Obliczenia i dobór pompy dla zbiornika retencyjnego
przy SBR
1. Parametry niezbędne do doboru pompy:
" średni dobowy dopływ ścieków Qdśr [m3/d],
" liczba cykli w ciągu doby n [1/d],
" czas napełniania reaktorów tin [h],
" rzędna terenu, na którym zlokalizowana jest pompownia Rt [m n.p.m.],
" rzędna dna kanału doprowadzającego ścieki do zbiornika retencyjnego Rdop [m n.p.m.],
" rzędna góry zbiornika retencyjnego Rg zb [m n.p.m.],
" średnica kanału doprowadzającego ścieki do zbiornika Ddop [mm] (najczęściej 200 mm),
" rzędna dna rurociągu tłocznego na wylocie do odbiornika lub w jego najwyższym punkcie na
trasie do odbiornika R tłmax [m n.p.m.],
" rzędna dna rurociągu tłocznego na wylocie z przepompowni Rtł PS [m n.p.m.],
(Rtł PS = Rt  (1�1,5m)),
" długość przewodu tłocznego Ltł [m],
" średnica przewodu tłocznego D [mm],
W zależności od typu pompy oraz przepływu należy dobrać wstępnie średnicę króćca
tłocznego i przyjąć wstępnie jako średnicę rurociągu tłocznego.
Tab. 1 . Zalecane średnice rurociągów w zależności od typu pompy oraz natężenia dopływu
ścieków
Dopływ ścieków
Średnica króćca
Rodzaj pompy
[l/s]
[m3/h]
tłocznego [mm]
Pompy z rozdrabniaczem 50 8 2,22
80 18 5,0
Pompy z wirnikiem otwartym i jednokanałowym 100 32 8,9
125 49 13,6
" rodzaj materiał, z którego wykonany jest rurociąg tłoczny: (np. stal, PVC, PE),
" wysokość ciśnienia w odbiorniku ścieków hodb [m]  jest to wysokość ciśnienia jaka ma
panować na wylocie ścieków z rurociągu tłocznego, często zakłada się ciśnienie większe od
atmosferycznego jako rezerwa na póz
niejsze straty po drodze,
" średnica zbiornika retencyjnego Dr [m],
" objętość zbiornika retencyjnego Vret [m].
1
2. Obliczeniowa wydajność pompy
Qd sr
Qp = k �" [l / s]
(1.1)
3,6�" n �"tin
Qp  obliczeniowa wydajność pompy [l/s],
Qdśr  średni dobowy dopływ ścieków [m3/d],
n  liczba cykli w ciągu doby [1/d],
tin  czas napełniania reaktorów [h],
k współczynnik bezpieczeństwa,
k = 1,0�1,5 w przypadku pracy jednej pompy jednocześnie
k = 0,8�1,5 w przypadku pracy dwóch pomp jednocześnie
3. Wysokość podnoszenia pompy:
3.1. Obliczenie prędkości przepływu ścieków w rurociągu tłocznym
4Qp
v = [m / s]
Ą �" D2
(1.2)
v  prędkość przepływu ścieków w przewodach [m/s],
D - średnica przewodu tłocznego [m],
Qp  obliczeniowa wydajność pompy [l/s].
Prędkość przepływu powinna się zawierać w granicach 0,8(0,7)�3m/s  optymalne wartości powinny
się zawierać w przedziale 1,0�2,5m/s.
3.2. Obliczenie liczba Reynoldsa
4Qp
Re = [-]
Ą �" D �"�
(1.3)
Re - liczba Reynoldsa [-],
Qp- obliczeniowa wydajność pompy [m3/s],
D - średnica przewodu tłocznego [m],
� - współczynnik lepkości kinematycznej ścieków bytowych ( odczytujemy z tab.2 ) [m2/s],
Tab. 2. Wartości współczynnika lepkości kinematycznej ścieków bytowych [mm2/s]
Temperatura Stężenie zawiesiny [g/m3]
ścieków [oC] 100 200 300 400 500 600
2 2,17 2,67 3,17 3,67 4,17 4,67
5 1,60 1,68 1,76 1,84 1,92 2,00
10 1,33 1,35 1,37 1,39 1,41 1,43
15 1,15 1,16 1,17 1,18 1,18 1,19
20 1,02 1,02 1,20 1,03 1,04 1,04
25 0,90 0,91 0,91 0,91 0,92 0,92
2
3.3. Obliczenie współczynnika strat liniowych
-2
�ł łł
�ł k a �ł
 = 0,25 �"
�łlog�ł 3,42 �" D + Re �łśł [-] (wzór Fiodorowa) (1.4)
�ł łł
�ł �ł
 - współczynnik strat liniowych [-],
Re - liczba Reynoldsa [-],
D  średnica przewodu tłocznego [m],
k  zastępcza bezwzględna chropowatość rury [m],
a  bezwymiarowy współczynnik uwzględniający charakter rozkładu chropowatości wewnętrznych
ścian rury i strukturę strumienia z zawiesiną [-],
Tab. 3. Wartości współczynników chropowatości k i bezwymiarowych współczynników
uwzględniających charakter rozkładu chropowatości wewnętrznych ścian rury i strukturę strumienia z
zawiesiną a
Materiał rury Chropowatość k [mm] Współczynnik a
Ceramika 1,3 90
Beton 2,0 100
Żeliwo 1,0 83
Stal 0,4 58
PVC 0,01 15,5�16,5
PE 0,001 13�14
3.4. Obliczenie strat liniowych w przewodzie tłocznym od przepompowni do odbiornika
ścieków
�ł �ł �ł �ł
Ltł v2
�ł
"hltł = �" �"
�ł Dtł �ł �ł 2g �ł [m] (1.5)
�ł �ł �ł
�ł łł �ł łł
"hltł - straty liniowe w przewodzie tłocznym od przepompowni do odbiornika ścieków [m],
 - współczynnik strat liniowych
Ltł - długość przewodu tłocznego [m]
Dtł - średnica przewodu tłocznego [m]
v  prędkość przepływu ścieków w rurociągu tłocznym [m/s]
g  przyspieszenie ziemskie g = 9,81 m/s2
3
3.5. Obliczenie strat miejscowych w przewodzie tłocznym od przepompowni do odbiornika
ścieków
v2
"hmtł = �" [m]
"� 2g (1.6)
"hmtł - straty miejscowe w przewodzie tłocznym od przepompowni do odbiornika ścieków[m],
v  prędkość przepływu ścieków w przewodach [m/s],
g  przyspieszenie ziemskie [m/s2], g= 9,81 m/s2,
� - współczynnik oporu miejscowego (suma współczynników oporów na kolanach , trójnikach ,
zwężkach, zasuwach)[-],
Tab. 4. Współczynniki oporu miejscowego �
Lp. Kształtka Średnica DN [mm] �
50 0,45
65 0,40
80 0,35
1. Zasuwa płaska
100 0,30
150 0,30
200 0,30
50 1,00
65 1,10
80 1,40
2. Zawór zwrotny
100 1,50
150 1,70
200 2,00
R/D = 1,0 0,50
3. Kolano 90o
R/D = 2,5 0,35
R/D = 1,0 0,35
4. A
uk 45o
R/D = 2,5 0,20
3.6. Obliczenie strat miejscowych w przepompowni
v2
"hmps =
"� �" 2g [m] (1.7)
ps
"hmps - straty miejscowe wewnątrz przepompowni ścieków [m],
Ł�ps  suma oporów miejscowych ( w przypadku braku danych należy przyjąć 6,0 )[-],
v  prędkość przepływu ścieków w przewodach [m/s],
g  przyspieszenie ziemskie [m/s2], g= 9,81 m/s2.
3.7. Obliczenie długości przewodu tłocznego w przepompowni
Lps = Rtł , ps - Rdop + 2,0 [m]
(1.8)
Lps - długość przewodu tłocznego w przepompowni [m]
Rtł,ps -rzędna dna rurociągu tłocznego na wylocie z przepompowni [m n.p.m.],
Rdop- rzędna dna kanału doprowadzającego ścieki do przepompowni [m n.p.m.]
4
3.8. Obliczenie strat liniowych w przepompowni
"hlps = S �" Lps �" Qp 2 [m]
(1.9)
j
"hlps - straty liniowe w przepompowni [m],
Lps - długość przewodu tłocznego w przepompowni [m],
Qp- obliczeniowa wydajność pompy [m3/s],
Sj  jednostkowa oporność przewodów tłocznych pompowni , odczytywana z tabeli 5
[m/((m3/h)2�m)].
Tab.5. Jednostkowa oporność przewodów tłocznych pompowni w zależności od średnicy pionu
tłocznego
Średnica przewodu Jednostkowa oporność przewodów tłocznych pompowni Sj
[mm] [m/((m3/h)2�m)]
50 0,00121933
65 0,00023148
80 0,00009781
100 0,00002675
125 0,00000747
150 0,00000349
3.9. Obliczenie wysokości strat ciśnienia w przewodzie tłocznym
"htł = "hltł + "hmtł + "hmps + "hlps [m]
(1.10)
"htł - wysokość strat ciśnienia w przewodzie tłocznym [m],
"hltł - straty liniowe w przewodzie tłocznym od przepompowni do odbiornika ścieków [m],
"hmtł - straty miejscowe w przewodzie tłocznym od przepompowni do odbiornika ścieków [m],
"hmps - straty miejscowe wewnątrz przepompowni ścieków [m],
"hlps - straty liniowe wewnątrz przepompowni ścieków [m].
3.10. Obliczenie geometrycznej wysokości podnoszenia ścieków
H = Rtł max - Rdop + hb + hr [m] (1.11)
g
hb  wysokość bezpieczeństwa w zbiorniku tj. różnica pomiędzy rzędną dna kanału
doprowadzającego ścieki do przepompowni , a maksymalnym poziomem ścieków w przepompowni;
najmniejsza dopuszczalna wartość to 0,1 [m],
hr - wysokość retencyjna [m]; w obliczeniach wstępnych przyjmuje się 1,5�1,9m,
Rdop- rzędna dna kanału doprowadzającego ścieki do przepompowni [m n.p.m.],
R tłmax - rzędna przewodu tłocznego w najwyższym punkcie na trasie do odbiornika [m n.p.m.].
5
3.11. Obliczenie wysokości podnoszenia pompy
H = H + "htł + hodb [m]
(1.12)
p g
Hg  wysokość geometryczna między minimalnym poziomem ścieków w przepompowni , a najwyższą
rzędną przewodu tłocznego [m],
"htł - wysokość strat ciśnienia w przewodzie tłocznym [m],
hodb  wysokość ciśnienie w odbiorniku [m].
3.12. Dobór pompy
Po obliczeniu wymaganej wydajności i wysokości podnoszenia pomp, należy je dobrać na podstawie
charakterystyk zamieszczonych w kartach katalogowych przepompowni ścieków. Należy przy tym
pamiętać, że zamieszczone w kartach katalogowych charakterystyki są wyznaczone dla jednej pompy
(nie obejmują pompy rezerwowej).
Przy doborze pomp należy kierować się następującymi zasadami:
" charakterystyka pompy powinna przechodzić przez wyznaczony uprzednio obliczeniowy
punkt pracy (Qp, Hp) lub znajdować się nieco powyżej tego punktu,
" wymagana wydajność pompowni Qp nie powinna przekraczać maksymalnej wydajności
pompy, odczytanej z wykresu pracy znajdującego się w karcie katalogowej (skraj
charakterystyki),
" punkt pracy wybranej pompy powinien leżeć w strefie najwyższej sprawności,
" jeżeli nie można znalez
ć pompy spełniającej powyższe warunki  należy spróbować znalez
ć
pompę o innej wydajności:
o zwiększając jej wydajność obliczeniową (zwiększając równocześnie współczynnik
bezpieczeństwa k),
o w ostateczności zmniejszając jej obliczeniową wydajność  jednak zachowując
warunek Qpe"Qhmax,
Dla wybranej pompowni należy określić rzeczywisty obliczeniowy punkt pracy (Qp,r, Hp) pompy.
Rys. 2. Rzeczywisty obliczeniowy punkt pracy (Qp,r, Hp) pompy
Po dobraniu pompy należy przedstawić schematyczny rysunek opisujący poszczególne wymiary
pompy oraz opisujący poszczególne jej elementy oraz podać dokładne dane techniczne dobranej
pompy.
6
Przykład dobranej pompy:
Dobrano pompę LFP Leszno o następujących parametrach:
następujących parametrach:
Typ IF1 200/80T
Wykonanie silnika pompy : EKO
Moc 1,5 kW
Obroty : 1450 obr/min
Zasilanie 3-400-415 [V]
Prąd znamionowy 4,1 ln [A]
H = 663 mm
h = 155 mm
wysokość martwa hm = 650 mm
B = 385 mm
b1 = 155mm
b2 = 230 mm
Dnom = 80mm
Masa M = 69 kg
Wydajność Q = 14,5-45,2 m3/h
Wysokość podnoszenia H = 8,8-5,3m
5,3m
Rys. 3. Wymiary montażowe pomp typu IF
Wymiary montażowe pomp typu IF
Dobrano 2 pompy (pracującą i rezerwową ) , które będą pracować naprzemiennie.
Dobrano 2 pompy (pracującą i rezerwową ) , które będą pracować naprzemiennie.
Dobrano 2 pompy (pracującą i rezerwową ) , które będą pracować naprzemiennie.
Rys. 4. Budowa pompy
7
4. Obliczenie wymaganej objętości retencyjnej zbiornika pompowni
Jeśli:
Qd sr Qp,r
e" Qp,r / 2 Vr min = [m3]
n�"tin 4�" z �" nmax
Qd sr Qd sr
(1.13)
�"(Qp,r - )
Qd sr
n�"tin n �"tin
d" Qp,r / 2 Vr min = [m3]
n�"tin z �"Qp,r �"nmax
Vrmin  minimalna objętość retencyjna zbiornika przepompowni [m3],
Qp,r  rzeczywista obliczeniowa wydajność pompy [m3/h],
z  współczynnik zależny od liczby pomp w przepompowni ,
" z = 1 dla jednej pompy,
" z = 2 dla dwóch pomp pracujących naprzemiennie,
n max - dopuszczalna liczba włączeń pompy w przepompowni [1/h] (odczytujemy z tab.4),
Tab. 4. Maksymalna częstotliwość załączeń pomp zatapialnych
Obroty [min-1] Moc silnika [kW] Liczba włączeń/h
<5 20
1400 5�11 15
>11 10
<5 20
2900 5�11 15
>11 10
5. Określenie parametrów zbiornika retencyjnego
5.1. Rzędna dna zbiornika retencyjnego
Rd zb = Rg zb - Dr [m n.p.m.]
(1.14)
Rd zb  rzędna dna zbiornika retencyjnego [m n.p.m.],
Rg zb  rzędna góry zbiornika retencyjnego [m n.p.m.],
Dr  średnica zbiornika retencyjnego [m],np. D = 2,4 m.
5.2. Zagłębienie zbiornika retencyjnego
hg zb = Rt - Rg zb [m ]
(1.15)
Rg zb  rzędna góry zbiornika retencyjnego [m n.p.m.],
Rt - rzędna terenu, na którym zlokalizowana jest pompownia [ m n.p.m.].
8
5.3. Rzędna minimalnego poziomu ścieków w zbiorniku retencyjnym
Rs min = Rd zb + hp + hm [m n.p.m.]
(1.16)
Rsmin  rzędna minimalnego poziomu ścieków w przepompowni [m n.p.m.],
Rd zb  rzędna dna zbiornika retencyjnego [m n.p.m.],
hm  wysokość martwa odczytana z kart katalogowych pomp [m],
hp - wysokość posadowienia pomp [m], hp = 0,1m.
5.4. Rzędna maksymalnego poziomu ścieków w zbiorniku retencyjnym
Rs max = Rdop - hb [m n.p.m.]
(1.17)
Rs max  rzędna maksymalnego poziomu ścieków w przepompowni [m n.p.m.],
Rdop - rzędna dna kanału doprowadzającego ścieki do przepompowni [ m n.p.m.],
hb  wysokość bezpieczeństwa w zbiorniku retencyjnym tj. różnica pomiędzy rzędną dna kanału
doprowadzającego ścieki do zbiornika retencyjnego , a maksymalnym poziomem ścieków w zbiorniku
retencyjnym [m]; hb = 0,1 m.
5.5. Wysokość retencyjna zbiornika ( hr e" 0,3 m)
hr = Rs max - Rs min [m] (1.18)
Rs max  rzędna maksymalnego poziomu ścieków w przepompowni [m n.p.m.],
Rsmin  rzędna minimalnego poziomu ścieków w przepompowni [m n.p.m.],
hr - wysokość retencyjna [m] ; hr e"0,3 m Warunek ten musi być spełniony.
5.6. Zagłębienie kanału doprowadzającego ścieki
hg = Rt - Rdop [m]
(1.19)
hg  zagłębienie kanału doprowadzającego ścieki [m],
Rt - rzędna terenu, na którym zlokalizowana jest pompownia [ m n.p.m.],
Rdop - rzędna dna kanału doprowadzającego ścieki do przepompowni [ m n.p.m.].
5.7. Długość zbiornika retencyjnego
4 �"Vret
Lret = [m]
Ą �" Dr2 (1.20)
Dr  średnica zbiornika retencyjnego [m],np. D = 2,4 m,
Vret  objętość zbiornika retencyjnego [ m3 ].
9
5.8. Obliczenie objętości retencyjnej zbiornika retencyjnego
Vr = (A1 - A2) �" Lret [m3]
(1.21)
Lret  długość zbiornika retencyjnego [m],
A1  powierzchnia przekroju części retencyjnej, martwej i posadowienia pompy [m2],
A2  powierzchnia przekroju części martwej i posadowienia pompy [m2],
Dr2
A1 = �" arc cos (1- 2a1) - 2�"(1- 2a1) �" a1 �"(1- a1) [m2]
(1.22)
4
a1  względne napełnienie zbiornika retencyjnego dla części retencyjnej, martwej i
posadowienia pompy.
hr + hm + hp
a1 = [-]
Dr (1.23)
Dr  średnica zbiornika retencyjnego [m],np. D = 2,4 m,
hr - wysokość retencyjna [m],
hm  wysokość martwa odczytana z kart katalogowych pomp [m],
hp - wysokość posadowienia pomp [m], hp = 0,1m.
D2
A2 = �" arc cos (1- 2a2) - 2�"(1- 2a2) �" a2 �"(1- a2) [m2]
(1.24)
4
a2  względne napełnienie zbiornika retencyjnego dla części martwej i posadowienia pompy.
hm + hp
a2 = [-]
Dr (1.25)
10