2013-01-18
Ćwiczenie 3
Projekt budowlany
przepompowni ścieków
część technologiczna
Standardowe średnice przepompowni
ścieków
Åšrednica
800 1000 1200 1400 1500 1600 1800 2000 2500 2600
Materiał
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V
PEHD
Beton B45 wg
V V V V V V
V V V V V V
V V V V V V 3000
V V V V V V
DIN 4034
V V V V V
V V V V V
V V V V V
V V V V V
Polimerobeton
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
Polietylen
Laminaty
V
V
V
V
V V V V V
V V V V V
V V V V V
V V V V V
poliestrowo 2200
szklane
Wylewane
V
V
V
V
na
V V V V V
V V V V V
V V V V V
V V V V V
Beton
placu
budowy
1
Projektowanie
indywidualne
2013-01-18
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
2
2013-01-18
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
" Q hmax [m3/h]  dopływ ścieków
" Q hmax [m3/h]  docelowy dopływ ścieków
 Przy obliczaniu Q hmax dla pompowni przyjmuje siÄ™ 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:
3
= "
!
Wydajność Q p jest wartością wstępną służącą do doboru pompy,
która w rzeczywistości będzie pracowała z wydajnością w
punkcie przeciÄ…cia siÄ™ charakterystyk:
pompy i przewodu tłocznego
3
2013-01-18
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 pompÄ…
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 Å» N O Åš C I O D P R Z Y J 
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 e" 1,0  jako wydajność przepompowni
przyjmuje się wydajność 1 pompy Q p
 Wydajność pompy powinna zapewnić prędkość
przepływu w przewodzie tłocznym w przedziale
vt = 0,8 ÷ 2,5 m/s (Å›rednica przewodów
tłocznych nie powinna być mniejsza od średnicy
króćców tłocznych pomp)
4
2013-01-18
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
5
2013-01-18
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 ł=1 kg/dm3 :
Wysokość podnoszenia pomp, powinna uwzględniać wysokość
geometryczną oraz w przypadku pomp zatapialnych, wysokość
strat na przewodzie tłocznym:
= ! + "!
" Hp - manometryczna wysokość podnoszenia pomp, [m]
" hg - geometryczna wysokość podnoszenia pomiędzy średnim poziomem
ścieków w przepompowni a rzędną wylotu przewodu tłocznego do
odbiornika lub najwyższym punktem przewodu tłocznego, [m]
" "hst  wysokość strat ciśnienia na przewodzie tłocznym, suma strat
liniowych i miejscowych dla przyjętej średnicy i obliczonego przepływu
Qp, [m]
6
2013-01-18
Obliczenia hydrauliczne
" Geometryczna wysokość podnoszenia ścieków dla przypadku a:
! = -
1 2
" H1  rzędna wylotu przewodu tłocznego do odbiornika lub
najwyższego punktu przewodu tłocznego, [m]
" H2  rzędna zwierciadła ścieków w zbiorniku przepompowni,
[m]
Obliczenia hydrauliczne
" Rzędna zwierciadła ścieków w zbiorniku przepompowni dla
przypadku a:
= - !3 - !2
2
= - 0,1 - 1,0
2
= - 1,1
2
" Hkgr  rzędna dna najniższego kanału doprowadzającego ścieki, [m.n.p.m]
" h3  awaryjna wysokość w zbiorniku pomiędzy maksymalnym poziomem
ścieków w zbiorniku a dnem kanału dopływowego, [m] (najmniejsza
dopuszczalna wartość h3 = 0,1 lub 0,15 [m])
" h2  wysokość retencyjna [m], w obliczeniach wstępnych przyjmowana w
wysokości h2 = 1,0 [m]
7
2013-01-18
Obliczenia hydrauliczne
" Geometryczna wysokość podnoszenia ścieków dla przypadku b:
! = -
3 2
" H2  rzędna zwierciadła ścieków w zbiorniku przepompowni,
[m]
" H3  rzędna maksymalnego poziomu ścieków w odbiorniku
(zbiorniku), [m]
Obliczenia hydrauliczne
" Geometryczna wysokość podnoszenia ścieków dla przypadku c:
! = - + !
4 2
" H2  rzędna zwierciadła ścieków w zbiorniku przepompowni,
[m]
" H4  rzędna poziomu ścieków w przewodzie odpływowym
(przewodzie ciśnieniowym), [m]
" hodb wysokość ciśnienia w odbiorniku ścieków (przewodzie
ciśnieniowym), [m]
8
2013-01-18
Obliczenia hydrauliczne
" Wysokość ciśnienia w odbiorniku dla przypadku c:
! =
"
" pt  ciśnienie manometryczne w odbiorniku ścieków, [Pa]
" ł  gęstość pompowanego medium, [kg/m3]
" g  przyspieszenie ziemskie, g=9,81 [m/s2]
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:
" vt min = 0,8 m/s
" vt max = 2,5 m/s
" Wyjątkowo dopuszcza się prędkości
" vt min = 0,7 m/s
" vt max = 3,0 m/s
9
2013-01-18
Obliczenia hydrauliczne
" Określanie średnicy przewodów tłocznych i strat ciśnienia:
" W pompach bez elementu tnÄ…cego 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 Qs [m3/s] w zależności od prędkości
DN V min = 0,7 V min = 0,8 V min = 2,5 V min = 3,0
mm [m3/s] [m3/s] [m3/s] [m3/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
10
2013-01-18
Przepływy w rurociągach
Natężenie przepływu ścieków Qs [m3/s] w zależności od prędkości
DN V min = 0,7 V min = 0,8 V min = 2,5 V 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 Qs
" Przy doborze średnic należy uwzględnić straty ciśnienia w
tych rurociÄ…gach
 liniowe
 miejscowe
" Na podstawie nomogramu należy określić średnicę przewodu
tłoczącego mając:
 przepływu - Qp [dm3/s]
 prędkości - v [m/s]
" odczytujemy średnicę przewodu tłocznego d.
11
2013-01-18
Nomogram do doboru przewodów tłocznych
v = 1,7
Nomogram pozwala na wstępne ustalenie wielkości pompowni i dobór pomp.
Dobór należy skorygować posługując się nomogramami dla zaprojektowanych
rurociągów (średnica, materiał)
Obliczenia hydrauliczne
" Określanie wysokości miejscowych strat ciśnienia:
2
"! = "
2
" ¾  współczynnik strat miejscowych, [-]
" v  prędkość przepływu za przeszkodą, [m/s]
" g  przyspieszenie ziemskie, g = 9,81 [m/s2]
12
2013-01-18
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 50 1,0
przepływem zwrotnym
65 1,1
(zasuwa/klapa zwrotna)
80 0,7
100 0,7
150 1,0
200 2,0
Kolana 90o Wszystkie średnice R/D = 1,0 0,5
Wszystkie średnice R/D = 2,5 0,35
A
uki 45o 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)
" PodstawowÄ… cechÄ… krzywej charakterystyki jest zmiana
wydajności w zależności od wysokości podnoszenia
 Mała wysokość podnoszenia duże natężenie przepływu
 Duża wysokość podnoszenia małe natężenie przepływu
13
2013-01-18
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
14
2013-01-18
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 sÄ… parametry
doboru pomp ani warunki terenowe dotyczÄ…:
" dane dotyczÄ…ce istniejÄ…cej 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.
15
2013-01-18
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 ciÄ…gami komunikacyjnymi, w miejscach nie
narażonych na naprężenia dynamiczne,
" Płyta żelbetowa - dla pompowni zlokalizowanych
w ciągach komunikacyjnych z włazem
umożliwiającym montaż i demontaż pomp
16
2013-01-18
Obliczenie wymaganej objętości zbiornika
" Należy ustalić minimalną wymaganą objętość
zbiornika retencyjnego Vrmin, 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.
Obliczenie wymaganej objętości zbiornika
Ilość włączeń jest bardzo istotnym parametrem,
który decyduje o trwałości pomp. Przy obliczeniach
minimalnej objętości retencyjnej zbiornika Vrmin,
należy dążyć, aby rzeczywisty cykl pracy
pojedynczej pompy, w najbardziej niekorzystnych
warunkach, mieścił się w przedziale
T = 3÷10 [min],
co daje czÄ™stotliwość wÅ‚Ä…czeÅ„ h = 20 ÷6 [1/h],
zwiększa się ją w przypadku konieczności
znacznego zmniejszenia zbiornika przepompowni.
17
2013-01-18
Obliczenie wymaganej objętości zbiornika
Zależność do obliczania objętości retencyjnej
zbiorników przepompowni:
Qp " T
= m3
240
gdzie:
Qp - wydajność przepompowni, [m3/h]
T - długość cyklu pracy pompy, [min]
Obliczenie wymaganej objętości zbiornika
Przedstawioną zależność można przekształcić z
uwzględnieniem dopuszczalnej częstotliwości
włączeń jednej pompy :
Qp " T Qp
= = m3
4 " 60 4 " ·
w którym dopuszczalna liczba włączeń określona
jest czasem najkrótszego cyklu pracy pompy
60
· = 1/h
T
18
2013-01-18
Obliczenie wymaganej objętości zbiornika
Jeżeli zamontowane są dwie pompy pracujące na
przemian, rzeczywista długość cyklu pracy układu
pomp skróci się o połowę i powyższy wzór
przyjmuje postać:
Qp Qp
T 1
= " " = m3
4 2 60 8 " ·
Dobór średnicy i wysokości retencyjnej
zbiornika przepompowni
Znając wymaganą objętość retencyjną Vrmin należy określić
średnicę zbiornika D [m]
4 " Qp
= m
v " Ä„
gdzie:
v  min prędkość dopływu ścieków v>0,7 m/s
oraz wysokość retencyjną hr pamiętając, iż musi być spełniony
warunek:
e" Vr min
gdzie:
Vr - objętość retencyjna wybranego typu przepompowni
dla założonej wysokości hr , [m3].
19
2013-01-18
Dobór średnicy i wysokości retencyjnej
zbiornika przepompowni
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, zwiÄ…zane 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.
Rzeczywista wysokość retencyjna
Po wybraniu przepompowni, należy następnie obliczyć
rzeczywistą wysokość retencyjną hrp, przy której
przepompownia powinna pracować:
4 " Vr min
! = m
Ä„ " D2
przy założeniu, że:
! e" 0,3 m
Zwiększenie wysokości retencyjnej pozwala zmniejszyć
częstotliwość włączania pomp, ewentualnie zmniejszyć
średnicę zbiornika.
20
2013-01-18
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:
! = hn + ha + hrp + hmin m
hc - całkowita głębokość zbiornika przepompowni ścieków, [m],
hn - zagłębienie kanału napływowego, [m],
ha - wysokość poziomu alarmowego, [m] (minimalna wartość
h=0,10 [m]),
hrp - rzeczywista wysokość retencyjna, [m],
hmin - wysokość poziomu wyłączenia, uwarunkowana minimalnym
napełnieniem zbiornika dla poszczególnych typów pomp,
[m].
Zagłębienie przepompowni ścieków
Rzędna dna komory:
= Ht - hc m
Hd -rzędna dna komory, [m.n.p.m],
Ht - rzędna terenu w miejscu posadowienia
przepompowni, [m.n.p.m]
21
2013-01-18
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
22