Sieci kanalizacyjne nadciśnieniowe

Tekst na podstawie opracowania Politechniki Wrocławskiej „Wybrane zagadnienia z kanalizacji I”

Budowa

Kanalizacja nadciśnieniowa, zwana potocznie ciśnieniową, składa się z:

1. Wewnętrznych instalacji kanalizacyjnych (w budynkach, obiektach),

2. Urządzeń zbiornikowo-tłocznych (typu: pneumatycznego bądź hydraulicznego),

3. Ciśnieniowych przyłączy domowych i przewodów sieci zewnętrznych,

4. Pneumatycznych stacji do płukania i przewietrzania przewodów (PSP),

5. Oczyszczalni ścieków.  

Rys. Schematy ideowe kanalizacji ciśnieniowej z urządzeniami zbiornikowo-tłocznymi typu: hydraulicznego – pompowego (po lewej) i pneumatycznego (po prawej) a) sytuacje terenowe; b) profile podłużne  

Ad.1 Wewnętrzne instalacje kanalizacyjne budowane są analogicznie jak w przypadku konwencjonalnej kanalizacji grawitacyjnej (piony i poziomy, podłączenia instalacji: wpusty podłogowe, natryski, wanny, w-c, umywalki, zlewozmywaki, …).

Elementem dodatkowym jest czasami osobny przewód wentylacyjny, wyprowadzony ponad połać dachową, służący do na- i odpowietrzania urządzenia zbiornikowo-tłocznego zlokalizowanego np. w piwnicy  

Ad 2. Urządzenia zbiornikowo-tłoczne pełnią funkcję małych pompowni ścieków, co umożliwia ich stosowanie w pojedynczych obiektach – np. budynkach jednorodzinnych. Produkowane obecnie zblokowane urządzenia zbiornikowo-tłoczne mają rozmaite

rozwiązania konstrukcyjne, spośród których można wyróżnić dwa zasadnicze typy:
pneumatyczne – oparte na zasadzie wytłaczania ścieków sprężonym powietrzem z ciśnieniowego zbiornika zamkniętego – najwcześniej wprowadzone do użytku w Europie zachodniej (w latach 70-tych XX wieku);

Rys. Urządzenie pneumatyczne do przetłaczania ścieków zastosowane w kanalizacji Olsztyna.

hydrauliczne (pompowe) – wyposażone w pompę śrubową, sprzęgniętą wspólnym wałem z rozdrabniarką, umieszczone w zbiorniku bezciśnieniowym – zastosowane po raz pierwszy w USA (w latach 80-tych XX wieku).

Niezależnie od konstrukcji, urządzenia zbiornikowo-tłoczne umieszcza się poniżej wylotu kanału z wewnętrznych instalacji dla umożliwienia ich grawitacyjnego napełniania się. Mogą być instalowane zarówno w piwnicach budynków, jak i na zewnątrz obiektów. Urządzenia te działają okresowo, a czynnikiem sterującym jest poziom ścieków w zbiorniku wyrównawczym  

Rys. Schemat urządzenia zbiornikowo-tłocznego typu hydraulicznego

– z pompą śrubową sprzęgniętą z rozdrabniarką (FAREL GP210)  

Małe pompownie ścieków – budowane według klasycznych schematów – wyposażone są w pompy zatopione w ściekach o konstrukcji odpornej na zapychanie się (wirniki odpowiedniego kształtu, kraty bądź kosze na zanieczyszczenia na dopływie) bądź też pompy wyposażone w rozdrabniarki (maceratory). Ostatnio coraz częściej wykonywane sa przydomowe tłocznie ścieków z ppmpa zamontowana na mokro z czujnikiem poziomu. 

Studnie zbiorcze pompowni czy też tłoczni ścieków powinny mieć odpowiednią objętość retencyjną:
użytkową (Vu) do sterowania pracą pomp – cykle włączeń i wyłączeń,
buforową (Vb) na wypadek zaniku zasilania elektrycznego czy awarii pomp.

Wg wytycznych ATV A-116 pojemność buforowa wynosić powinna co najmniej 30 dm3 na dobę i mieszkańca.  

Rys. Po lewej – graficzne przedstawienie wymaganej pojemności w przepompowni ścieków.

Rys. Przykładowa przepompownia ścieków fekalnych.

W obiektach pompowni wymagana jest sygnalizacja awarii: akustyczna i optyczna – z powiadomieniem służb eksploatacyjnych. Zawory zwrotne – jako klapy zwrotne lub kulowe zawory zwrotne lokalizować się powinno na pionowych przewodach tłocznych – większa pewność działania.  

Ad 3. Ciśnieniowe przyłącza domowe i przewody sieci zewnętrznych
Zasadą jest prowadzenie przewodów ciśnieniowych poniżej granicy przemarzania gruntów, z zapewnieniem możliwości ich odwodnienia i odpowietrzenia. Uzbrojenie sieci stanowią:
zawory zwrotne i odcinające – na przyłączach domowych,
zasuwy działowe, odwodnienia i odpowietrzenia w węzłach sieci zewnętrznej,
rewizje do płukania sieci – umieszczone na końcówkach sieci i na trasie przewodów w odległościach do 300 m.

Sieci kanalizacyjne systemu ciśnieniowego są zawsze rozgałęźne. Na schematach upodobniają się często do układów „obwodowych – pierścieniowych” – umożliwiając jedynie okresową zmianę kierunku przepływu ścieków. Takie pseudo „pierścieniowe” układy zwiększają niezawodność działania systemu. Zmiany kierunku przepływu ścieków w przewodach odbywają się okresowo w punktach węzłowych, poprzez zamykanie i otwieranie odpowiednich zasuw działowych. Tak więc z

pozoru sieć „pierścieniowa” jest tutaj nadal siecią rozgałęźną – sterowaną. Z dotychczasowych doświadczeń w zakresie projektowania, budowy i eksploatacji kanalizacji ciśnieniowej wynika, że kanalizacja niskiego ciśnienia – do 2,5 Bara (0,25 MPa

czyli ok. 25 m H2O) zasilana przez pompy zanurzone w ściekach jest tańsza, od kanalizacji wysokiego ciśnienia – do 4 Barów (ok. 40 m H2O) zasilanej przez urządzenia pneumatyczne, zarówno ze względu na koszt samych urządzeń jak i na zużycie energii.  

Z dotychczasowych doświadczeń w zakresie projektowania, budowy i eksploatacji kanalizacji ciśnieniowej wynika, że kanalizacja niskiego ciśnienia – do 2,5 Bara (0,25 MPa czyli ok. 25 m H2O) zasilana przez pompy zanurzone w ściekach jest tańsza, od kanalizacji wysokiego ciśnienia – do 4 Barów (ok. 40 m H2O) zasilanej przez urządzenia pneumatyczne, zarówno ze względu na koszt samych urządzeń jak i na zużycie energii. Zewnętrzne przewody kanalizacji ciśnieniowej buduje się zwykle z ciśnieniowych rur tworzywowych (tj. podobnie jak przewodów wodociągowych): PCV-U – o ciśnieniu nominalnym do 16 Barów (PN16), PE-HD – do 10 Barów (PN10), GPR (żywice poliestrowe wzmacniane włóknem szklanym) – do 6 Barów (PN6),

projektowanych na żywotność ok. 50 lat eksploatacji. Jednakże, ze względu na podwyższoną temperaturę ścieków – do +35ºC, w stosunku do wody +20ºC, najczęściej stosuje się armaturę i rurociągi tworzywowe (z PCV-U lub PE-HD) o ciśnieniu nominalnym PN10 – przy wymaganym obniżonym ciśnieniu działania – do 6 Barów (PN6).  

 Średnice nominalne ciśnieniowych przyłączy domowych – z pompowni do sieci zewnętrznych należy przyjmować:   Ø80 mm (Qmin = 4,0 dm3/s) dla pomp bez rozdrabniarek ścieków,  Ø65 mm (Qmin = 2,5 dm3/s) dla pomp z rozdrabniarkami.
Gwarantuje to samooczyszczanie się – płukanie przewodów tłocznych pomp (υ ≥ 0,7 m/s).
Średnice nominalne przewodów ulicznych – najczęściej nie mniejsze niż Ø100 mm, tylko wyjątkowo Ø80 mm – na końcówkach sieci rozgałęźnych (maksymalnie do 300 m), gdyż mniejsze przekroje są podatne na zapychanie się. Hydranty płuczące z zasuwami odcinającymi rozmieszcza się w węzłach sieci i na odcinkach o długości do 300 m.
 

Ad. 4. Pneumatyczne stacje płuczące (PSP).

Doświadczenia eksploatacyjne wskazują na celowość instalowania na końcówkach sieci (bądź w tzw. węzłach newralgicznych) urządzeń płuczących – zwykle przedmuchujących sieć sprężonym powietrzem – kilka razy w ciągu doby (szczególnie w godzinach nocnych – przy małych strumieniach przepływu ścieków). Przedmuchiwanie, które trwa zwykle od 5 do 10 minut, poza tym, że usuwa odłożone

osady oraz skraca czas przebywania ścieków w sieci, natlenia je i usuwa H2S i siarczki.

PSP wyposażone są w sprężarki (kompresory) ze zbiornikami powietrza. Lokalizuje się je

pod ziemią bądź w budynkach wolnostojących.  

Dopuszczalna wartość imisji hałasu wynosi 36 dB – dla terenów mieszkaniowych w UE.