Kanalizacja ciśnieniowa

Wstąpienie do Unii Europejskiej obliguje Polskę dostosowanie w dziedzinie ochrony środowiska do jej wymogów. Do roku 2020 Polska zobowiązała się osiągnąć zachodnioeuropejskie standardy również w zakresie odprowadzania i oczyszczania ścieków. Przy wsparciu finansowym Unii ma powstać ponad tysiąc nowych oczyszczalni oraz kilkaset systemów kanalizacyjnych. Szczególną uwagę należałoby poświęcić terenom wiejskim, które skanalizowane jest tylko w kilku procentach. Tak nikła sieć kanalizacyjna na tych obszarach wynika nie tylko z niedoinwestowania, ale również z trudności w projektowaniu kanalizacji na terenach o rzadkiej zabudowie. Ten właśnie aspekt sprawia, że w wielu wypadkach nie można zastosować najtańszej w eksploatacji kanalizacji grawitacyjnej. Często nakładają się też inne problemy takie jak: mała ilość ścieków, wysoki poziom wody gruntowej, niekorzystne ukształtowanie terenu czy brak możliwości prowadzenia rurociągów bez większej ilości załamań. Utrudnia to również zastosowanie systemów mieszanych - tłoczno-grawitacyjnych. Na terenach gdzie występują tego typu kłopoty często jedyną metodą odprowadzenia ścieków jest tzw. kanalizacja ciśnieniowa, gdzie każdy jeden dom lub grupa domów podłączana jest do jednej pompowni pracującej wraz z innymi pompowniami na jeden wspólny rurociąg tłoczny. System ten wykazuje wiele zalet w stosunku do wcześniej wymienionych. Jest przede wszystkim nawet o 40% tańszy, licząc wszystkie koszty inwestycyjne. Nakłada się na to kilka aspektów. Podstawową sprawą jest układanie rurociągów tuż poniżej poziomu przemarzania gruntu. Wiążą się z tym płytsze i węższe wykopy, a inaczej mówiąc - tańsze i szybsze w wykonaniu. Ze względu na zastosowanie pomp z rozdrabniaczami używane są tu przewody o znacznie mniejszych przekrojach. System tego typu jest całkowicie ekologiczny tzn. ścieki wtłaczane są i transportowane w systemie zamkniętym do oczyszczalni. Nie ma niebezpieczeństw wylania po drodze, fetoru, stref sanitarnych itd. Dlatego często znajduje on zastosowanie na terenach, gdzie katastrofa ekologiczna byłaby szczególnie dotkliwa np. w parkach narodowych lub terenach wypoczynkowych. Porównując system ciśnieniowy z grawitacyjno-tłocznym wypada również wspomnieć o aspekcie pewności pracy systemu. W systemie ciśnieniowym awaria jednej pompowni nie powoduje zablokowania całego systemu. Dzięki wymienionym zaletom systemy ciśnieniowe cieszą się coraz większym zaufaniem. Oczywiście podobnie jak przy innych metodach odprowadzania ścieków, również przy kanalizacji ciśnieniowej do jej poprawnego funkcjonowania konieczne jest zachowanie kilku reguł obejmujących cały proces inwestycyjno eksploatacyjny.

W skrócie można podzielić je na trzy grupy obejmujące:

1. projektowanie
2. dobór urządzeń
3. eksploatację

Problemy przy projektowaniu tego typu systemów wynikają głównie z braku fachowej literatury dostępnej na rynku. Istnieją wprawdzie tłumaczenia norm niemieckich, były one jednak opracowane wiele lat temu i powinny być poszerzone o doświadczenia zebrane w tym okresie. Drugi problem wynika z faktu, że mamy do czynienia z układem dynamicznym, któremu z jednej strony musimy zapewnić tzw. bezpieczeństwo hydrauliczne (tzn. zabezpieczyć system przed dławieniem wzajemnym pomp), z drugiej jednak strony osiągnąć w tym systemie odpowiednią prędkość przepływu oraz wymianę zładu. Wiele projektów wykonanych w Polsce zostało opartych tylko na bezpieczeństwie hydraulicznym polegającym na przewymiarowaniu układu, w wyniku czego pracują one niepoprawnie. Głównymi problemami eksploatacyjnymi są: powstawanie korków w rurociągach oraz mocna sedymentacja ścieków, które zbyt długo transportowane są do oczyszczalni co powoduje ich zagniwanie. Dla pewności pracy systemu ważne są również dobrane urządzenia. Głównym komponentem kanalizacji ciśnieniowej są przydomowe pompownie ścieków złożone z 3 podstawowych elementów tj. sterowania, pompy oraz zbiornika.

Sterowanie pompowni pracującej w kanalizacji ciśnieniowej powinno odpowiadać nie tylko za włączenie i wyłączenie pompy oraz jej odpowiednie zabezpieczenie. Powinno również odpowiednio wpływać na pracę całego systemu np. przez rozpoznawanie stanu dławienia się wzajemnego pomp. Ważną funkcją jest także zabezpieczenie układu przed jednoczesnym włączeniem się wszystkich pomp po dłuższym zaniku napięcia. Podstawowym problemem wypływającym przy eksploatacji jest odczyt poziomu ścieków w pompowni. W tańszych typach sterowań do tego celu używa się pływaków lub sond konduktometrycznych. Pierwsze z nich w małych zbiornikach pompowni przydomowych często ulegają podwieszaniu, natomiast drugie zarastają tłuszczem. Znacznie lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie dzwonu otwartego połączonego przewodem pneumatycznym z szafą sterującą. Podstawa dzwonu jest otwarta. Rosnący poziom ścieków w zbiorniku powoduje sprężenie powietrza, które znajduje się w dzwonie. Sygnał pneumatyczny jest przekształcony w szafie sterującej na sygnał elektryczny. Dodatkowe zastosowanie tzw. zwłoki czasowej wyłączenia pompy umożliwiającej całkowite wynurzenie dzwonu zabezpiecza układ przed zarastaniem.

Ważnym elementem pompowni jest oczywiście pompa, a dokładnie mówiąc zastosowane urządzenie rozdrabniające. Większość konstrukcji oparta jest w tym wypadku na zasadzie "młynka do mięsa". Urządzenie tego typu składa się z sita i rozdrabniacza zabudowanego na wale pompy. Tego typu konstrukcje działają na zasadzie rozrywania. Zabudowa na wale pompy prowadzi często do nawijania się elementów grubo włóknistych i blokowania pompy. Moment silnika nie jest w tym wypadku optymalnie wykorzystany.

O wiele bardziej korzystnym rozwiązaniem jest zastosowanie urządzenia tnącego składającego się z kosza osłaniającego, stanowiącego równocześnie przeciwostrze dla trzech noży nacinających asymetrycznie np. przy pompach prod. WILO. Noże tnące zbudowane są na wirniku pompy. Duży obwód zabudowy zabezpiecza przed nawijaniem się elementów długowłóknistych. Asymetryczne nacinanie pozwala na lepsze wykorzystanie momentu, jaki daje nam do dyspozycji silnik. Zwiększenie przekroju cięcia w kierunku pompy wywołuje efekt "wciągania" pociętych elementów do pompy.

Również zbiornik pompowni przydomowej musi posiadać kilka ważnych z punktu widzenia eksploatacji szczegółów. Ważnym elementem jest dno zbiornika - najlepsze jest półkuliste. Wówczas wszystkie "grube elementy" wpływające do pompowni wpadają bezpośrednio pod pompę. Minimalizujemy w ten sposób niebezpieczeństwo zarastania. Objętość martwa zbiornika tzn. ta część ścieków, która zostaje w pompowni po cyklu pompowania powinna być jak najmniejsza. Zbiornik powinien przez 1-2 dni odbierać ścieki mimo awarii systemu. Niebagatelne znaczenie ma również zastosowana armatura. Jako zawór odcinający powinno stosować się zasuwy z miękkim klinem pokryte NBR. Ważne jest aby zawór zwrotny posiadał dopuszczenie do zastosowania w ściekach.

Na żywotność systemu wpływa również eksploatacja. Przynajmniej raz do roku pompownie powinny być czyszczone, a raz na 2-3 lata sprawdzany stan oleju w komorze uszczelnień.

Reasumując - kanalizacja ciśnieniowa jest dobrym rozwiązaniem na terenach, gdzie zastosowanie systemów tradycyjnych jest niemożliwe lub zbyt kosztowne. Podejmując decyzję o jej użyciu trzeba zwrócić uwagę na właściwe zwymiarowanie systemu, parametry techniczne pompowni oraz przeglądy eksploatacyjne. Systemy ciśnieniowe dobrze zaprojektowane, wykonane na sprawdzonych materiałach i należycie eksploatowane będą pracowały bezawaryjnie przez długie lata.

Janusz Gnadczyński