Specyfika warunków pracy pomp

Pompy służą zasadniczo do transportu cieczy, zaś w oczyszczalniach transportują również ciała stałe, zawie­rające zarówno części mineralne, jak i organiczne. Transpor­tują też znaczące ilości różnorodnych gazów, rozpuszczo­nych w cieczy bądź wydzielonych. Są to również gazy pal­ne. Z tych też względów ścieki są dość kłopotliwym me­dium.

Jakkolwiek konstrukcja pomp ściekowych nie różni się zasadniczo od ich odpowiedników pracujących w syste­mach wodociągowych, jednak transport ścieków wymaga nieco innych, specyficznych rozwiązań. Zmiany konstrukcyj­ne dotyczą układu przepływowego, w szczególności wirni­ków pomp wirowych. Powinny być one odporne na bloko­wanie przez różnorodne zanieczyszczenia. W konstrukcji pomp ściekowych ważnym jest też ukształtowanie po­wierzchni kadłuba pompy. Powinno być ta­kie, aby pozwalało na maksymalne ograni­czenie osadzania się zanieczyszczeń oraz by ułatwiało zmywanie powierzchni przez przepływające ścieki.

Trudne warunki pracy sprawiają, że tzw. czas życia pomp ściekowych jest zde­cydowanie krótszy niż pomp wodociągo­wych, często nawet o połowę. Zależnie od przeznaczenia i warunków pracy maksy­malny czas pracy pomp ściekowych to kil­ka, kilkanaście lat, choć znane mi są przy­padki, gdzie pompy trzeba było wy mieniąc lub remontować już po tygodniu pracy.

 

Zanieczyszczenia

W wirowych pompach ściekowych wielołopatkowe wirniki zamknięte o wyższej sprawności mogą być stosowane tylko tam, gdzie ścieki zostały pozbawione więk­szych zanieczyszczeń. Stosuje je się więc tam, gdzie ścieki pozbawione zostały czę­ści stałych na sitach, w osadnikach lub w separatorach tłoczni ścieków. Wirniki te są szczególnie podatne na zanieczyszcze­nia włókniste. Pompy wielołopatkowe wy­posażane mogą być w rozdrabniarki lub noże tnące. Jest to dobre rozwiązanie dla rozdrobnienia zanieczyszczeń włókni­stych, natomiast części metalowe i mine­ralne powodują szybkie niszczenie roz­drabniarki. Jako że nie jesteśmy w stanie przewidywać składu ścieków, stosowanie rozdrabniarek jest bardzo ograniczone.

 

Schemat oczyszczalni ścieków

Celem artykułu jest pokazanie różnorodnych zastosowań pomp w oczyszczalniach ścieków. Opracowanie oparto na wynikach ankiety oraz informacjach i doświadczeniach wła­snych.

Na przygotowaną przez czasopismo „Pompy Pompow­nie" ankietę [1] odpowiedziało kilkanaście przedsiębiorstw zajmujących się eksploatacją oczyszczalni ścieków w du­żych ośrodkach miejskich. Wydajności analizowanych oczyszczalni to od 24 do 200 tyś. m3/d. Ankiety były niewąt­pliwie cennym źródłem informacji. Analizując ich wyniki oraz zamieszczone uwagi, z uznaniem odnieść się trzeba do kompetencji pracowników zajmujących się eksploatacją pomp w tych przedsiębiorstwach.

Poniżej na ogólnym schemacie (rys. 1) pokazano klasyczną oczyszczalnię ścieków z częścią mechaniczną, biologiczną i chemiczną. Widać trzynaście różnego rodzaju pomp, choć w pewnych przypadkach może to nie wyczerpywać możli­wych zastosowań.

Kierując się przeznaczeniem, pompownie w oczyszczal­niach ścieków dzielić można na cztery podstawowe grupy:

•  centralne, lokalizowane na doptywie ścieków, przed oczyszczalnią w celu spłycenia jej obiektów i ewentual­nie zapewnienia grawitacyjnego przepływu ścieków,

• recyrkulacyjne, zapewniające wymaganą przez proces technologiczny cyrkulację ścieków i osadów między urządzeniami,

• osadowe, zapewniające transport osadów w ciągu osado­wym,

• dozujące, zapewniające proporcjonalne dawkowanie wy­maganych technologicznie reagentów.

 

Pompy wyporowe i wirowe

W oczyszczalniach stosowane są pompy wirowe i wyporowe. Pompy wyporowe w porównaniu z pompami wirowymi o po­dobnych parametrach są zazwyczaj większe i droższe. Stoso­wanie ich jest więc uzasadnione szczególnie tam, gdzie nie można stosować pomp wirowych. Przypadki takie to:

• pompowanie przy niewielkiej wydajności i znacznej wy­sokości podnoszenia,

• pompowanie cieczy o wy­sokiej lepkości, gęstości,

• precyzyjne dawkowanie re­agentów.

W oczyszczalniach najczę­ściej stosuje się pompy wy­porowe śrubowe, ślimakowe lub perystaltyczne. Przykła­dowe rozwiązania pokazano na rysunkach 2, 3 i 4

 

RYS. 2 Pompa wyporowa rotacyjna (Netzch Pumpen)

 

RYS. 3 Pompa wyporowa (śrubowa, ślimakowa) mono (Netzch Pumpen)

 

RYS. 4 Pompa perystaltyczna (Pro Minent)

 

Przykładowe rozwiązania pokazano na rysunkach nr 5, 6, 7 i 8.

 

RYS. 5 Standardowa, odśrodkowa pompa pozioma (KSB)

 

RYS. 6 Pompy zatapialne, umieszczone w suchej komorze lub zanurzone w ściekach

 

RYS. 7 Pompa zatapialna do zabudowy w komorze suchej (H-V)

 

RYS. 8 Pompa wałowa (GPW)

 

Pompy wirowe, stosowane w oczyszczalniach ścieków, to najczęściej:

• standardowe poziome lub pionowe,

• wałowe,

• zatapialne, zanurzone w ściekach lub pracujące w suchej komorze.

 

Pompy w procesie technologicznym (oznaczenia zgodnie ze schematem – rys. 1)

1 - Pompy ścieków surowych

Ścieki surowe, dopływające z systemu kanalizacyjnego, po­zbawione są zazwyczaj większych zanieczyszczeń. Służą do tego kraty, sita lub osadniki. Do transportu ścieków surowych stosowane są standardowe pompy poziome lub równie czę­sto pompy zatapialne, zanurzone w ściekach lub umieszczo­ne w odrębnej suchej komorze. Częstym problemem w pracy tych pomp są zanieczyszczenia włókniste, które nie zawsze udaje się usunąć ze ścieków przed pompowaniem. Jeśli za­pewniony jest grawitacyjny dopływ do oczyszczalni pompy ścieków surowych, umieszczane są za piaskownikiem.

2 - Pompy pulpy piaskowej

Stosowane tu są pompy zatapialne, zanurzone w ściekach, rzadziej umieszczone w suchej komorze. Wirniki i korpusy tych pomp narażone są zazwyczaj na szybsze zużycie, spo­wodowane abrazją. Do transportu pulpy stosowane są też inne rodzaje pomp, np. tzw. pompy mamutowe.

3 - Pompy odprowadzające tłuszcze

Stosowane są do tego celu pompy standardowe z wirnika­mi otwartymi. W wielu oczyszczalniach rezygnuje się z od­prowadzania tłuszczy przed osadnikiem wstępnym. Tłusz­cze zbierane są w osadniku i pompowane do przeróbki.

4 - Pompy recyrkulacji osadów (recyrkulacja zewnętrzna)

Pompy te pobierają osady z osadnika wtórnego i tłoczą je do komory denitryfikacji. Stosowane są tam różnorodne pompy wirowe: standardowe poziome, wałowe, zatapialne pracujące na sucho lub zanurzone w ściekach.

5 - Pompy osadu surowego (wstępnego)

Pobierają osady z osadnika wstępnego i tłoczą je do zagęsz­czacza. Stosowane są w tym przypadku pompy wyporowe, rotacyjne lub śrubowe.

6 - Pompy osadu nadmiernego

Pobierają osady z osadników wtórnych i tłoczą je do zagęsz­czacza. Zazwyczaj stosowane są tu pompy wirowe standar­dowe poziome lub zatapialne pracujące na sucho albo za­topione w ściekach. W niektórych oczyszczalniach dodatko­wo stosowane są też pompy wyporowe śrubowe.

7 - Pompy osadu chemicznego

Występują tylko w oczyszczalniach, gdzie ścieki są oczysz­czane chemicznie. Stosowane są tam standardowe pompy wirowe lub zatapialne.

8 - Pompy dozujące

Stosowane są tu różnorodne rodzaje pomp wyporowych, perystaltycznych i przeponowych. Jeśli ścieki nie są oczysz­czane chemicznie, pompa dozująca umieszczana jest na wypływie za komorą denitryfikacji.

9 - Pompy płuczące

Filtry piaskowe wykonuje się zasadniczo tylko w przypadku wysokich wymagań, dotyczących jakości odpływu. Pompy płuczące filtry piaskowe po oczyszczaniu chemicznym ścieków to zazwyczaj pompy wirowe, wielołopatkowe.

10 - Pompy ścieków oczyszczonych

Zazwyczaj zapewniony jest grawitacyjny odpływ ścieków z oczyszczalni. Jeśli zachodzi potrzeba pompowania ście­ków, stosowane są pompy wirowe wielołopatkowe.

11 - Pompy osadu zagęszczonego

Pompy te pobierają osady ściekowe z zagęszczacza i tłoczą je do komory fermentacyjnej. Zależnie od gęstości i lepkości osadów stosowane są pompy wyporowe lub rzadziej wirowe.

12 - Pompy cyrkulacyjne osadu

Zależnie od gęstości i lepkości osadów stosowane są pom­py wyporowe lub rzadziej wirowe.

13 - Pompy osadu do przeróbki

Pompy te pobierają osady ze zbiornika osadowego. Stoso­wane są zawsze pompy wyporowe.

 

W analizowanych (objętych ankietą) oczyszczalniach ście­ków stosowane są pompy wielu producentów. Tylko trzy z nich to firmy krajowe - producenci pomp wirowych. Producenci pomp wirowych to: KSB, Flygt, ABS, Sarlin, Wa-fapomp, EMU, Herborner, Białogon, Hydro-Vacuum. Producenci pomp wyporowych to: Seepex, Boerger, Jesco, Vogelsang, Netsch, ABEL, Tecflow. FAPO

 

Źródła

1. Dane z ankietyzacji przeprowadzonej przez redakcję „Pompy--Pompownie". 2013

2. R Świtalski, Technika Pompowa. Leksykon, Cedos, Wrocław 2009

3. Katalogi producentów pomp

 

AUTOR: Profesor Politechniki Poznańskiej dr hab. inż. Jan Bagieński Instytut Inżynierii Środowiska

KONTAKT: jan_bagienski@interia.pl