background image

2013-01-18

1

Ćwiczenie 3

Projekt budowlany 

przepompowni ścieków

część technologiczna

Standardowe średnice przepompowni 

ścieków

Średnica

800

1000

1200

1400

1500

1600

1800

2000

2500

2600

P

ro

je

kt

o

w

an

ie

 

in

d

yw

id

u

al

n

e

Materiał

PEHD

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

Beton B45 wg 
DIN 4034

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

3000

Polimerobeton

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

Polietylen

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

Laminaty 
poliestrowo 
szklane

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

2200

Beton

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

Wylewane

na 

placu 

budowy

background image

2013-01-18

2

Standardowe średnice przepompowni 

ścieków

Standardowe średnice zbiorników wykonanych z 

elementów żelbetowych kl. B45:

1000, 1200, 1500, 2000, 2500, 3000
Standardowe średnice zbiorników wykonanych z 

polimerobetonu:

1000, 1200, 1500, 2000
Standardowe średnice zbiorników wykonanych z 

laminatów poliestrowo szklanych:

800, 1000, 1200, 1500, 1800, 2000, 2200
Wielkość zbiornika przepompowni zależą od ilości i 

nierównomierności dopływających ścieków. 
Na życzenie dno zbiornika wykonane jest ze skosami celem 

zminimalizowania sedymentacji osadu.
W przepompowniach występuje możliwość zastosowania pomp 

firmy: WILO, EMU, METALCHEM, KSB, MEPROZET, ABS, FLYGT, 

GRUNDFOS-SARLIN, HYDRO-VACUUM, LFP inne wg wyboru 

inwestora.

Etapy projektowania

Obliczenia hydrauliczne – dobór pomp i  
pompowni 

Dobór pompy/pomp
Obliczenie wymaganej objętości zbiornika ścieków

Wytyczne wykonania pompowni
Wytyczne układu sterowniczo-zasilającego
Wytyczne montażu i demontażu pomp
Wytyczne eksploatacji pompowni
Zagospodarowanie działki

background image

2013-01-18

3

Obliczenia hydrauliczne

Obliczanie wymaganej wydajności pomp:

Dane z tematu projektu 

Pompy należy projektować na maksymalny godzinowy 
napływ ścieków Q 

hmax

W projekcie podano dwie wartości Q

hmax

[m

3

/h] – dopływ ścieków

hmax

[m

3

/h] – docelowy dopływ ścieków

Przy obliczaniu Q 

hmax

dla pompowni przyjmuje się dla 

bezpieczeństwa, że maksymalne dopływy różnych 
rodzajów ścieków zbiegają się w jednym czasie

Obliczenia hydrauliczne 

Wydajność Q 

p

pompowni powinna być zwiększona o 

współczynnik bezpieczeństwa k:

Wydajność Q 

p

jest wartością wstępną służącą do doboru pompy, 

która w rzeczywistości będzie pracowała z wydajnością w 
punkcie przeciącia się charakterystyk:

pompy

przewodu tłocznego

= ∙

 

    

3

 

 

background image

2013-01-18

4

Obliczenia hydrauliczne

Współczynnik bezpieczeństwa k:

Przyjmowany jest w zależności od miejsca lokalizacji pompowni w systemie 

kanalizacyjnym 

Im większy współczynnik tym większa niezawodność i bezpieczeństwo pracy 

pompowni

Powinien być dobierany ostrożnie gdyż zwiększa koszt inwestycji

Wartość współczynnika przyjmuje się z przedziału:

Dla przepompowni jednopompowych i dwupompowych z założoną pracą jednej

pompy

k = 1,10 ÷ 1,40 

– przepompownia z 1 pompą

Dla przepompowni dwupompowych z założoną pracą dwóch pomp w godzinach 

maksymalnego dopływu

k = 0,8 ÷ 1,20 

– przepompownia z 2 pompami

W   Z A L E Ż N O Ś C I   O D   P R Z Y J Ę T Y C H  

W A R U N K Ó W   P R A C Y   P O M P Y

Obliczenia hydrauliczne

Współczynnik bezpieczeństwa k:

Jeżeli 

k < 1,0 

– to dopuszcza się pracę dwóch 

pomp jednocześnie w godzinie o największym 
dopływie ścieków (k=0,8 lub 0,9)

Jeżeli 

k ≥ 1,0

– jako wydajność przepompowni 

przyjmuje się wydajność 1 pompy Q 

p

Wydajność pompy powinna zapewnić prędkość 
przepływu w przewodzie tłocznym w przedziale 

v

t

= 0,8 ÷ 2,5 m/s 

(średnica przewodów 

tłocznych nie powinna być mniejsza od średnicy 
króćców tłocznych pomp) 

background image

2013-01-18

5

Obliczenia hydrauliczne

Obliczenia wysokości podnoszenia pomp:

Wysokość podnoszenia dobranej pompy powinna 
zapewnić przetłoczenie ścieków do:

a. Studzienki rozprężnej

Obliczenia hydrauliczne

Obliczenia wysokości podnoszenia pomp:

Wysokość podnoszenia dobranej pompy powinna 
zapewnić przetłoczenie ścieków do:

b. Zbiornika

background image

2013-01-18

6

Obliczenia hydrauliczne

Obliczenia wysokości podnoszenia pomp:

Wysokość podnoszenia dobranej pompy powinna 
zapewnić przetłoczenie ścieków do:

c. Kolektora tłocznego (kanału ciśnieniowego)

Obliczenia hydrauliczne

Obliczenia wysokości podnoszenia pomp przy 
założeniu, że gęstość ścieków γ=1 kg/dm

3

:

Wysokość podnoszenia pomp, powinna uwzględniać wysokość 
geometryczną oraz w przypadku pomp zatapialnych, wysokość 
strat na przewodzie tłocznym:

H

p

- manometryczna wysokość podnoszenia pomp, [m]

h

g

- geometryczna wysokość podnoszenia pomiędzy średnim poziomem 

ścieków w przepompowni a rzędną wylotu przewodu tłocznego do 
odbiornika lub najwyższym punktem przewodu tłocznego, [m]

Δh

st

– wysokość strat ciśnienia na przewodzie tłocznym, suma strat 

liniowych i miejscowych dla przyjętej średnicy i obliczonego przepływu 
Q

p

, [m]

= ℎ + ∆ℎ  

background image

2013-01-18

7

Obliczenia hydrauliczne

Geometryczna wysokość podnoszenia ścieków 

dla przypadku 

a

:

H

1

– rzędna wylotu przewodu tłocznego do odbiornika lub 

najwyższego punktu przewodu tłocznego, [m]

H

2

– rzędna zwierciadła ścieków w zbiorniku przepompowni, 

[m]

ℎ =

1

2

 

Obliczenia hydrauliczne

Rzędna zwierciadła ścieków w zbiorniku przepompowni 

dla 

przypadku 

a

H

kgr

– rzędna dna najniższego kanału doprowadzającego ścieki, [m.n.p.m]

h

3

– awaryjna wysokość w zbiorniku pomiędzy maksymalnym poziomem 

ścieków w zbiorniku a dnem kanału dopływowego, [m] (najmniejsza 
dopuszczalna wartość h

3

= 0,1 lub 0,15 [m])

h

2

– wysokość retencyjna [m], w obliczeniach wstępnych przyjmowana w 

wysokości 

h

2

= 1,0 

[m]

2

=

− ℎ

3

− ℎ

2

 

 

2

=

− 0,1 −

1,0

 

 

2

=

− 1,1

 

 

background image

2013-01-18

8

Obliczenia hydrauliczne

Geometryczna wysokość podnoszenia ścieków 

dla przypadku 

b

:

H

2

– rzędna zwierciadła ścieków w zbiorniku przepompowni, 

[m]

H

3

– rzędna maksymalnego poziomu ścieków w odbiorniku 

(zbiorniku), [m]

ℎ =

3

2

 

Obliczenia hydrauliczne

Geometryczna wysokość podnoszenia ścieków 

dla przypadku 

c

:

H

2

– rzędna zwierciadła ścieków w zbiorniku przepompowni, 

[m]

H

4

– rzędna poziomu ścieków w przewodzie odpływowym 

(przewodzie ciśnieniowym), [m]

h

odb

– wysokość ciśnienia w odbiorniku ścieków (przewodzie 

ciśnieniowym), [m]

ℎ =

4

2

+ ℎ

 !

 

background image

2013-01-18

9

Obliczenia hydrauliczne

Wysokość ciśnienia w odbiorniku dla przypadku 

c

:

p

t

– ciśnienie manometryczne w odbiorniku ścieków, [Pa]

γ – gęstość pompowanego medium, [kg/m

3

g – przyspieszenie ziemskie, g=9,81 [m/s

2

]

 !

= " ∙  

Obliczenia hydrauliczne

Określanie średnicy przewodów tłocznych i strat ciśnienia:

Przy ustalaniu średnicy rur należy uwzględnić 

dopuszczalne maksymalne i minimalne prędkości 

przepływu oraz minimalne średnice rur odpowiednio do 

przeznaczenia

Średnica przewodu tłocznego nie może być mniejsza od 

króćca tłocznego pompy

Przy przetłaczaniu ścieków prędkości zalecane:

v

t min

= 0,8 m/s

v

t max

= 2,5 m/s

Wyjątkowo dopuszcza się prędkości 

v

t min

= 0,7 m/s

v

t max

= 3,0 m/s

background image

2013-01-18

10

Obliczenia hydrauliczne

Określanie średnicy przewodów tłocznych i strat ciśnienia:

W pompach bez elementu tnącego wymagana jest 
dodatkowo minimalna średnica rury DN 80

Przy przetłaczaniu ścieków pompą z elementem 
tnącym dopuszcza się minimalną średnicę rury DN 32

Przepływy w rurociągach

Natężenie przepływu ścieków Q

s

[m

3

/s] w zależności od prędkości

DN

min

= 0,7

min

= 0,8

min

= 2,5

min

= 3,0

mm

[m

3

/s] 

[m

3

/s] 

[m

3

/s] 

[m

3

/s] 

50

6

6,5

20

24

60

9

11

33

40

80

13

14

45

54

105

22

25

78

94

150

48

54

170

204

200

96

109

342

411

background image

2013-01-18

11

Przepływy w rurociągach

Natężenie przepływu ścieków Q

s

[m

3

/s] w zależności od prędkości

DN

min

= 0,7

min

= 0,8

min

= 2,5

min

= 3,0

mm

[l/s] 

[l/s] 

[l/s] 

[l/s] 

50

1,6

1,8

5,6

6,7

60

2,6

10,7

9,3

11,2

80

3,5

14,5

12,6

15,1

105

6,1

25,1

21,8

26,1

150

13,2

54,3

47,2

56,6

200

26,6

109,5

95,0

114,0

Obliczenia hydrauliczne

Określanie średnicy przewodów tłocznych i strat ciśnienia:

Na podstawie tych tabel można wstępnie określić jaką 
należy przyjąć średnicę przewodu, aby zapewnić 
wymaganą prędkość przy danym natężeniu przepływu Q

s

Przy doborze średnic należy uwzględnić straty ciśnienia w 
tych rurociągach

liniowe

miejscowe

Na podstawie nomogramu należy określić średnicę przewodu 
tłoczącego mając:

przepływu - Q

p

[dm

3

/s]

prędkości - v [m/s]

odczytujemy średnicę przewodu tłocznego d.

background image

2013-01-18

12

Nomogram do doboru przewodów tłocznych

Nomogram pozwala na wstępne ustalenie wielkości pompowni i dobór pomp. 
Dobór należy skorygować posługując się nomogramami dla zaprojektowanych 
rurociągów (średnica, materiał)

v = 1,7

Obliczenia hydrauliczne

Określanie wysokości miejscowych strat ciśnienia:

ξ – współczynnik strat miejscowych, [-]

v – prędkość przepływu za przeszkodą, [m/s]

g – przyspieszenie ziemskie, g = 9,81 [m/s

2

]

∆ℎ = # $ ∙

%

2

2    

 

background image

2013-01-18

13

Współczynniki strat miejscowych

Kształtka

DN

z

Zasuwa płaska

50

0,45

65

0,40

80

0,35

100

0,30

150

0,30

200

0,30

Zabezpieczenie przed 
przepływem zwrotnym
(zasuwa/klapa zwrotna)

50

1,0

65

1,1

80

0,7

100

0,7

150

1,0

200

2,0

Kolana 90

o

Wszystkie średnice R/D = 1,0

0,5

Wszystkie średnice R/D = 2,5

0,35

Łuki 45

o

Wszystkie średnice R/D = 1,0

0,35

Wszystkie średnice R/D = 2,5

0,2

Wytyczne doboru pomp zatapialnych

Po obliczeniu wymaganej wydajności i wysokości 
podnoszenia (Qp; Hp), wstępnego ustalenia typu pomp 
można dokonać przy użyciu –rodziny charakterystyk –

pola pracy

Charakterystykę wydajkości pompy stanowi krzywa w 
układzie współrzędnych 

Q

(objętościowe natężenie przepływu cieczy) 

H

(wysokość podnoszenia pompy)

Podstawową cechą krzywej charakterystyki jest zmiana 
wydajności w zależności od wysokości podnoszenia

Mała wysokość podnoszenia → duże natężenie przepływu

Duża wysokość podnoszenia → małe natężenie przepływu

background image

2013-01-18

14

Wytyczne doboru pomp zatapialnych

Opór hydrauliczny sieci przewodów określa 
natężenie przepływu z jakim będzie pracowała 
pompa

Zależność pomiędzy stratami w przewodzie ∆H 
a przepływem Q przedstawia się na wykresie 

Wytyczne doboru pomp zatapialnych

Jeżeli wyznaczony punkt pracy znajduje się pomiędzy 
charakterystykami pomp, w takim wypadku należy 
postępować :

Należy dobrać pompę większą z charakterystyką położoną 
powyżej obliczonego punktu (Qp; Hp)

Wymagana obliczeniowa wydajność Qp nie powinna 
przekraczać maksymalnej wydajności pompy

Punkt pracy powinien leżeć w strefie najwyższej 
sprawności, najczęściej po środku charakterystyki

background image

2013-01-18

15

Dane do doboru i projektowania przepompowni

Informacje niezbędne przy montażu przepompowni

plan wysokościowo - sytuacyjny,
usytuowanie przepompowni na planie,
uzbrojenie terenu wokół planowanej 
przepompowni,
warunki gruntowo - wodne w miejscu 
posadowienia przepompowni.

Dane do doboru i projektowania przepompowni

Dane przy projektowaniu przepompowni w sytuacji, gdy nieznane są parametry 

doboru pomp ani warunki terenowe dotyczą:

dane dotyczące istniejącej i projektowanej sieci kanalizacyjnej,

informacja o ilości i charakterze ścieków, szczególnie gdy są to ścieki 

przemysłowe lub o dużym ich udziale,

ewentualne wymagania organów ochrony środowiska (strefa ochronna, krata, 

pompa z rozdrabniaczem, itp.)

dane dotyczące warunków gruntowo - wodnych,

liczba mieszkańców korzystających z sieci kanalizacyjnej obecnie lub w 

przyszłości,

stan sanitarny (wyposażenie sanitarne budynków mieszkalnych),

dane o zakładach przemysłowych i większych obiektach użyteczności publicznej 

(ilość i jakość odprowadzanych ścieków),

dane dotyczące kolektora (kanału) dopływowego: przekrój, spadek, średnica, 

zagłębienie, plany rozbudowy istniejących obiektów lub budowy nowych, w 

tym:

a) wielkość i nierównomierność odpływu ścieków,

b) rodzaj i wielkość produkcji,

c) charakterystyka jakości ścieków.

background image

2013-01-18

16

Budowa przepompowni ścieków

Przepompownia ścieków zazwyczaj stanowi kompletny 
obiekt, dostarczany w całości na miejsce montażu, 
składający się z następujących elementów:

zbiornik (komora pompowni),

pompy zatapialne,

układ hydrauliczny (rurociągi, armatura),

układ sterowniczo - alarmowy.

WILO Polska dostarcza przepompownie ścieków w 
dwóch rodzajach wykonania:

1. przepompownie ze zbiornikiem z tworzywa sztucznego 

WILO - Drain WS,

2. przepompownie ze zbiornikiem z laminatu poliestrowo-

szklanego (WPS).

Pokrywa pompowni

W zależności od lokalizacji pompowni, pokrywę 
pompowni stanowi:

zamknięcie z laminatu poliestrowo - szklanego, 
stali nierdzewnej lub aluminium, przy lokalizacji 
poza ciągami komunikacyjnymi, w miejscach nie 
narażonych na naprężenia dynamiczne,

Płyta żelbetowa - dla pompowni zlokalizowanych 
w ciągach komunikacyjnych z włazem 
umożliwiającym montaż i demontaż pomp

background image

2013-01-18

17

Obliczenie wymaganej objętości zbiornika

Należy ustalić minimalną wymaganą objętość 
zbiornika retencyjnego V

rmin

, którą oblicza się dla 

najbardziej niekorzystnych warunków pracy

Objętość zbiornika wyrównawczego musi  
zapewnić normalne warunki pracy pomp i 
kanałów, tzn. odpowiednią częstotliwość 
włączania pomp oraz uniknięcie podtopienia 
kanałów sieci grawitacyjnej doprowadzających 
ścieki.

Ilość włączeń jest bardzo istotnym parametrem, 
który decyduje o trwałości pomp. Przy obliczeniach 
minimalnej objętości retencyjnej zbiornika V

rmin

należy dążyć, aby rzeczywisty cykl pracy 
pojedynczej pompy, w najbardziej niekorzystnych 
warunkach, mieścił się w przedziale

T = 3÷10 [min], 

co daje częstotliwość włączeń 

h = 20 ÷6 

[1/h], 

zwiększa się  ją w przypadku konieczności 
znacznego zmniejszenia zbiornika przepompowni.

Obliczenie wymaganej objętości zbiornika

background image

2013-01-18

18

Zależność do obliczania objętości retencyjnej 
zbiorników przepompowni:

gdzie:
Q

p

- wydajność przepompowni, [m

3

/h]

T - długość cyklu pracy pompy, [min]

Obliczenie wymaganej objętości zbiornika

&

  '(

=

Q

p

∙ T

240    m

3

 

Przedstawioną zależność można przekształcić z 
uwzględnieniem dopuszczalnej częstotliwości 
włączeń jednej pompy :

w którym dopuszczalna liczba włączeń określona 
jest czasem najkrótszego cyklu pracy pompy

Obliczenie wymaganej objętości zbiornika

&

  '(

=

Q

p

∙ T

4 ∙ 60 =

Q

p

4 ∙ η   m

3

 

η =

60

T    1/h

 

background image

2013-01-18

19

Jeżeli zamontowane są dwie pompy pracujące na 
przemian, rzeczywista długość cyklu pracy układu 
pomp skróci się o połowę i powyższy wzór 
przyjmuje postać:

Obliczenie wymaganej objętości zbiornika

&

  '(

=

Q

p

4 ∙

T

2 ∙

1

60 =

Q

p

8 ∙ η   m

3

 

Dobór średnicy i wysokości retencyjnej 

zbiornika przepompowni

Znając wymaganą objętość retencyjną V

rmin

należy określić 

średnicę zbiornika D [m] 

gdzie:
v – min prędkość dopływu ścieków v>0,7 m/s
oraz wysokość retencyjną h

r

pamiętając, iż musi być spełniony 

warunek:

gdzie:
Vr - objętość retencyjna wybranego typu przepompowni
dla założonej wysokości h

r

, [m

3

].

2 = 3

4 ∙ Q

p

v ∙ π    m

 

& ≥ V

r min

   

background image

2013-01-18

20

Za doborem większej średnicy przemawiają względy 
bezpieczeństwa w wypadku awarii przepompowni. 
Należy również zapewnić minimalną średnicę zbiornika do 
zamontowania jednej lub dwóch pomp. 
Przyjęcie zbyt dużej średnicy może powodować 
niekorzystne zjawiska, związane z powstawaniem na 
powierzchni ścieków tzw. kożucha lub osadzanie się 
zanieczyszczeń na dnie, stąd wymiary pompowni należy 
dobierać ostrożnie, pamiętając o możliwym zagłębieniu 
zbiornika w danych warunkach gruntowo - wodnych.

Dobór średnicy i wysokości retencyjnej 

zbiornika przepompowni

Rzeczywista wysokość retencyjna

Po wybraniu przepompowni, należy następnie obliczyć 
rzeczywistą wysokość retencyjną h

rp

, przy której 

przepompownia powinna pracować:

przy założeniu, że:

Zwiększenie wysokości retencyjnej pozwala zmniejszyć 
częstotliwość włączania pomp, ewentualnie zmniejszyć 
średnicę zbiornika.

 

=

4 ∙ V

r min

π ∙ D

2

   m  

 

≥ 0,3   m  

background image

2013-01-18

21

Zagłębienie przepompowni ścieków

Maksymalne zagłębienie przepompowni, ze względu na koszty 

wykonania i trudności eksploatacyjne, nie powinno przekraczać  

MAX 7,0 [m].

Głębokość przepompowni składa się z wysokości:

h

c

- całkowita głębokość zbiornika przepompowni ścieków, [m],

h

n

- zagłębienie kanału napływowego, [m],

h

a

- wysokość poziomu alarmowego, [m] (minimalna wartość   

h=0,10 [m]),

h

rp

- rzeczywista wysokość retencyjna, [m],

h

min

- wysokość poziomu wyłączenia, uwarunkowana minimalnym 

napełnieniem zbiornika dla poszczególnych typów pomp, 

[m].

<

= h

n

+ h

a

+ h

rp

+ h

min

   m  

Rzędna dna komory:

H

d

-rzędna dna komory, [m.n.p.m],

H

t

- rzędna terenu w miejscu posadowienia

przepompowni, [m.n.p.m]

 

= H

t

− h

c

   m  

Zagłębienie przepompowni ścieków

background image

2013-01-18

22

Elementy projektu

Obliczenia hydrauliczne – dobór pomp i  
pompowni 

Dobór pompy/pomp
Obliczenie wymaganej objętości zbiornika ścieków

Opis układu sterowniczo-zasilającego
Wytyczne montażu i demontażu pomp
Wytyczne eksploatacji pompowni
Zagospodarowanie działki

Zagospodarowanie działki