych. Zapewnia to bezproblemowe transportowanie cieczy o dużej gęstości bez niebezpieczeństwa zapchania. 4 2. W oparciu o precyzyjne wyliczenia (podstawą są: przepływ, średnica rury, profil hydrauliczny przewodu oraz charakterystyka kompresora) jest możliwe, na długich dystansach, przy trudnych warunkach przebiegu rurociagu, transportowanie w środowisku aerobowym, nawet najmniejszej ilości ścieków 3. W przeciwieństwie do konwencjonalnych pomp, nie ma żadnych ruchomych i wirujacych elementów w strumieniu transportowanych ścieków. To wydłuża znacznie żywotność urządzenia i obniża w zasadniczy sposób koszty konserwacji. 4. Transport ścieków odbywa się bez potrzeby ich rozdrabniania. Pozwala to uniknąć tworzenia szlamu i zamulania sieci kanalizacyjnej. Przykład: Cisnienie robocze pompy hydraulicznej zaprojektowane jest na 3 bary. W przypadku zapychania się przewodu gromadzącymi się w nim zawiesinami, pompa jest w stanie osiągnąć maksymalne ciśnienie 4 barów w celu przepchnięcia zatoru. Pneumatyczna stacja ma możliwość wytwożenia ciśnienia do (standardowo) 10 barów. Zapewnia to znacznie wyższe prawdopodobieństwo wyeliminowania tego rodzaju zatorów. 5. Czujnik wypełnienia zbiornika gwarantuje, że tłoczenie odbywa się wyłącznie po całkowitym wypełnieniu zbiornika ściekiem. Unika się tłoczenia niepełnych zbiorników co gwarantuje efektywne korzystanie z energii. 6. Kombinacja czujnika napełnienia z pomiarem ilości tłoczeń pozwala precyzyjnie ustalić ilość przetransportowanych ścieków z dokładnością do 5% przepływu. 7. Zastosowanie opracowanego przez nas specjalnego tłumika, pozwala ograniczyć poziom hałasu w komorze rozprężenia do poziomu, pozwalającemu na lokalizacje tłoczni GULLIVER w bezpośrednim sąsiedztwie siedlisk ludzkich, które z nich korzystają. 8. Kompresory zapewniają dużą rezerwę ciśnienia, podczas gdy klasyczne pompy, w przypadku tworzenia się zatoru, ograniczone są swoją charakterystyką. 9. Stosowane zasuwy o zwartej, prostej konstrukcji zapewniają pełną przepustowość rury oraz nie zabierają cennej przestrzeni. Ich umiejscowienie umożliwia łatwy montaż i demontaż oraz konserwację.
Zalety systemu GULLIVER Oto zalety wyróżniające pneumatyczne tłocznie systemu GULLIVER : Dopasowany do napływu proces transportu nawet bardzo gęstych cieczy brak wirujących elementów zanurzonych w agresywnych ściekach proste i wygodne zabiegi konserwacyjne w suchych pomieszczeniach zawory o przepustowości równej średnicy rury możliwe pełne opróżnienie przewodu ciśnieniowego zapobieganie powstawaniu osadów w przewodzie możliwe pełne opróżnienie studzienki zlewnej i zbiorników ciśnieniowych brak przykrych zapachów i gazów wybuchowych brak potrzeby instalacji zaworów odpowietrzających przewód możliwość prowadzenia rurociagu równolegle do powierzchni terenu na głębokości bezpiecznej od przemarzania brak uderzeń hydraulicznych brak obciążania biologii oczyszczalni scieków zagniwającymi ściekami. 5
Zasada działania pneumatycznej Programowalny panel sterowania (SPS) kontroluje proces tłoczenia stacji GULLIVER. Proces ten dzieli się na dwa etapy: etap napełniania i etap tłoczenia. Proces napełniania Przewodem ze studzienki zlewnej, ścieki spływają grawitacyjnie do zbiornika tłocznego. Podczas napełniania zbiornika, pneumatycznie sterowana zasuwa, pozostaje otwarta a zawór zwrotny w przewodzie ciśnieniowym zamknięty. Jednoczesnie zawór membranowy, idącego do tłumika przewodu odpowietrzenia, otwiera się aby powietrze ze zbiornika ciśnieniowego, mogło z niego uchodzić. Dopływ powietrza z kompresora pozostaje zamknięty. Po wypełnieniu zbiornika, czujnik wypełnienia daje sygnał do rozpoczęcia procesu tłoczenia. Proces tłoczenia Znajdująca się na dopływie do zbiornika zasuwa pneumatyczna zamyka się. Membranowy zawór pneumatyczny odpowietrzający zamyka się, a zawór tłoczenia otwierając się, doprowadza do zbiornika tłocznego powietrze z kompresora. W efekcie ścieki zostają wypchnięte sprężonym powietrzem ze zbiornika i wtłoczone do przewodu ciśnieniowego. Czas trwania tłoczenia regulowany jest zegarem. Po upływie wyliczonego czasu kończy się proces tłoczenia, zbiornik ciśnieniowy jest rozprężany poprzez otwarcie zaworu odpowietrzającego i ponownie zaczyna się proces napełniania. Standardowe instalacje tandemowe składają się z dwóch zbiorników. To umożliwia transport ścieków z jednego zbiornika podczas gdy drugi jest napełniany. Dla zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji stosuje się dwa lub czasem nawet trzy kompresory. W okresie normalnego napływu tłoczy tylko jeden kompresor (zamiennie), oszczędzając energię. W okresie maksymalnego napływu włącza się drugi kompresor tłocząc powietrze do tego samego zbiornika. Częstotliwość tłoczenia zwiększa się. Kompresory są dymensjonowane w taki sposób, aby jeden kompresor 6
stacji tłocznej systemu GULLIVER tłoczył z wydajnością 70% maksymalnego spływu ścieków. Dzięki temu zachowane jest bezpieczeństwo pracy układu w przypadku awarii jednego z kompresorów. W przypadku większych instalacji istnieje możliwość tłoczenia ścieków przy użyciu trzech lub większej ilości kompresorów. Ta konstelacja robocza jest wtedy stosowana, gdy różnica między normalnym a maksymalnym napływem ścieków jest bardzo duża, lub gdy trzy mniejsze kompresory są tańsze niż dwa duże. W czasie normalnego napływu ścieków działa tylko jeden kompresor. Drugi kompresor włącza się wtedy, gdy w studzience zlewnej zaczynają spiętrzać się ścieki. Zużycie energii pozostaje jednak mniejsze. Trzeci kompresor służy najczęściej jako rezerwa. Wyposażenie dodatkowe: Panel dotykowy, np. TP 170 B (dostępny na życzenie) Przy wyliczeniu ciśnienia pracy układu tłocznego wychodzi się z założenia, że na całej długości przewodu nie ma żadnych zaworów odpowietrzających. Zakłada się trzy różne warianty pracy układu. A. W pełni odpowietrzony przewód (warunki hadrauliczne takie same jak w przypadku zwykłej pompy). Dla wyliczenia potrzebnego ciśnienia pracy zakłada się, że przewód jest w całości wypełniony ściekiem. Pneumatyczna tłocznia wtłacza ścieki do przewodu przy niewielkiej ilości tworzących się pęcherzykach gazu. Zawartość całego przewodu tworzy słup wody. Takie założenie generuje wyliczenie najniższego potrzebnego ciśnienia. B. Nieodpowietrzony przewód Wychodzi się z założenia, że przewód przed rozpoczęciem tłoczenia jest w całości wypełniony powietrzem i podczas tłoczenia, odpowiednio do przebiegu przewodu, ustanawia się sekwencja odcinków cieczy i przestrzeni z powietrzem. Na początku ściekiem wypełnia się pierwszy odcinek wznoszący przewodu. Z wzniesieniem ściek spływa pod powietrzem (powolny spływ). W najniższym punkcie gromadząca się woda zamyka przewód korkiem tak, że powietrze nie może przedostać się dalej. Poziom ścieku w syfonie powoli podnosi się wzmagając nacisk na powstałą poduszkę powietrzną. Dzięki temu, że powietrze jest sprężalne poziom lustra ścieku na odcinku opadajacym podnosi się. Taka sytuacja powtarza się na całej długości przewodu gdzie powstają syfony. Taka metoda liczenia wyłania średnią wartość koniecznego ciśnienia. C. Odpowietrzony przewód Pneumatyczny transport ścieków ma tę zaletę, że kompresory są używane nie tylko jako urządzenia tłoczne, ale też do pełnego wypróżnienia przewodu ciśnieniowego (wydmuchanie) lub do przerywanego intensywnego dodmuchiwania (częściowego opróżnienia) w okresach małego napływu ścieków. Za typowy sposób działania uważa się, że po każdym wypchnięciu ścieków ze zbiornika wtłacza się pewną ilość powietrza do przewodu ciśnieniowego. W punkcie C wybrano Standardowy panel sterowania OP 7/HMI następujące parametry eksploatacyjne: Ilość wtłaczanego powietrza powinna być tak duża, aby wszystkie syfony przewodu zostały wypełnione powietrzem. Taka metoda liczenia wyłania najwyższe konieczne ciśnienie tłoczenia. Odpowiednie ciśnienie tłoczenia znajduje się z pewnością pomiędzy A i C. Metoda B jest zatem dobrym przybliżeniem do warunków realnych, nie daje jednak pewności gdy nie zakłada się wysokich wartości strat współczynnika tarcia. Dla dokładnego wyliczenia ciśnienia transportu ścieków potrzebne są następujące dane charakterystyki systemu: Ilość ścieków i rzędne wysokości na odcinku przebiegu przewodu ciśnieniowego, najlepiej w formie profilu hadraulicznego, o ile taki istnieje. W obliczeniach mogą być uwzględnione dodatkowe podłączenia do przewodu ciśnieniowego. 7
Pneumatyczny system pompowania ścieków GULLIVER Instalacja jednozbiornikowa o zwartej konfiguracji 8 Zastosowanie przy małej ilości miejsca i nieregularnym napływie ścieków Q<3 m 3 /h
Pneumatyczny system pompowania ścieków GULLIVER Instalacja dwuzbiornikowa o zwartej konfiguracji Oszczędność miejsca przez ulokowanie kompresorów nad zbiornikami 9
Pneumatyczny system pompowania ścieków GULLIVER Instalacja dwuzbiornikowa ze specjalnym, nisko leżącym dopływem W przypadku glęboko usytuowanych dopływów do studzienki zbiorczej istnieje moźlwość wykonania instalacji dwu- lub kilku pietrowej ewentualnie też w wykonaniu z budynkiem nadziemnym 10
Pneumatyczny system pompowania ścieków GULLIVER Na specjalne zamówienie Jeśli topografia terenu nie pozwala na grawitacyjny dopływ ścieków, zbiorniki moga być napełniane konwencjonalną pompą lub za pomocą systemu próżniowego zasysania ścieków. Niniejsza broszura pokazuje tylko niewielką część z naszego asortymentu produkcyjnego. INFORMACJA: Tekst ulotki dostępny również na stronie: www.emi-ustron.pl Pozostałe produkty z naszego programu: GORATOR (urządzenia homogenizujące) GULLIVER (pneumatyczny transport ścieków) Pompy zatapialne ściekowe Systemy filtracjii mechanicznej Układy teletransmisji Klarfix recycling betonu 11
Dane adresowe hoelschertechnicgorator GmbH & Co KG Venneweg 28, D-48712 Gescher Telefon: 0 25 42/9 16-0 Telefax: 0 25 42/9 16-180 E-mail: info@hoelschertechnic.de Internet: www.hoelschertechnic.de Niederlassung Berlin: Köpenicker Straße 187/188 D-10997 Berlin (Kreuzberg) Telefon: 0 30/6 11 20 51 Telefax: 0 30/6 11 20 91 Techn. Büro München: Alpenstraße 12 D-81541 München Telefon: 0 89/6 91 37 15 Telefax: 0 89/6 91 38 27 Przedstawiciel w Polsce: EMI sp. z o.o. ul. Ogrodowa 26 43-450 Ustroń tel: +48 33 854 33 36 +48 33 854 44 18 www.emi-ustron.pl