Handbok om tryck­avloppsystem (LTA)

Handbok om tryck­avloppsystem (LTA)

IV

Handbok om tryckavloppsystem (LTA)Den här handboken om LTA ges ut av Xylem Water Solutions AB, som tillverkar Flygt­pumparna.

Xylem är en global leverantör av lösningar för hantering och behandling av vatten till kunder inom bygg, gruvdrift, kommuner och industrier i över 140 länder. Företaget konstruerar och levererar energisnåla lösningar och tillhörande tjänster för transport av rent vatten och avloppsvatten, för drä­nering, biobehandling, filtrering och desinfektion, via fem globala varu­märken ­ Flygt, Godwin Pumps, Leopold, Sanitaire och Wedeco. Copyright © 2012 Xylem Water Solutions AB. Alla rättigheter förbehålles. Printed in Sweden

Utgiven av Xylem Water Solutions AB, Gesällvägen 33, SE­174 87 Sundbyberg, Sverige

Redaktör Tore Strandberg

Assisterande redaktörer Per Hedmark Henrik Held Anders Ström

Bearbetning av svensk översättning Magnus Nilsson Johan Seijmer Kim Ödlund

V

VI Innehåll

Kapitel 1 Inledning 4-51.1 Varför LTA­system? 4

Kapitel 2Trycksatta avloppssystem 6-72.1 Applikationer för småhus, kommersiella fastigheter och 6 kom munala anläggningar

Kapitel 3Beskrivning av andra system för transport av avloppsvatten 8-113.1 Septiktank 83.2 Små reningsanläggningar för avloppsvatten 93.3 Självfallssystem 103.4 Vakuumsystem 10

Kapitel 4Systemdimensionering 12-394.1 Val av pump 124.1.2 Hydrauliska egenskaper för tuggerpumpar av excenterskruvtyp respektive centrifugaltyp vid användning i LTA­applikationer 154.1.3 Tuggerpumpar av excenterskruvtyp i LTA­system 164.1.4 Tuggerpumpar av centrifugaltyp i LTA­system 194.1.5 Vilka hydrauliska designvillkor måste vara uppfyllda? 224.1.6 Konstruktion av tryckavloppsystem med flera tugger­ pumpar som körs samtidigt 234.1.7 Den statistiska metoden 244.1.8 Sannolikhetslära 274.2 Tips om installation i ledningsnät 284.2.1 Rekommendationer för ledningsprofil 284.2.2 Tips om rörläggning 294.2.3 Rördimensioner och definition av tryckklasser 304.3 Strategier för styrning och övervakning 314.3.1 Lösningar för styrning och övervakning av tryckavloppsystem 314.4 Pumpstationens utformning 354.5 Avluftningsventiler och hävertbrytare 37

Kapitel 5Designhjälpmedel 38-39

Kapitel 6Beskrivning av olika pumptyper 40-426.1 Centrifugaltuggerpumpar 406.2 Excenterskruvpumpar med tuggerfunktion 42

Kapitel 7Svavelväte i LTA-anläggningar 43-47

Kapitel 8Bilagor 48-598.1 En­ eller trefas 498.2 Flygt­produkter för tryckavloppsystem 508.3 Riktlinjer för val av pump och utformning av rörsystem 50 8.4 Checklista för konstruktion av ett tryckavloppsystem 52 8.5 Förkortningsförklaringar och symbolförteckning 548.6 Referenser 60

Innehåll

VIIInnehåll

1

Friskrivning All information i den här handboken har publicerats i god tro och all rimlig omsorg har lagts på att kontrollera att infor­mationen är korrekt. Handboken läggs dock fram med förbehållet att författarna och utgivarna inte ansvarar för fel och utelämnanden, och att de inte lämnar någon uttalad eller underförstådd garanti i fråga om att innehållet är aktuellt, full­ständigt eller korrekt. Författarna och utgivarna tar inget ansvar för skador eller förluster, varken direkta eller indirekta, som uppkommer på grund av att data eller information i handboken tillämpas. Handboken utges med det förbehållet att författarna och utgivarna lämnar information men inte har avsikten att tillhandahålla tekniska eller andra professio­nella tjänster. Om sådana tjänster söks bör en lämplig yrkeskunnig person kontaktas.

Tack

Den här handboken bygger på den globala laganda som råder inom vårt företag. Vi vill rikta ett särskilt tack till följande personer för värdefulla bidrag: John Bauer, Ad Damme, Klas Dans, Doug Darville, Alain Derville, Per Hedmark, Björn Lundqvist, Dana Mullen, Therese Myske, Erik Quijano, Johan Seijmer, Anders Ström, Roland Svensson och Peter Söderlund.

2

3

Förord

Flygts pumpar har använts i avloppssystem världen i över 50 år.

Den globala efterfrågan på pålitliga tryckavloppsystem med lång livslängd har vuxit snabbt och skapat ett behov av riktlinjer för hur sådana system bör utformas.

Den här handboken ger praktiska rekommendationer riktade till tekniker och konsulter som har i uppdrag att konstruera tryckavloppsystem. Den syftar också till att ge användare och driftper­sonal grundläggande kunskaper om tryckavloppsystem, liksom tips till entreprenörer som utför uppdrag på sådana system.

Ett tryckavloppsystem består av ett förgrenat ledningsnät och trycksättningsutrustning (pumpar).

Målsektorn är främst de australiska, europeiska och nordamerikanska marknaderna. Därför kan vissa delar av handboken ligga utanför normal praxis för vissa marknader. Samtidigt kan sådan avvikande praxis ge upphov till nya idéer.

Handboken kompletteras lämpligen med installations­ och driftsanvisningar, pumphandböck­er med mer detaljerad beskrivning av pumpkapaciteter och driftpunkter, liksom riktlinjer för elinstallationer och för rörläggning.

De första kapitlen ägnas åt en grundläggande genomgång av tryckavloppsystem. Därefter för­klarar vi våra konstruktionsprinciper och diskuterar speciella problem, som till exempel upp­komsten av svavelväte. Handboken har tagits fram med hjälp av personer inom vår organisation runt om i världen, som har många års erfarenhet av tryckavloppsystem.

Organisationen för Flygt produkter finns representerad överallt i världen för att ge våra kunder personligt stöd. Tveka inte att ta kontakt med oss om du vill ha mer information.

4 Kapitel 1 – Inledning

1.1 Varför LTA-system?

Trycksatta avloppssystem (LTA­system) utvecklades från början i USA på sextiotalet, och blev efterfrågade under sjuttiotalet på landsbygden där höga grundvattennivåer och berggrund nära markytan gjorde det besvärligt och dyrbart att lägga konventionella avlopp. Det globala genom­brottet för LTA­system skedde omkring 1980, när dränkbara centrifugalpumpar med tuggerfunk­tion introducerades. Sådana pumpar var billiga, pålitliga och lätta att använda. De kunde också pumpa orensat avlopp under högt tryck genom system med klena rör. På grund av de stora kost­naderna förknippade med självfallsystem för avlopp har LTA­system blivit ett av de mest populä­ra och praktiska sätten att transportera avloppsvatten, särskilt i områden med gles bebyggelse.

Det finns flera olika sätt att hantera avloppsvatten, som självfallsystem, lokala avlopps­reningsanläggningar, slutna septiktankar och LTA­system. LTA­system har flera förde­lar jämfört med andra, exempelvis:• kostnadseffektiv installation, särskilt i kuperad och bergig terräng och där grund­

vattennivån är hög, liksom på stora plana landområden och där vattendrag ska passeras;

• hög pålitlighet, små krav på underhåll, enkel och billig drift.

Flygt har levererat pumpar på marknader för tryckavloppsystem runt om världen sedan 1980­talet. Bland annat:• 150 000 tuggerpumpar till Holland; • 40 000 tuggerpumpar till Tyskland;• 27 000 pumpar i prefabricerade Compit pumpstationer• 10 000 tryckavloppsystem i drift;• excenterskruvpumpar med tuggerfunktion till Australien, USA och Skandinavien.

Flygt medverkade i utvecklingsarbetet av den europeiska standarden för tryckavloppsystem, EN 1671; de standarder som tillämpas i USA är UL, CSI och/eller NSF.

Kapitel 1

Syftet med den här handboken är att ge konsulter, konstruktörer, entreprenörer, planerare och systemdriftpersonal information och riktlinjer för dimensionering och konstruktion av tryckav-loppsystem. Här finns också råd om val av rätt systempaket, innefattande pumpar, pumpstatio-ner, utrustning för övervakning och styrning, samt tillbehör som ventiler och hävertbrytare. Här behandlas också valet av rör och pumpar. Vidare beskrivs Flygt programvaror. Vi finns på mark-naderna för avloppssystem i Australien, Europa och Nordamerika, vilket gör att det finns avsnitt i handboken som inte gäller överallt; diskussionerna är dock avsedda att ge värdefulla konstruk-tionstips.

Inledning

5Kapitel 1 – Inledning

Utöver extremt tillförlitliga avloppspumpar av högsta kvalitet kan vi erbjuda:• hjälp med systemutformning, där vi utnyttjar modernt och sofistikerat datorstöd• ett brett urval av pumpar samt utrustning för övervakning och styrning • lokal installationshjälp och service• ett globalt nätverk av säljkontor och fabriker.

I Flygt­sortimentet finns excenterskruvpumpar och centrifugalpumpar med tuggerfunktion, för tryckhöjder på upp till 67 mvp och flöden på upp till 6 l/s.

Ny lagstiftning ställer högre krav på skydd för närliggande vattendrag och medför behov av nya installationer för hantering av avloppsvatten.

Trycksatta avloppssystem används ofta i områden som är mindre tätt befolkade, som utanför stä­derna och på landsbygden. I den här handboken presenteras Flygts syn på hur sådana system bör utformas. Här förklaras systemkrav och förklaras hur man fastställer vilken kapacitet olika komponenter, exempelvis pumpar, bör ha. Här diskuteras skillnaderna mellan centrifugalpumpar och excenterskruvpumpar. Eftersom ett tryckavloppsystem normalt omfattar långa rörledning­ar är det viktigt att förhindra uppkomsten av svavelväte och korrosion (se kapitel 7). Hydrauliska aspekter som minsta strömningshastighet, uppehållstid och ventilplacering diskuteras också.

Rekommendationer om drift, installation och underhåll återfinns i skötselanvisningarna för res­pektive pump.

Syftet med avloppsvattenrening är att separera slammet från vattnet så att vattnet kan återfö­ras till recipienten och användas på nytt. För enskilda hushåll kan detta uppnås med ett mini­reningsverk (hushållsstorlek) på fastigheten, eller genom att avloppsvattnet transporteras till ett reningsverk; dessa funktioner beskrivs i nästa kapitel. Lokala avloppsreningsverk kan vara effek­tiva lösningar på avlägsna platser i glesbygd.

Avloppsvatten kan transporteras till ett större reningsverk genom självfall eller under tryck. Systemet med självfall, som är vanliga i stadsbebyggelse och förorter, bygger på att det finns ett visst minsta fall från avloppsledningen till pumpstationen. På landet är slutna septiktankar van­liga. Deras arbetssätt beskrivs i avsnitt 3.2.

6 Kapitel 2 – Trycksatta avloppssystem

Trycksatta avloppssystem

Ett system för tryckavlopp består av ett nätverk av klena rörledningar. Systemet byggs upp av små pumpstationer i anslutning till de fastigheter varifrån avloppsvattnet pumpas. Ett litet system kan betjäna några få hushåll, medan ett stort system kan ha flera hundra pumpstationer. Ibland är flera hushåll anslutna till samma pumpstation. En vanlig storlek på pumpsump är 400­500 liter, motsvarande den mängd avloppsvatten som produceras per dygn. Pumparna har oftast en malande funktion, s.k. tugger, som sönderdelar föroreningar i avloppsvattnet till små partiklar så att pumpen och rörsystemet inte sätts igen. En vanlig pumptyp har en effektförbrukning på 1­3 kW och ett maxflöde på 1­3 l/s.

Avloppsvattnet från LTA­systemet skickas ut i huvudavloppsnätet eller tas emot av en större pumpstation för vidare transport till reningsverket. Ett normalhushåll producerar 400­800 liter avloppsvatten per dygn.

Avloppsvattenpumpning kan delas in i applikationer för småhus, kommersiella fastigheter och kommunala anläggningar.

Kapitel 2

Figur 2.1Landskap med LTA­stationer och ledningar.

7Kapitel 2 – Trycksatta avloppssystem

2.1 Applikationer för småhus, kommersiella fastigheter och kom-munala anläggningar Även om syftet och metoderna för de olika applikationerna är samma finns det vissa skillnader mellan system som hanterar system med tryckavlopp från småhus, kommersiella fastigheter respektive kommunala anläggningar. Dessa skillnader klargörs nedan. Observera att den här handboken är inriktad på system för hantering av småhusavlopp. Om så önskas kan Flygt även ge riktlinjer och rekommendationer för hantering av avlopp från kommersiella fastigheter och kommunala anläggningar.

Småhusavlopp har ofta:• små pumpar som väger mindre än 50 kg, har en effekt på upp till 5 kW och lämnar

ett flöde på 2 l/s (se bilaga 8.1 för mer information om effektmätning)• fokus ligger främst på att ha utrustning som är underhållsfri• verkningsgraden prioriteras lägre• det finns en övre begränsning för hur mycket ström som kan tas ut.

Avlopp från kommersiella fastigheter har ofta:• pumpen placerad inne i byggnaden eller på tomten• högre flöden• större pumpar• längre driftstider• större krav på dubbleringar av pumpar, eftersom följderna av driftstopp är allvarligare• avloppsvatten som kan innehålla större mängder fasta föroreningar: pappers­

handdukar, smörjfett, osv• ibland stora flödesvariationer• professionellt underhåll av "allmänkunnig" driftpersonal, som övervakar, styr och

reglerar med hjälp av industriell utrustning (t.ex. fjärrövervakning).

Kommunala anläggningar:• har mellanpumpstationer ute i avloppsnätet• kan ha stora pumpar• kan vara telemetriskt övervakade (från reningsverket nedströms)• sköts av driftpersonal som har utbildning på avloppssystem.

Figur 2.2 Vy i perspektiv av en LTA­station med typiska tillhöran­de komponenter. Här används tuggerpumpar av centri­fugal­ eller excenterskruvtyp. Pumpstationen kan se olika ut för olika marknader. I Skandinavien används exem­pelvis två nivåvippor, medan man har tre vippor i USA. För manövrering av avstängningsventilen från marknivån används ofta ett förlängt handtag.

8 Kapitel 3 - Beskrivning av andra avloppssystem

Beskrivning av andra system för transport av avloppsvattenVid avloppsvattentransport är det vattnet som är transportmediet för föroreningarna. Syftet med avloppsrening är att separera vatten och slam så att rent vatten kan återföras till recipien­ten. Flera metoder kan användas; avloppsvattnet kan behandlas lokalt och slammet körs bort av tankbil med vissa intervall. Ett annat sätt är att pumpa avloppsvattnet till ett fullskaligt renings­verk. Nedan följer en allmän beskrivning av sådana system, inklusive septiktankar, minirenings­verk, självfallsystem och vakuumsystem.

3.1 Septiktank

En septiktank är en sluten tank under markytan som tar emot avloppsvatten från hushållet. De tyngre fasta föroreningarna i avloppsvattnet sedimenterar i tanken. Naturligt tillväxande bakte­rier bidrar till att "bryta ned" detta sediment eller slam. Med vissa intervall töms tanken på slam­met med hjälp av en slamsugningsbil.

Istället för att pumpa bort det avskiljda vattnet kan man låta det infiltrera marken efter septik­tanken. Detta kräver ett välbyggt system så att inget orenat avloppsvatten släpps ut. Inre mel­lanväggar i tanken håller kvar skum som flyter på ytan så att det inte går ut med bräddat vatten.

Kapitel 3

9Kapitel 3 - Beskrivning av andra avloppssystem

Figur 3.2Avloppsreningsanläggning för 1­5 PE.

3.2 Små reningsanläggningar för avloppsvatten

Därefter låter man det behandlade vattnet infiltreras i marken eller gå ut i ett lokalt vattendrag eller en sjö. Behandlingen kan också omfatta desinfektion före utsläpp. Slammet tas om hand och lagras i lokala komposter eller fraktas bort på tankbil en eller två gånger per år. Antalet hushåll som är anslutna till samma system brukar ligga mellan 1 och 5. Effektförbrukningen i behand­lingsprocessen är låg.

Andra kostnader för avloppsreningen utgörs av kemikalier och slamtransport.

Behandlingseffekten mäts som minskning av biologiskt syrebehov (BOD) respektive kemiskt syrebehov (COD). Behandlingsgraden kan normalt uppgå till: BOD5­reduktion >90%, COD­reduktion >90%, reduktion av P­total >90%.

10 Kapitel 3 - Beskrivning av andra avloppssystem

Självfallsledningar läggs med en lutning som gör att avloppsvatten från enskilda hushåll eller fler­familjshus leds till pumpstationer och reningsverk. Grenledningarna ansluter till huvudavlopps­ledningen. Eftersom ledningen måste ha ett visst fall för att vattnet ska rinna med tillräcklig hastighet för att undvika att fasta föroreningar sedimenterar i rören måste man sätta in pump­stationer när ledningsdjupet når en viss nivå. För att en avloppsledning ska vara självrensande krävs normalt en strömningshastighet på 0,7 m/s. Avloppsledningar förläggs på ett visst djup när de dras under vägar, för att inte skadas när tunga fordon passerar på vägen. Ett normalt värde på fallet på ledningen är 1%.En avloppsledning med självfall kan transportera både avloppsvatten och dagvatten (kombina­tionsledning) eller ha separata rör för avlopp respektive dagvatten.

Självfallssystem är ekonomiskt fördelaktiga i tättbefolkade områden, där stora flöden ska trans­porteras. Eftersom de är mekaniskt enkla kräver självfallssystem också mindre underhållsarbete.

Systemen ger hög hygienisk nivå och är en bekväm lösning för hushållen, eftersom fastighetsä­garna inte behöver göra något eget underhåll (eftersom kommunen sköter systemet).

3.4 Vakuumsystem

I ett vakuumbaserat avloppssystem används en pump för att skapa vakuum och suga avlopps­vattnet från en uppsamlingsbrunn i hushållet eller på tomten till en större centralt placerad tank, där pumpen är placerad. För att systemet ska vara kostnadseffektivt går det inte att arbeta med

Figur 3.3Avloppsvattnet från hushållen leds ut i avloppsnätet via en självfallsledning till den mottagande pumpstationen.

3.3 Självfallssystem

11Kapitel 3 - Beskrivning av andra avloppssystem

mer än några få meters undertryck. Storleken på sådana system är begränsad, särskilt i bergi­ga områden.

Vakuumsystemet omfattar:• en uppsamlingsbrunn med nivåvakt och en motorstyrd ventil• en vakuumledning• en pumpstation med vakuumpump och avloppspump

Avloppsvatten från hushållen når uppsamlingsbrunnen via självfall. När vätskan i brunnen når en viss nivå öppnar ventilen och avloppsvatten sugs in i systemet. Innan ventilen öppnar kon­trollerar systemet att ingen annan enhet håller på att tömmas. Ledningen har ett fall på omkring 0,3%. Efter en viss sträcka har ledningen ett brant segment på några meter, en transportficka, och börjar sedan falla igen fram till pumpstationen (ledningen har alltså en sågtandsprofil med 50­70 m mellan de uppåtgående segmenten). Vätska blir stående i transportfickorna, och lyfts med jämna mellanrum när vakuumventilen öppnar. Sedan rinner vätskan fram till nästa låga punkt och sugs upp när vakuumventilen öppnar på nytt.

Systemet är mycket beroende av att underhållsnivån är hög.

Figur 3.4 Så snart som uppsamlingsbrunnen är full öppnas en ventil och brunnen töms av undertrycket.

12 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Pumpkurva

Driftpunkt

TryckhöjdH

Flöde Q

Statisk höjd

Systemkurva

Systemdimensionering

Vid konstruktion av ett tryckavloppssystem väljer man pumpar och rör som gör att systemet arbetar utan att fel eller stopp uppstår. Följande kapitel är indelat efter de komponenter som ingår i ett LTA­paket: pump, pumpstation med ventiler och rör, samt utrustning för övervakning och styrning. Eftersom valet av rördimensioner hänger ihop med valet av pump diskuteras även detta senare i detta sammanhang.

Kundens viktigaste önskemål är att få ett LTA­system som arbetar utan behov av underhåll (exempelvis på grund av sedimentation i rören, igensatta pumpar osv.). Energiförbrukningen är oftast mindre viktig. (Energieffektiv pumpning brukar definieras med hjälp av begreppet speci­fik energi; definitioner återfinns i bilagan).

4.1 Val av pump

Det här avsnittet beskriver olika pumpuppgifter i ett LTA­system med tuggerpumpar av centri­fugal­ eller excenterskruvtyp. Systemkurvan i kombination med Q­H­kurvan bestämmer pumpens driftpunkt. Eftersom ett LTA­system har långa ledningar är systemkurvan ofta brant, större delen av den totala tryckhöjden beror på friktion i rören.

Kapitel 4

Figur 4.1.1 Systemkurva med låg statisk tryck­höjd och hög dynamisk tryckhöjd till följd av friktionsförlusterna i en lång ledning, htot = hgeo + hdynamic.

13Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Statisk tryckhöjd Statisk tryckhöjd definieras normalt som höjdskillnaden mellan vattennivån i pumpstationen och vattennivån vid utloppet, eller höjden till utloppet, om detta ligger ovanför vattenytan. Med en ledningsutformning enligt bilden kommer den andra delen av röret att tömmas av sig själv när pumpen stannat. Luft går in från utloppet och den högra vattenpelaren separeras från den vänstra vid knycken på röret.

Figur 4.1.2 Utloppet ligger ovanför vätskeni­vån. Detta innebär att den högra delen av röret töms när pumpen stannat.

När man beräknar statisk tryckhöjd och pumpens driftpunkt måste man ta hänsyn till de höga punkterna på ledningen.

Tryckförlust genom friktionDen dynamiska tryckhöjden beräknas så här:

hdynamic är tryckförlusten i m, ƒ friktionsfaktorn, l rörets längd, v vattnets hastighet i den rörsek­tion som har diametern .

För att bestämma pumparnas driftpunkter (l/s), strömningshastigheter (m/s) och kopplings­punktsvärden (fot/m) använder vi oss av programvara för hydraulisk modellering, exempelvis RioGI och KYPipe, som utnyttjar rördimensioner och kan simulera avlopp från både småhus och kommersiella fastigheter.

Följande parametrar måste vara kända när man ska konstruera ett system: • Används bostäderna som fritidshus eller året runt• Hur många hushåll• Antalet pumpar som ska köras samtidigt, utgående från den rationella metoden

eller sannolikhetsmetoden• Vattenförbrukningen, angett som projekterat flöde• Framtida utbyggnad av LTA­systemet• Topologi (statiska höjdskillnader)• Exploateringsförloppet för platsen och utbyggnadsetapper• Behovet av förhöjd säkerhet (dubblerade pumpstationer)• Strategier för övervakning, styrning och underhåll• Rörtyper• Tillgänglig elförsörjning

14 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Resultatet från beräkningarna utgör pumparnas driftvillkor (alltså driftpunkter vid olika antal pumpar igång samtidigt, strömningshastigheter och tryckförluster med uppehållstider i de olika rören). Den som utformar systemet finjusterar och prövar olika kombinationer av rördiametrar, antal pumpar som är igång samtidigt osv. tills den optimala lösningen hittas.

Nedan diskuteras skillnader i hydrauliska egenskaper mellan centrifugalpumpar och excenter­skruvpumpar.

Figur 4.1.3 Skärmdump från programvara för systemdesign: en karta över ett LTA­område för en uppsättning hushåll; de vita prickarna indikerar de olika LTA­stationerna. De raka linjerna indikerar rörledningarna. Utloppet visas till vänster.

15Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

RioGL 4.0.40 ITT Engineering Tool

Page 1 of 1 Date: 10/05/2011

Pump- name

Pump type Capa-city [l/s]

Head losses [m] Running Time [min/day]

Liquid level pump operati.

Total [m]

Friction [m]

Static [m]

DynNod [m]

Start [m]

Stop [m]

P0016/p1 MP 3068-210-2.4 kW-3 Ph 2.7 25.3 24.7 0.1 0.5 4 -0.10 -0.20 P0023/p1 MP 3068-210-2.4 kW-3 Ph 1.7 29.5 28.6 0.1 0.7 6 -0.10 -0.20 P0014/p1 MP 3068-210-2.4 kW-3 Ph 1.6 29.9 29.0 0.1 0.8 7 -0.10 -0.20 P0004/p1 MP 3068-210-2.4 kW-3 Ph 2.3 27.2 26.4 0.1 0.6 5 -0.10 -0.20 P0007/p1 MP 3068-210-2.4 kW-3 Ph 2.1 28.0 27.0 0.1 0.8 5 -0.10 -0.20 P0008/p1 MP 3068-210-2.4 kW-3 Ph 2.1 28.1 27.1 0.1 0.9 5 -0.10 -0.20

Results for each pump

RioGL 4.0.40 ITT Engineering Tool

Page 1 of 1 Date: 12/05/2011

Start

End Length [m]

Diam. Internal [mm]

M aterial Friction- Coeffi-cient

Friction head losses [m]

M ax. Velocity [m/s]

M ax. Flow [l/s] Pipes Nodes

T0001 L0001 18.10 44.3 PE SDR 17 0.15 4.53 0.00 2.77 4.27 T0017 P0016 34.10 35.5 PE SDR 17 0.15 11.32 0.16 2.76 2.73 T0025 P0023 33.71 35.5 PE SDR 17 0.15 4.60 0.06 1.75 1.73 T0004 0001 25.48 35.5 PE SDR 17 0.15 6.10 0.11 2.33 2.31 0003 P0014 14.49 35.5 PE SDR 17 0.15 1.71 0.04 1.62 1.60 0001 0002 20.52 35.5 PE SDR 17 0.15 4.91 0.08 2.33 2.31 T0006 P0004 12.36 35.5 PE SDR 17 0.15 2.89 0.11 2.31 2.28 T0009 P0007 11.92 35.5 PE SDR 17 0.15 2.36 0.09 2.12 2.09 T0009 T0010 5.11 35.5 PE SDR 17 0.15 0.98 0.09 2.09 2.06 T0010 P0008 11.11 35.5 PE SDR 17 0.15 2.14 0.09 2.09 2.06 T0013 P0011 12.62 35.5 PE SDR 17 0.15 1.95 0.07 1.87 1.84 T0013 T0014 7.37 35.5 PE SDR 17 0.15 1.10 0.07 1.83 1.81 T0014 P0012 12.59 35.5 PE SDR 17 0.15 1.88 0.07 1.83 1.81 T0014 T0015 42.88 35.5 PE SDR 17 0.15 5.34 0.06 1.67 1.65 T0028 P0026 32.18 35.5 PE SDR 17 0.15 3.85 0.05 1.63 1.61 T0024 0006 16.45 35.5 PE SDR 17 0.15 2.41 0.07 1.81 1.79

Results for each pipe f RESULTS FOR EACH PIPE PER LEIDING

Figur 4.1.5 Utdata från programmet RioGI. Tabellen innehåller uppskattningar av de olika pumparnas driftpunk­ter (alltså skärningspunkten mellan pumpkurvan och systemkurvan).

4.1.2 Hydrauliska egenskaper för tuggerpumpar av excenterskruvtyp respektive centrifugaltyp vid användning i LTA-applikationer.

Tuggerpumpar av excenterskruvtyp ger relativt konstanta flöden vid olika utloppstryck, med värden i intervallet 0,7 ­ 1,1 l/s. Tuggerpumpar av centrifugaltyp ger variende flöden beroende på tryckförhållandena, mellan 1­4 l/s.

Båda dessa typer används i moderna tryckavloppsystem. Det optimala valet ur hydraulisk syn­vinkel bestäms av topografin, det projekterade flödet och rördimensionerna.

Centrifugaltuggerpumpar•Gerrelativthögaflödenvilketledertillhögrehastigheterirörochdärmedmindre risk för sedimentering och igensättning. •Dethögaflödetgörävenattpumpsumpentömssnabbareänhos excenterskruvtuggerpumpen, vilket leder till att färre pumpar går samtidigt i systemet.• Klararrelativthöganivåskillnaderochanvändsdärförmedfördelinormalterräng.• Kanhanteravissförekomstavslitandeochvassapartiklarsomtexsand.• Pumpenärslitstark.•Detstoraflödetfrånpumpengersjälvrensningiledningarnaochtömmersumpen snabbt. Höga hastigheter håller rören rena, ger korta drifttider och att få pumpar går samtidigt.

Figur 4.1.6 Ledningsdata och beräknade strömningshastigheter i respektive rör.

16 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Figur 4.1.7En deplacementpump tvingar en vätska att röra sig genom att innesluta en viss mängd och sedan förflytta denna instängda mängd fram till utloppet.

• Excenterskruvpumpar används ofta för pumpning av svåra material, exempelvis avloppsslam.

• De består av en elmotor och en axeltätning som håller motorn skild från vätskan som pumpas, en hydrauldel samt en skäranordning som sönderdelar fasta ämnen i vätskan.

• Hydrauldelen består av en spiralformad rotor som roterar inuti en gummihylsa, som utgör stator. När rotorn roterar tvingas vätska gradvis framåt längs gummihylsan.

• Pumpkurvan är nästan vertikal.• En vanlig nominell motoreffekt är ca 1 kW.

Den användbara pumpkurvan för en excenterskruvtuggerpump är i det närmaste vertikal (flödet är alltså i stort sett konstant över hela driftkurvan). Normalt ligger den maximala tryckhöjden på 60 m. När man dimensionerar ett LTA­system bör man dock aldrig lägga den normala driftpunkten på en total tryckhöjd över 50 m.

Excenterskruvtuggerpumpar•Gerrelativtlågaflödenvilketledertilllägrehastigheterirörochdärmedhögrerisk för sedimentering och igensättning. •Detlågaflödetgörävenattpumpsumpentömslångsammareänhos centrifugaltuggerpumpen vilket leder till att fler pumpar går samtidigt i systemet.• Klararmyckethöganivåskillnaderochanvändsdärförmedfördelibergigterräng.• Kanintehanteraslitandeochvassapartiklarsomtexsand.

4.1.3 Tuggerpumpar av excenterskruvtyp i LTA-system

17Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

PumpkurvaSystemkurva

0

10

50

40

30

20

70

60

0 0.5 1.0

Effekt kW

Flöde l/s

Tryckhöjd

Flöde0

0

Tryck m

Figur 4.1.9 Driftpunkten är skärningen mellan pumpkurvan och sys­temkurvan.

När den totala tryckhöjden ökar blir effektförbrukningen högre till följd av en ökad strömförbruk­ning (t.ex. från normalt 8 A till över 20 A). Tryckökning begränsas av elektriska faktorer; ett motor­skydd kan lösa ut, eller motorn kan överhettas så att överhettningsskyddet löser ut i pumpen. Detta fenomen kan förebyggas med hjälp av utrustning för tryckövervakning.

Figur 4.1.8 Typisk pumpkurva och effekt­förbrukningskurva för en excenterskruvpump med tug­gerfunktion.

18 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Excenterskruvtuggerpumpens driftpunkt bestäms på samma sätt som centrifugalpumpens (alltså som skärningen mellan pumpkurvan och systemkurvan)

I ett stort system kan flera pumpar vara igång samtidigt. Med flera pumpar igång får man flera driftpunkter, i motsats till fallet med bara en pump.

Figur 4.1.10 Vy uppifrån av ett LTA­system, från RioGI. Två pumpar i ett stort system kan exempelvis köras samtidigt, beroen­de på vattenförbrukningen i respektive hushåll och anta­let pumpar.

Figur 4.1.11 När ytterligare en tuggerpump i systemet börjar tömma sin sump ökar trycket i samlingsledningen, vilket förskjuter driftpunkten uppåt något för pumpen.

KapacitetPumpkurva

Systemkurva

Tryckhöjd

Flöde

Statisktryckhöjd

Driftpunkt för två pumpar som körs

Driftpunkt för en pump som körs

19Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Då måste man göra en närmare beräkning för att se till att man uppnår tillräcklig hastighet på mediet i ledningarna för att få självrensning (se diagrammet ovan). Det är också viktigt att beräk­na det maximala trycket så att utrustningen inte överbelastas.

4.1.4 Tuggerpumpar av centrifugaltyp i LTA-system

• Centrifugalpumpar används ofta för att pumpa mindre och större mängder avloppsvatten.

• De består av en elmotor, dubbla mekaniska tätningar som håller motorn skild från den hydrauliska delen, en skäranordning som sönderdelar fasta ämnen i vätskan, samt ett pumphjul.

• Pumpkurvans lutning är olika för olika utföranden. Vanliga tryckhöjdsgränser ligger mellan 30 och 50 m. Ett vanligt maximalt flöde för en tuggerpump för ett småhus är 4 l/s.

• Den nominella effekten ligger ofta på 1­2,4 kW.

Figur 4.1.12 Olika rördimensioner kräver olika flöden och olika antal excenterskruvpumpar som körs samtidigt för att säkerställa att avlopps­vattnet med sina fasta föroreningar transporteras iväg. Vi antar ett pumpat flöde på 0,6 l/s.

Figur 4.1.13Centrifugalpumpen Flygt 3068, som används i LTA­system i mer än 10 år.

"Rördiametrar PE­rör (mm)" "Flöde (l/s)

Nödvändig för renspolning*"

"Totalt antal

excenter­

skruv­pum­

par**"DNDi

(SDR17)

32 28 0,4 1

40 35,2 0,7 2

50 44 1,1 2

63 55,4 1,7 3

75 66 2,4 4

90 79,2 3,4 6

110 96,8 5,2 9

125 110,2 6,7 12

* Räknat på 0,7 m/s ** Beräknat på 0,6 l/s för pumpen

20 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

unix

AU

THO

R:G

PWEB

1SA

CU

(rev

:7.4

9)

Performance CurveDate Project

1/1-Load 3/4-Load 1/2-Load

Power FactorEfficiencyMotor DataComments Inlet/Outlet

Imp. Throughlet

RatedPower ...

StartingCurrent ...

RatedCurrent ...

RatedSpeed ...

Tot. Mom. ofInertia ...

No. ofBlades

Product Type

Curve No Issue

Motor # Stator Rev

Freq. Phases Voltage Poles

Geartype Ratio

Performance with clear water and ambient temp 40 °C

MF3068.170 HT

2011-02-07 53-210-00-3120 10Impeller Diameter

160 mm

13-10-2BB 01Y 10

50 Hz 3 400 V 2

--- ---

0.8775.5 %

---

0.8179.0 %

---

0.7080.5 %

---

-/ 38 mm

6 mm

2.4 kW24 A5.3 A2705 rpm

0.0045 kgm210

Flow[l/s]

Hea

d

[m]

Pow

er

[kW]

Eff.[%]

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.50

5

10

15

20

25

30

35

0

10

20

30

40

2.0

2.4

2.8

G

G

G

Duty-Point Flow [l/s] Head [m] Power [kW] Eff. [%] (NPSHR)[m]3.57 23.6 2.53 (1.98) 32.8 (41.9) ISO 9906/annex A.2

GuaranteeB.E.P.

Best

Eff.

Poi

nt

O *O

vera

ll Ef

f.

Pum

p Ef

f.

O *In

put P

ower

Shaf

t Pow

er

ISO 9906/annex A.2Guarantee between limits (G) acc. toFL

YPS3

.1.6

.6 (2

0090

313)

PERFORMANCE CURVEDATE PROJECT

1/1-LOAD 3/4-LOAD 1/2-LOAD

POWER FACTOREFFICIENCYMOTOR DATACOMMENTS INLET/OUTLET

IMP. THROUGHLET

RATEDPOWER .....

STARTINGCURRENT ...

RATEDCURRENT ...

RATEDSPEED .....

TOT.MOM.OFINERTIA ...

NO. OFBLADES

PRODUCT TYPE

CURVE NO ISSUE

MOTOR # STATOR REV

FREQ. PHASES VOLTAGE POLES

GEARTYPE RATIO

Performance with clear water and ambient temp 40 °C

MP3090.170 HT

2011-04-11 61-254-00-2250 1IMPELLER DIAMETER

146 mm

15-12-2BB 12- 12

60 Hz 1 230 V 2

--- ---

1.0080.5 %

---

0.9982.5 %

---

0.9682.0 %

---

- / 1.5 inch

---

5.5 hp96 A22 A3475 rpm

0.0060 kgm26

FLOW[USgpm]

HEA

D

[ft]

POW

ER

[hp]

EFF.[%]

0 5 10 15 20 25 300

20

40

60

80

100

120

140

0

10

20

30

40

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

DUTY-POINT FLOW[USgpm] HEAD[ft] POWER [hp] EFF. [%] NPSHre[ft]27.69 121.8 4.23 (3.51) 20.2 (24.3)B.E.P.

BEST

EFF

. PO

INT

O *O

VER

ALL

EFF.

PUM

P EF

F.

O *IN

PUT

POW

ER

SHAF

T PO

WER

HI B Curve

Vid dimensionering av en tuggerpump är det viktigt att tänka på att strömförbrukningen under drift är den avgörande faktorn för effektförbrukningen. När tryckhöjden stiger ökar effektför­brukningen (pumpen kan alltså köras mot maximalt tryck under lång tid, exempelvis efter ett strömavbrott när alla pumpar börjar tömma sina stationer samtidigt).

Figur 4.1.15 Pumpkurva, systemkurva och drift­punktsförskjutning när pump nr 2 startar. Maximalt tryck fås vid däm­punkten.

Figur 4.1.14 Effektkurvor och pumpkurvor för en centrifugaltugger vid 60 och 50 Hz.

Pumpkurva

Systemkurva

Tryckhöjd

Flöde

Statisktryck­höjd

Driftpunkt för två pumpar som körs

Driftpunkt för en pump som körs

21Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

"Rördiametrar PE­rör(mm)"

"Flöde (l/s)Nödvändig för renspolning*"

"Totalt antal

centrifugal­

pumpar**"DN

Di (SDR17)

32 28 0,4 1

40 35,2 0,7 1

50 44 1,1 1

63 55,4 1,7 1

75 66 2,4 1

90 79,2 3,4 2

110 96,8 5,2 2 ­ 3

125 110,2 6,7 3 ­ 4

Med stora rördiametrar måste man göra en närmare beräkning för att se till att man uppnår till­räcklig självrensningshastighet på mediet i ledningarna (se diagrammet ovan). För centrifugal­tuggerpumpar är det maximala trycket inte något bekymmer.

I ovanliga situationer, exempelvis efter ett strömavbrott, kan alla pumparna starta samtidigt när strömmen kommer tillbaka. Tillsammans bygger pumparna upp trycket i rörsystemet tills res­pektive pump når sin dämpunkt. Den pump som ligger närmast utloppet (som alltså arbetar mot det lägsta mottrycket) uppnår inte sin dämpunkt, utan kommer att vara den första att tömma sin station, varefter pumpen stannar. Nästa pump i ordningen från utloppet får då i sin tur ett lägre mottryck, och kan börja tömma sin station. Då kan tredje pumpen starta osv. Centrifugalpumpar anpassar sig alltså själva efter strömavbrott.

Vi kan erbjuda hjälp med utformning av större system, med beräkning av driftpunkter vid olika driftförhållanden, exempelvis när flera pumpar körs samtidigt.

Figur 4.1.16 Olika rördimensioner kräver olika flöden och olika antal centrifugalpumpar som körs samtidigt för att säkerställa att avloppsvattnet med sina fasta föroreningar transporteras iväg. Vi antar ett pumpat flöde på 3 l/s.

* Räknat på 0,7 m/s ** Beräknat på 3 l/s för pumpen

22 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

4.1.5 Vilka hydrauliska designvillkor måste vara uppfyllda?Följande hydrauliska villkor bör vara uppfyllda för att ett tryckavloppsystem ska fung­era på ett säkert sätt:• tillräcklig strömningshastighet (i rörledningen) för att hålla rören renspolade för

att förhindra sedimentering och uppbyggnad av en biofilm på rörens insida • tillräckligt kort uppehållstid för att förebygga uppkomst av svavelväte (gasen H2S,

även kallad vätesulfid)• tillräcklig strömningshastighet för att eliminera luftfickor i rören.

En viktig del av processen vid utformningen går ut på att dessa villkor ska uppfyllas. Utöver de hydrauliska villkoren finns lokala krav som också ska uppfyllas.

StrömningshastighetEnligt standarder för LTA, exempelvis SS­EN 1671, ska en minsta strömningshastighet på 0,7 m/s uppnås en gång per dygn. Observera att man normalt använder tuggerpumpar, antingen cen­trifugalpumpar eller excenterskruvpumpar, i LTA­system. Om andra lösningar har valts för den hydrauliska delen kan det krävas något högre strömningshastigheter.

Den lägsta acceptabla strömningshastigheten (i huvudledningen) kan uppnås med hjälp av en pump eller flera pumpar som körs samtidigt.

UppehållstidBåde lång uppehållstid för avloppsvattnet och låg strömningshastighet bidrar till uppkomsten av svavelväte (H2S). Denna gas börjar bildas omgående när allt syre är förbrukat. De första teck­nen kan noteras vid utloppet från systemet (alltså anslutningen till huvudavloppsledning eller pumpstation). I små mängder är svavelväte en illaluktande gas, men i större mängder är denna gas dödlig. Uppkomsten av svavelväte beskrivs närmare i kapitel 7.

Den genomsnittliga uppehållstiden (t) är

där V är volymen i rören och Qi är inflödet till dessa rör.

Den europeiska standarden EN 1671 anger att vid uppehållstider på mer än 8 timmar bör åtgär­der vidtas för att förebygga uppkomst av svavelväte.

Eliminering av luftfickorLuft kan komma in i rörledningarna exempelvis när en hävertbrytare öppnar (under trycket av en hävert från ett utlopp på lägre nivå). Eftersom vätskan i ett LTA­system står stilla när vatten­förbrukningen är låg (t.ex. under natten) samlas luft i toppunkter i rörsystemet. Sådana luftsam­lingar ökar tryckförlusten som måste övervinnas av pumparna. En liten luftficka har normalt inte så stor betydelse.

i

23Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Det finns olika teorier för att beräkna minimihastigheten för transport av gas i ett rör som lutar nedåt. Den ursprungliga Kent­ekvationen säger att

En nyare version är

Enligt Brown är den lägsta hastigheten vid ett fall på• 10˚ (lutning 1:6) 0,7 m/s om rördiameternϕrör är 60 mm • 5˚(lutning 1:12) 0,9 m/s om rördiameternϕrör är 100 mm.

Pumparna i ett LTA­system körs normalt korta perioder (t.ex. 10 minuter per dygn). Även om väts­kehastigheten blir tillräckligt hög för att mata fram gasen längs ledningen måste tiden också vara tillräckligt lång för att gasen ska tryckas förbi rörets lägsta punkt. Annars vandrar luftfickan tillbaka till utgångspunkten (i rörtoppen) när pumpen har stannat. Om luften inte hinner förbi lägsta punkten under pumpens gångtid måste en luftningsventil installeras.

4.1.6 Konstruktion av tryckavloppsystem med flera tuggerpumpar som körs samtidigt

Följande kapitel förklarar bakgrunden till olika designvillkor när flera pumpar körs samtidigt ­ en situation som är vanlig i större system med tryckavlopp.

De vanligaste pumptyperna för LTA­system är centrifugaltuggerpumpar och tuggerpumpar av excenterskruvtyp.

En centrifugaltuggerpump tömmer sumpen snabbt tack vare dess höga kapacitet. Därmed blir den vanligaste driftsituationen att en pump i taget arbetar (dvs. strömningshastigheten i rören måste uppnå tillräckliga värden med bara en pump igång).

Fyra metoder förekommer: den statistiska metoden för de europeiska och australiska markna­derna; toppflödesmetoden för Tyskland; den rationella och/eller sannolikhetsmetoden i USA och Kanada.

De dimensionerande värdena är de maximala flöden som förväntas uppstå en eller två gånger per dygn. De används vid dimensioneringen av huvudledningarna i tryckavloppet. Flöden som är större än de dimensionerande värdena kan uppstå ibland, vilket innebär att de dimensione­rande värdena inte ska uppfattas som största förekommande flöden. De dimensionerande vär­dena används dock för den grundläggande dimensioneringen av rören.

Två designmetoder har tillämpats med framgång i USA under 40 års tid: den rationella meto­den och sannolikhetsmetoden. Båda dessa kan användas med centrifugalpumpar och excen­terskruvpumpar. I den här handboken beskrivs dock inte sannolikhetsmetoden.

24 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

0

10

50

40

30

20

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4.1.7 Den statistiska metoden

Den statistiska metoden är den som beskrivs i SS­EN 1671­1, och hänvisningsdokumentet "Design and performance of Pressure Sewage Systems".

Ett system för tryckavlopp består av ett nätverk av rör och flera pumpar.

Beroende på de enskilda hushållens vattenförbrukning körs pumparna olika ofta när avlopps­vatten ska transporteras bort från tanken. För tryckavloppssystem med många pumpar finns det tidpunkter när flera pumpar i olika hushåll körs samtidigt under dygnet (t.ex. två pumpar igång, tre pumpar igång, fyra pumpar osv.). Frekvensen för sådana olika driftsituationer kan beskrivas med en Gauss­kurva.

Figur 4.1.17 Översiktlig bild av ett litet LTA­system Kvadraterna indikerar pumpstationer, linjerna är ledningar.

En Poisson­fördelning beskriver sannolikheten för olika av varandra oberoende hän­delser, alltså oddsen och analysen för slumpmässiga händelser: • antalet telefonsamtal som inkommer till en växel;• sannolikheten för att få en sexa på en tärning är 1 på 6, och att få ett jämnt antal

ögon på tärningen är 3 på 6.

Figur 4.1.18 Exempel på hur ofta olika kombinationer av pumpar körs samtidigt

Frekvens ggr/dag

Antal pumpar som körs samtidigt

25Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Sannolikheten, P, är måttet på hur trolig en händelse är.

För ett LTA­system kan sannolikheten definieras så här:

Europastandarden SS­EN 1671 handlar om "Utformning av tryckavloppssystem", och säger att tryckavloppssystem ska utformas för en sannolikhet på 10 % att pumparna ska vara igång sam­tidigt. Antalet pumpar ska bestämmas utgående från värdet på 10­procentssannolikheten till höger på Gauss­kurvan.

0%

5%

10%

1 2 3 4 5 6 7 8 9

15%

20%

25%

Poisson­fördelningen kan användas för att beräkna sannolikheten för att ett visst antal pumpar ska vara igång samtidigt.

P är sannolkheten för att ett visst antal pumpar går samtidigt. (Begreppet sannolikhet definieras nedan.)R är antalet pumpar för vilka P beräknas.N är det totala antalet pumpar i systemet.qin är det inkommande flödet vid pumpstationen. Vattenförbrukningen beräknas ske under 10 timmar / 24 timmar.qp är pumpflödet.

Resultaten av ekvationen kan visas i ett Gauss­diagram enligt nedan.

Figur 4.1.19 Exempel på sannolikheten för att olika kombinationer av pumpar körs samtidigt

Sannolikhet

Antal pumpar som körs samtidigt

Antalet gynnsamma fallAntalet möjliga fall

Antal pumpar som går samtidigtTotalt antal pumpar

26 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

0%

5%

10%

1 2 3 4 5 6 7 8 9

15%

20%

25%

Standarden säger också att för små system ska sannolikheten att ingen pump är igång uteslu­tas vid beräkningen. Om sannolikheten att en pump är igång är högre än 80 % gäller fallet ett system med en pump (annars ska konstruktionen ge en sannolikhet på ca 10 %).

Systemet bör utformas för värsta scenariot, vilket normalt innebär att alla pumpar i konstruktio­nen ligger längst ut i samma del av nätet och körs vid höga tryck, ända från ytterdelarna av nätet till utloppet. Observera att designkriterierna är konservativa; sannolikheten för att just dessa pumpar ska vara igång samtidigt är lägre än 10 %.

Den programvara som används av Flygts applikationsingenjörer heter RioGI och beräknar hur ofta pumpar körs samtidigt. Systemet ska utformas för att klara driftsituationer som inträffar dag­ligen med en pump, två pumpar, tre eller flera pumpar; driftsituationer som inträffar en gång i veckan behöver inte beaktas.

Referenser:Design and performance of PRESSURE SEWERAGE SYSTEMS, Peter Söderlund, Lennart Jönsson, Peter Nilsson. Avdelningen för Vattenresurslära, Institutionen för bygg­ och miljöteknologi, Lunds Universitet, Sverige, rapport nr 7180

Figur 4.1.20Exempel på ett stort LTA­system, där sannolikheten 10 % indikerar att systemet bör innefatta sju pumpar som körs samtidigt.

Sannolikhet

Antal pumpar som körs samtidigt

27Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Figur 4.1.21 Exempel på vattenförbrukningen i olika länder

4.1.8 Sannolikhetslära

Sannolikhetsläran är den gren av matematiken som behandlar slumpmässiga händelser. De centrala begreppen inom sannolikhetsläran är slumpmässiga variabler, stokastiska processer och händelser: matematiska abstraktioner av icke deterministiska händelser eller mätta store­heter, som kan vara enstaka eller återkomma över tid på ett till synes slumpmässigt sätt. Även om en enstaka slantsingling eller tärningskast är en slumpmässig händelse, så uppvisar ett större antal sådana slumpmässiga händelser i följd vissa statistiska mönster, som kan studeras och förutsägas. Två typiska matematiska sätt att beskriva sådana mönster är lagen om stora tal och centrala gränsvärdessatsen.

Bestämning av vattenförbrukningenDet värde på vattenförbrukningen som ska användas vid konstruktion av ett LTA­system hämtas normalt från lokala standarder. Nedan ges ett exempel:

Genomsnittlig vattenförbrukning per person och dag

USA

0 600 l/dag

300

AustralienItalien

SpanienNorge

FrankrikeÖsterrikeDanmarkTysklandBrasilien

FilippinernaStorbritannien

IndienKina

KenyaHaiti

28 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

4.2 Tips om installation i ledningsnät

Det här avsnittet innehåller råd vid installation av ledningar till ett tryckavloppsystem. Närmare information om villkoren för rörinstallation lämnas av rörleverantörerna. En diskussion om trans­port av luftfickor i nedåtlutande rör återfinns i avsnitt 4.1.5.

För att garantera att systemet fungerar pålitligt och får lång livslängd ställer rörleverantören vissa krav, exempelvis att rören ska omges av sand före igenfyllning av rörgraven. Det här avsnittet innehåller också tips om närliggande hydrauliska frågor.

4.2.1 Rekommendationer för ledningsprofil

Inloppsröret till tankenAvloppet transporteras från huset till pumpstationen genom självfall. Lokala föreskrifter säger ofta att ett sådant avloppsrör ska ha en diameter på 100 mm. För att fasta föroreningar ska följa med vattnet bör röret luta med minst 1 % (1 cm fall per meter rör) och inga skarpa krökar ska finnas där föroreningar kan fastna.

Föreskrifter om djupNär ledningarna installeras på platser där kalla årstider förekommer ska det läggas så djupt att vätskan inte fryser. Alternativt kan en värmekabel läggas längs röret och strömmen styras efter yttertemperaturen. Ledningen bör då också isoleras, t.ex. med en isolerlåda, för att minimera värmebehovet och energiförbrukningen.

Som i alla pumpsystem med högpunkter kan vakuum uppstå under vissa förhållanden. Om hög­punkten ligger mer än 10 m ovanför utloppet måste särskilda hänsyn tas vid utformningen av ledningsnätet.

Figur 4.2.1Vakuumfickor kan uppstå i rörsys­tem med höga toppvärden.

För system där utloppet ligger lägre än pumpstationen kan det ibland behövas en hävertbryta­re i pumpstationen. Detta diskuteras i avsnitt 4.5.

Inneslutna fickor av gas eller luft bör pumpas ut ur ledningsnätet. Eftersom pumpar i LTA­anläggningar bara körs korta stunder måste man kontrollera att vätskan trycks framåt under till­räckligt lång tid för att luftfickan ska tryckas förbi nästa låga punkt i ledningen. Annars vandrar luftfickan tillbaka när vätskan inte längre trycks framåt. Om detta inte kan kontrolleras bör man överväga att installera en luftningsventil vid högpunkten.

<33 fot (10 m)

29Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

4.2.2 Tips om rörläggning

Ett noggrant utfört arbete vid rörläggningen förlänger ledningsnätets livslängd. Rörleverantören kan ge rekommendationer eller förklara lokala föreskrifter, exempelvis i fråga om rörgravens jämnhet och bredd, ledningsbäddens utformning, minsta rörkrökningsradier, metoder för igen­fyllning och packning, tätning av bergsprickor, läggningsdjup (för att skydda mot frysning), fyll­ning av sand eller grus kring rören. Vid grund förläggning av ledningar kan anläggningsarbetet reduceras avsevärt. För att förhindra frysning måste dock ledningarna isoleras och eventuellt även kompletteras med värmekabel beroende på faktorer som klimat, snötäcke och jordart på orten. För detta används ofta isolerlådor eller färdigisolerade kulvertar där värmekabel och iso­lering är monterat direkt mot ledningen.

Figur 4.2.2Vätskeflödet riktat från vänster till höger. Det markerade området visar den minsta sträcka som avloppsvatt­net måste pumpas under en pump­cykel för att en gasficka inte ska återvända till en toppunkt på röret när pumpen stannar.

När ett rör böjs uppstår spänningar i materialet. För att rörets livslängd inte ska förkortas bör böjradien inte understiga det minimivärde som anges av rörtillverkaren. Nedan ges ett exem­pel på sådana rekommendationer.

Figur 4.2.3

Figur 4.2.4 Exempel på minsta rörböjningsradie Referens: Uponor teknisk Handbok, Tryckrörsystem, 2008

Temperatur

­20˚C till + 10˚C 25 x ϕrör

över 11˚C 22 x ϕrör

Exempel på grund förläggning med isolerlåda

30 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Figur 4.2.5 Servisledningen från fastigheten till huvudledningen. Det är viktigt att kopplingarna vänds rätt i förhållan­de till vätskans strömningsriktning; det kan vara svårt att se åt vilket håll pumpen driver vätskan.

4.2.3 Rördimensioner och definition av tryckklasser

SDR­talet (Standard Dimension Ratio) är förhållandet mellan rörets nominella diameter (ytterdiame­tern) och godstjockleken.

Vilket SDR­tal som krävs kan också påverkas av vilken anläggningsmetod som kommer att användas. Vid horisontell, styrd borrning s k rörtryckning krävs exempelvis lägre SDR­tal (högre godstjocklek) än med konventionell teknik. Många gånger är det vad grossisten har lagerfört som avgör vilken dimen­sion som används.

Tryckklassen (PN) är det största tillåtna trycket (bar) vid en genomsnittlig temperatur på 20°C. En Flygt excenterskruvtuggerpump M3068.175 har en maximal tryckhöjd på 60 m, men kan under kortare peri­oder pumpa mot högre tryck; detta bör beaktas när man väljer tryckklass för röret.

Här följer ett exempel på dimensioner för ett utloppsrör till ett LTA­system.Valt SDR tal också kan påverkas av anläggningsmetod och tillgänglighet.

nominell diameter (mm)

Godstjocklek (mm)

32 3

40 3.7

50 4.6

63 5.8

75 6.8

90 8.2

110 10

Figur 4.2.6Uponor tryckavloppsrör PE80, PN 10, SDR 11.

Systemet bör utformas så att flödets riktningsändringar sker mjukt, exempelvis i kopplingar.

31Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

4.3 Strategier för styrning och övervakning

Det här avsnittet ger exempel på olika varianter av övervakning och styrning för olika användar­behov. Typiska funktioner och egenskaper som behövs för ett väl fungerande LTA­system finns uppräknade och grupperas i lösningar för olika användarbehov.

I genomsnitt startar och stannar en pump i ett tryckavloppssystem några gånger per dag, och den sammanlagda körtiden för varje pump är cirka 10­20 minuter per dygn.

En pump måste dock styras för att kunna utföra sin uppgift. När det gäller avloppsvatten (med små flöden) hålls pumpen igång med hjälp av nivåstyrda till/frånslag. I ett LTA­system hamnar avloppsvattnet i en pumpsump, och pumpen startar och stannar på signal från en nivågivare. Styrsystemet avläser trycket vid olika vätskenivåer, antingen kontinuerligt, analogt, eller genom att starta och stoppa pumpen efter en signal från en nivåvippa när vätskan når vissa nivåer. Styrningen kan vara mer sofistikerad, med mer intelligens, övervakning och styrning av pum­parna för att klara exempelvis strömavbrott, ökat ledningstryck osv.

Pumpen övervakas också för att den ska skyddas från skada eller för att pumpstationen ska skyd­das från bräddning, något som kan vara väldigt obehagligt för omgivningen. Det kan också finnas ett behov av att dokumentera pumpdriften (alltså drifttimmar, antal starter osv.) eftersom pump­stationen kan vara placerad i en särskilt känslig miljö. Oavsett om det gäller fritidshus eller per­manentboende finns olika tekniska lösningar för rätt kostnadseffektivitet.

Funktioner och egenskaper för säker övervakning och styrning kan sammanfattas så här:• Styrning, larm och övervakning hanteras av en integrerad enhet.• Enkel avläsning och översikt av larmsignaler, driftstatus, loggdata och typ.• Alla parametrar är lätta att ändra (utan behov av någon extra skärm eller externa

enheter), så att varje pump kan ställas in optimalt.• Säkerhet, pålitlighet, lång livslängd.• Underhållscykel efter långa stillestånd.• Fördröjning efter strömavbrott.• Maximal driftstid för en pump, för att förhindra onödig pumpning• System med tidig varning, för att förhindra akuta serviceanrop• Olika kommunikationsmetoder• GSM, GPRS, PSTN, radio, LON, SCADA­system• Inbyggd övervakning• Möjlighet till fjärrstyrning

4.3.1 Lösningar för styrning och övervakning av tryckavloppsystem

Här följer tre exempel på lösningar som uppfyller kraven på funktionalitet, exempelvis olika typer av larm, övervakning med telemetri samt tryckövervakning.

Lösning 1, enkel och robust Pumpen startas och stoppas av en nivåvippa. Om oönskat fast material kommer in i stationen och blockerar/stoppar pumpen kommer vätskenivån att stiga tills högnivåvippan aktiveras och ett larm avges (ljud och ljus). Detta är en typisk installation för ett fritidshus eller ett permanent hushåll som inte behöver fjärrövervakning eller loggning av pumpens driftdata.

32 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

ATU 001

Figur 4.3.1Det här paketet består av en centrifugalpump med tugger­funktion, effekt 1,1 kW, med nivåvippa för till/frånslag, manu­ell start (Flygt FGC 010), högnivåvippa och larmsummer (Flygt ATU 001) Högnivåvippan ger tillsammans med ATU 001 larm om översvämningsrisk till fastigheten.

Figur 4.3.2 Styrenheten (Flygt FGC 211) övervakar och styr pumpen och hög vätskenivå. FGC 211 tillsammans med ATU 001 avger en ljudsig­nal vid strömavbrott, hög vätskenivå eller onaturligt långa pumpcykler.

Lösning 2, smart och tillförlitligPumpen styrs och övervakas via styrenheten (t.ex. Flygt FGC 211). Startvippan ger signal när pumpen ska starta och går sedan på en förinställd tid som också kan inkludera att pumpen sör­plar en kort stund vid varje pumpningscykel. Gångtiden för pumpen kan ställas in i styrenheten. Driftdata som vätskenivå, larmlogg, pumpens strömförbrukning, drifttimmar och antal starter lagras också. När en larmsituation uppstår avges en ljud­ och ljussignal i styrenheten och i ATU 001. Styrenheten har också inbyggda funktioner för underhållsdrift.

FGC010

Högnivåvippa

FGC 211

Högnivåvippa

ATU 001

Tillval

Startvippa

33Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Tryckklocka eller tryckgivare

Högnivåvippa

Figur 4.3.3 Styrenheten (Flygt FGC300) övervakar, styr och fjärrkom­municerar med ett SCADA­system.Enheten är intelligent och flexibel med inbyggda reläer och kan utrustas med huvudströmbrytare och ett modem, som kan skicka larm till en mobiltelefon.

Funktionalitet och egenskaper förklaras närmare nedan för de tre övervaknings­ och styrpake­ten. Valet av enhet baseras på graden av komplexitet och användarens behov.

Lösning nr 1: Enkel & robust

Egenskap Funktionalitet

Stationär handmanövrerad 3­fasstarter för direktstart av pumpar

Manuell starter för en pump med effekt upp till 7,0 kW (Flygt FGC 010).

Enkel larmsignaleringKompakt batteridriven larmenhet med ljud­ och ljussignal, Flygt ATU 001. Kan även anslutas till en likspänningskälla för att spara batteri.

Lösning nr 3, intelligent med kommunikationI den här lösningen mäts vätskenivån kontinuerligt och styr när pumpen ska starta och stanna. Nivåerna för start och stopp kan ställas in i styrenheten. Styrenheten har dessutom andra kom­munikationsmöjligheter, exempelvis via GSM. Den är konstruerat för upp till två pumpar, exem­pelvis i krävande applikationer med flera hushåll som är anslutna till samma pumpstation. Denna lösning är lämplig där det krävs hög pålitlighet samt styrning, loggning och kommunikation.

FGC 300­serienmed kommunikation

ATU 001

Tillval

34 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

Lösning nr 2: Smart och engagerad

Egenskap Funktionalitet

Alla från lösning 1

Kompakt styrenhet med larm och övervakning, allt i samma paket

Passar alla applikationer och platser

Automatisk återställning av pumpen efter ett strömfel (överbelastning)

När motorskyddet har löst ut gör styrenheten ett nytt försök att starta pumpen, för att undvika onödiga serviceutryck­ningar.

Maximal driftstid för en pump

Maximal driftstid som en pump får köras utan avbrott, för att undvika pumpskador genom onödig pumpning. När den förinställda tiden har gått stannar pumpen och ett larm avges, som också indikerar det aktuella felet.

Styrning av reservpump vid hög vätskenivå

Skyddar mot översvämning om högnivåvippan slutar funge­ra. Om det blir fel på motorstarten eller högnivåvippan star­tar pumpen när högnivåvippan ger signal, och fortsätter att gå under en förinställd tid efter det att vätskan sjunkit under den kritiska nivån.

UnderhållsdriftKonditionskörning av pumpen för hög driftsäkerhet. Om en pump inte har körts inom ett förinställt intervall aktiveras automatiskt en underhållscykel.

Larm vid strömavbrottLarmet aktiveras för att förhindra översvämning om nätspän­ningen eller någon av faserna faller bort.

Kontroll av pumphjulets rotationsriktning

Pumpen stoppas och återstart förhindras om de inkomman­de faserna är anslutna i fel ordningsföljd.

Fördröjning vid återkomst av nätspänning

Minimera risken för nytt strömavbrott och minska kostna­derna genom att köra på lägre säkringsnivå. Fördröjningen hindrar pumpar i olika sumpar att starta samtidigt efter ett strömavbrott, genom att de startas efter en slumpmässigt vald fördröjning på upp till 120 sekunder.

Förinställda parametrar

Snabbare uppstart eftersom inga inställningar behöver göras innan stationen körs igång (t.ex. Flygt FGC). Enkel driftsättning med fabriksinställda parametrar.

Lösning nr 3: intelligent med kommunikation

Egenskap Funktionalitet

Alla från lösning 1 & 2

Larmen skickas till ett SCADA­system eller en SMS­mottagare

Intelligent och fullständig överblick av systemstatus och larmstatus, med hjälp av en kommunikationsmodul (telefon­modem, GSM­modem, radiomodem eller signalkabel). Ett alternativ är att använda LON­kommunikation.

35Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

4.4 Pumpstationens utformning

Detta avsnitt beskriver funktionerna hos pumpstationen och dess komponenter.

Pumpstationen tar emot avloppsvattnet från en fastighet genom självfall. Typiska värden på vat­tenförbrukningen återfinns i avsnitt 4.1.10. När vätskan når en viss nivå går pumpen igång och sänker nivån tills den når ett visst inställt stoppvärde. Detta är ett mycket säkert sätt att hantera borttransporten av avloppsvatten (från hushållet till tryckavloppsystemet).

För att pumpningen ska vara pålitlig bör utrustningen i pumpstationen uppfylla föl­jande krav:• Enligt EN­standarden ska tanken ha en minsta lagringsvolym för krislägen på

minst 25% av hushållets dagliga vattenförbrukning (vilket ligger över den normala startnivån). Därmed kan översvämning och bräddning förebyg­gas vid strömavbrott.

• Konstruktionen ska förhindra att vatten fryser i rören.• Pumpstationen ska vara fixerad i jorden även om grundvattennivån ligger högt.

Grundvattnet utövar en lyftkraft på tanken, som kan lyftas upp om den inte är väl fixerad i jorden.

• Pumpstationens utrustning ska vara lätt att installera, inspektera och underhålla.• Den ska ha en långlivad konstruktion och bestå av korrosionsbeständiga material.• Dess invändiga form ska vara slät och rund så att sediment och skräp inte

kan ansamlas.• Den ska ha låg vikt och flexibel konstruktion, för enkel installation på

olika djup.• Konstruktionen ska uppfylla lokala bestämmelser eller önskemål exempelvis att

stationen ska utrustas med extra ventilation.

Om flera hushåll (normalt fler än fem) ansluts till samma pumpstation krävs ofta dubbla pumpar för ökad säkerhet.

Pumpen ska startas och stannas med hjälp av en signal från nivåvippor eller en tryckgivare. En

Figur 4.4.1Vy i genomskärning av ett LTA­system utanför en bostadsfastighet.

36 Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

högnivågivare kan vara installerad för att larma när risk för översvämning uppstår, exempelvis om pumpen stannat på grund av oväntade fasta föremål i systemet.

Pumpen kan installeras hängande i tryckröret, på dubbla gejder eller stående på bottnen, med slanganslutning till tryckröret. Olika länder föredrar olika typer av installation.Bland tillbehören i pumpstationen återfinns en backventil, en avstängningsventil och i vissa fall en hävertbrytare, samt en anslutning för renspolning med vatten under tryck.

Backventilen förhindrar att avlopp från LTA­systemet trycks tillbaka till tanken. Pålitliga backven­tiler är absolut nödvändiga för att systemet ska fungera korrekt. Backventilerna kan vara dubb­lerade: en i tanken och en vid tomtgränsen.

När vattenförbrukningen är låg kan avloppsvatten bli stående i rörsystemet under längre peri­oder. Det kan behövs återkommande renspolning av tryckrören med rent vatten för att förhin­dra att rötning sker i avloppsvattnet.

Avstängningsventilen i pumpstationen är avsedd att användas vid underhåll av stationen (för att avskilja stationen från tryckavloppssystemet). En avstängningsventil vid tomtgränsen kan använ­das när tanken installeras.

Användningen av hävertbrytare är olika på olika marknader. Om utloppet ligger lägre än någon pumpstation i tryckavloppssystemet behövs ibland en hävertbrytare i den pumpstationen. Hävertbrytare diskuteras i avsnitt 4.5, tillsammans med luftningsventilen.

Figur 4.4.4Flygt centrifugaltuggerpump M3068, installerad hängande inne i tanken, benämnd H­installation (upphängd).

37Kapitel 4 - Dimensionering av systemet

4.5 Avluftningsventiler och hävertbrytare

AvluftningsventilerLuft kan komma in i rörsystemet och/eller gas kan utvecklas inne i röret genom biologiska pro­cesser. För rör i områden där topografin ger upphov till högpunkter i ledningarna kan luft/gas­fickor uppstå i dessa, om vätskans hastighet i de nedåtriktade rören inte räcker för att flytta fickorna till utloppet. Den ansamlade gasvolymen kan öka tryckhöjden för pumpen och orsaka problem i ett sådant LTA­system. För att gasen ska kunna släppas ut kan man installera avluft­ningsventiler nära högpunkterna. Dessa är konstruerade för att öppna automatiskt för gas och stängs när gasen släppts ut.

För att ett LTA­system ska fungera säkert och problemfritt bör särskilda avluftningsventiler avsed­da för avloppsledningar användas. Se leverantörens rekommendationer.

Vätskehastigheten bör hållas så hög i ledningarna att gasfickor kan tryckas förbi nedåtlutande rörsektioner. Detta diskuteras närmare i avsnitt 4.1.5.

HävertbrytareOm systemets utlopp ligger lägre än vätskenivån i någon pumpstation finns risk att den pumpsta­tionen och tillhörande rör töms genom hävertverkan, av undertrycket, tills luft kommer emellan och bryter häverten. Innesluten luft kan ge upphov till ett luftlås i pumpen, så att pumpen måste fyllas manuellt innan den återstartas. En hävertbrytare är en inloppsventil för luft som öppnar vid undertryck i röret, varvid vattenflödet upphör. När luft har släppts in i röret måste strömnings­hastigheten vara tillräckligt hög när pumpen är igång för att luftblåsorna ska flyttas förbi even­tuella nedåtlutande rörsektioner.

I Flygt's Compitstation kan hävertbrytaren placeras direkt efter backventilen.

Figur 4.5.1Flygt Compit med hävertbrytare monterad på backventilenheten.

38 Kapitel 5 - Konstruktionshjälpmedel

Vi kan tillhandahålla flera olika tekniska hjälpmedel. Nedan följer kortfattade beskrivningar av programvara för LTA­dimensionering.

RioGL är ett program som kan användas för att hitta optimala pump­ och rördimensioner. SECAD, som innehåller dimensionsritningar av pumparna i Flygt 3000­serien, kan användas vid utform­ning av större pumpstationer. Där finns också andra Flygt­produkter, som inte är aktuella i LTA­system. Xylect innehåller data och uppgifter om pumpar, pumpstationer och utrustning för styrning och övervakning.

En karta eller ett flygfoto importeras i jpg­format. När placeringen av pumpstationer och höjd­data har matats in ger RioGL förslag till lösningar i fråga om pumpstorlekar och rördiametrar. Dessa lösningar ingår i en rapport, där det också finns uppgift om uppehållstider för vätskan i systemet, strömningshastigheter och pumparnas driftpunkter.

Designhjälpmedel

Kapitel 5

Figur 5.1Användargränssnitt vid utform­ning av tryckavloppssystem i RioGL. Programmet beräknar vätskans has­tighet i de olika rören när en eller flera pumpar körs samtidigt.

39Kapitel 5 - Konstruktionshjälpmedel

Figur 5.2Användargränssnitt i Secad. Typ av pumpstation och pump anges.

Figur 5.3Secad ger som resultat en måttsatt ritning.

Figur 5.4Det webbaserade programmet Xylect innehåller produktdata om pumpar, tankar samt utrustning för styrning och övervakning som används för LTA­installationer. Här visas också en mall för konsultspe­cifikationer (endast på engelska).

40 Kapitel 6 – Beskrivning av olika pumptyper

Nedan beskrivs de olika pumphjul som förekommer i LTA­installationer. Olika marknader före­drar olika pumphjul. Flygt N­hjul är förstahandsvalet för pumpstationer som tar emot avlopp från LTA­anläggningen. N­pumphjul beskrivs inte i den här handboken. Den här handboken begränsas till sådana LTA­anläggningar där pumpen normalt behöver sönderdela materialet.

I det här kapitlet jämförs centrifugalpumpar och excenterskruvpumpar med tuggerfunktion. Särskilt jämförs hydrauldelarna utgående från användaren, som behöver ett driftsäkert system utan krav på arbetsinsatser.

Tuggerpumpar har en mekanisk skäranordning utanför inloppet till pumpen, som är konstrue­rad fristående från hydrauldelen i övrigt. Skäranordningen är normalt tillverkad av särskilt slit­starkt material.

Nedan syftar begreppet pumphjul på hydrauldelen utan skäranordning.

6.1 Centrifugaltuggerpumpar

Pumphjulet i centrifugaltuggerpumpen har Flygts beteckning M och är särskilt konstruerat för att klara påfrestningarna i ett tryckavloppsystem. Vid pumpinloppet sitter en skäranordning som mal ner partiklar till ett lågvisköst slam som kan tryckas igenom systemets smala rör, med dia­meter i intervallet 32­50 mm.

Vid normal LTA­drift kan en Flygt tuggerpump köras vid alla driftpunkter längs pumpkurvan, även på den vertikala delen. Centrifugaltuggerpumpar har ofta pumpkurvor med horisontel­la och vertikala delar.

Flygt centrifugaltuggerpumpar klarar även att pumpa ned vattennivån så långt att pumpen börjar suga suga luft (sörpla). När pumpen sörplar pumpar den även bort flytande partiklar och fettan­samlingar från ytvattnet vilket hjälper till att hålla rent i pumpstationen.

Data för effektförbrukningen motsvarar regeln "what you see is what you get". Pumpkurvan visar förbrukad effekt för olika driftlägen. Eftersom den maximala effekten är lägre än den nominella för alla driftpunkter på pumpkurvan, så behöver man inte ta hänsyn till överbelastning vid valet av pump. Mer om detta i avsnitt 8.1.

Beskrivning av olika pumptyper

Kapitel 6

41Kapitel 6 – Beskrivning av olika pumptyper

Figur 6.1Förstahandsvalet för hus som använder klena plaströr. Före pumphjujlet sitter en skäranordning som sönderdelar fast material i avloppsvattnet. Eftersom det fasta materialet blir finfördelat slits inte pumphjulet.

42 Kapitel 6 – Beskrivning av olika pumptyper

6.2 Excenterskruvpumpar med tuggerfunktion

Excenterskruvpumpar tillhör kategorin deplacementpumpar. De kan beskrivas så här:

En excenterskruvpump tvingar en vätska att röra sig genom att innestänga en vätskevolym och förflytta den fram till ett utlopp. Excenterskruvpumpar kan indelas ytterligare efter den meka­nism de använder för att förflytta vätskan.

Excenterskruvpumpar används ofta för att pumpa material som är besvärliga att flytta, exem­pelvis avloppsslam med stora partiklar. Pumpen består av en spiralformad rotor som vrids inne i en gummihylsa, som kallas stator. När rotorn vrids tvingas vätska successivt framåt längs gum­mihylsan, så att ett lågt och stabilt flöde uppstår på både sug­ och trycksidan. Pumpverkan upp­står när en korkskruvsformad rotor vrider sig i en stator av gummi. När rotorn vrids trycks det vatten som ligger i hålrummen mellan rotor och stator framåt genom pumpen. Pumpen funge­rar inte med sörpling (när luft sugs in vid låga vätskenivåer) och är mer känslig för slitage än en centrifugalpump.

Figur 6.3Hydrauldelen på Flygt excenterskruvtuggerpump M3068.175.

43Kapitel 7 – Svavelväte i tryckavloppsystem

Det här avsnittet beskriver de problem som svavelväte (vätesulfid, H2S) orsakar, hur gasen upp­står, samt möjliga skadeförebyggande åtgärder.

Uppkomsten av svavelväte (H2S) i avloppsledningar har länge varit känt som en källa till pro­blem med lukt och korrosion.

De viktigaste problemen med H2S är: • Vid låga koncentrationer har gasen en obehaglig lukt, som liknar lukten från

ruttna ägg, och den kan förekomma både i rörledningarna och pumpstationerna Vid högre koncentrationer är gasen giftig

• Den orsakar korrosion på metall i avloppssystem, exempelvis i rör, kopplingar, utrustning, givare osv.

• Den orsakar också korrosion på betong i avloppssystem, inklusive rör, pumpstationer, sumpar osv.

• Om gaskoncentrationen överstiger 4 procent finns en explosionsrisk

H2S bildas genom en anaerob process (i avsaknad av syre) när organiska ämnen i avloppsvatt­net bryts ned. Den bildas i första hand i avloppssystem där uppehållstiden är lång. Bildandet av svavelväte/vätesulfid inleds när syrehalten i avloppsvattnet blir låg (under ca 1 mg/l) och nitra­ter i avloppsvattnet förbrukas.

De viktigaste parametrarna som påverkar uppkomsten av svavelväte är: pH, temperatur, tillgäng­ligt syre (fritt eller bundet) samt uppehållstiden i systemet (bio­film).

Åtgärder för att minimera problemet med uppkomst av svavelväte är optimering av systemets konfiguration och/eller tillförsel av syre/luft eller kemikalier till systemet.

Den optimala lösningen för att eliminera svavelväte kan vara olika för olika system. Det krävs en noggrann analys för att problemet ska kunna minimeras.

Egenskaper hos svavelväte/vätesulfid:H2S är en färglös gas, tyngre än luft och löslig i vatten. Gasen luktar illa i låga halter och är giftig i högre. Den kan orsaka svåra hälsoskador och även dödsfall.När organiska ämnen sönderdelas omvandlas organiska svavelföreningar till vätesulfid (H2S),

Svavelväte i LTA­anläggningar

Kapitel 7

44 Kapitel 7 – Svavelväte i tryckavloppsystem

sulfidjoner (S2­) och vätesulfidjoner (HS­).

Genom att svavelväte är en flyktig gas kan den lätt lämna vätskan och gå ut i luften. Hur mycket gas som förångas ut i luften beror på temperaturen, svavelvätekoncentrationen och vattnets turbulens.

KorrosionSvavelväte kan orsaka korrosion på betong och metallkomponenter i avloppssystemet, genom följande typer av reaktioner:

När vatten kommer i kontakt med rörens yta kan gas avgå till luftfyllda porer i rörväggen, eller också kan vatten kring fasta partiklar avge gas in i rörväggen. Om syre finns att tillgå kommer svavelväte att oxideras av bakterier till svavelsyra, som i sin tur angriper materialet, enligt ned­anstående reaktioner:

Korrosion i betong:

H2S + 2 O2 → H2SO4(svavelväte + syre → sulfuric acid)

Svavelsyran reagerar med den basiska cementen i betongen:

H2SO4 + CaCO3 → H2O + CO2 + CaSO4(svavelsyra + cement → vatten + carbon dioxide + calcium sulfate (gypsum))

Innehållet av H2S (ppm) i luften

Mänsklig reaktion

0,002­0,2 Lukttröskel

1 Svag men märkbar lukt

3­5 Tydlig lukt

10 Godtagbart gränsvärde för exponering under 1 dag

10­50 Irriterar ögonen

30 Obehaglig lukt

50­100Problem med ögonen och andningen efter 1 timmes expo­nering

100­200Hosta och ögonsveda (lukten känns bara under 1­15 minu­ter; yrsel uppstår efter 10­20 minuter).

150­300 Luktsinnet bedövas

500­1000 Andningsorganen förlamas; medvetslöshet

>1000 Dödligt

Tabell 7.1 Svavelväte i halter över 100 ppm (besvärliga förhållanden) kan uppstå i pumpstationer.

Hälsorisker med svavelväte

45Kapitel 7 – Svavelväte i tryckavloppsystem

När svavelsyra angriper betong uppstår en kletig massa, som i huvudsak består av kalciumsul­fat plus sand och grus som användes när betongen göts.

Dessa reaktioner sker i huvudsak ovanför vattenytan, där det finns syre att tillgå för dessa kemis­ka reaktioner.

Korrosion i metall:

H2S reagerar med metaller enligt följande reaktion:

H2S + metall →metallsulfid + H2

Denna reaktion kan påverka rören och utrustningen i pumpstationen, liksom elektroniska kom­ponenter (givare osv.).

Besvärande nivåer av svavelväte uppkommer främst i stillastående vatten som innehåller orga­niska ämnen med sulfater, när vattnet är relativt varmt. Exempel: långa trycksatta avloppsled­ningar, eller dåligt ventilerade avloppsledningar med självfall och låga flöden.

Svavelvätets ursprungBildningen av svavelväte i avloppssystem är en följd av att sulfater reduceras av bakterier som bryter ned organiska ämnen i frånvaro av syre (anaeroba miljöer). Nedbrytningen sker främst i den anaeroba zonen i "slemskiktet" (biofilmen) på avloppsrörens väggar. (Se figuren nedan.)De bakterier som bidrar till uppkomsten av svavelväte finns i huvudsak i slemskiktet på insidan av avloppsrören. Tjockleken på slemskiktet varierar mellan 0,1 och 1 mm. Det är i den anaero­

Figur 7.2Illustration av "slemskiktszoner" i ett avloppsrör

Aerob zon

Anaerob zon med bildning av svavelväte

Inert anaerob zon

Rörvägg

Avloppsvattenflöde

Syre Näringsämnen (sul­fater och organiska ämnen)

Sulfid

Slemskikt (biofilm), normalt 0,1­1 mm tjockt

46 Kapitel 7 – Svavelväte i tryckavloppsystem

H2S + 2 O2 → H2SO4

S2­ + H+ ↔ HS­

ba zonen (den syrefria zonen) som svavelväte bildas.

1. Så länge det finns fritt syre i avloppsvattnet domineras nedbrytningen av organiskt material av bakterierna i slemskiktets aeroba

zon, och endast små mängder svavelväte bildas.

2. När allt löst syre har förbrukats börjar bakterierna använda nitrater som källa till syre vid nedbrytningen.

3. När allt syre i nitraterna har förbrukats tar bakterierna i den anaeroba zonen över nedbrytningen, varvid svavelväte börjar bildas.

I vattnet finns olösliga sulfider som järnsulfid (FeS) och zinksulfid (ZnS). Vidare finns det sulfidjo­ner (S2­) och vätesulfidjoner (HS­) som är lösta i vattnet.

Faktorer som gynnar bildningen av H2S:• Låg halt av löst syre. Om halten av löst syre är mer än omkring 1,0 mg/l kommer

inget H2S att bildas.• Låg strömningshastighet. Den lägsta rekommenderade strömningshastigheten i

rören är 0,7 m/s, vid åtminstone ett tillfälle per dygn, för att förebygga uppkom­sten av H2S (enligt SS­EN 1671, Tryckavloppssystem utomhus).

• Lång uppehållstid i systemet.• Höga halter organiska svavelföreningar i avloppsvattnet.• Hög vattentemperatur. Som tumregel gäller att produktionen av svavelväte ökar

med cirka 7 procent per grad celsius upp till 30°C, och att den är försumbar om temperaturen ligger under 7°C.

• Låga pH­värden gynnar bildningen av H2S av jonerna HS­ och S2­, så som visas i figuren nedan. Om pH ligger under 5 är andelen H2S nära 100 %, och om pH ligger över 9 är andelen H2S i vattnet nära 0 %. Om exempelvis natri­umhydroxid tillsätts till vattnet stiger pH, med motsvarande minskning av mängden H2S.

Riktlinjer för att undvika eller minimera uppkomsten av H2S i avloppssystem:• Håll uppehållstiden i tryckavloppsystem så kort som möjligt.• Lägg utlopp från självrinnande avlopp till trycksatta system på platser

där klagomål på dålig lukt förväntas vara få.

Figur 7.3Schematisk illustration av svavelhal­tiga komponenter i vatten och luft inne i ett avloppsrör

Avlopps­vatten

Luft

↑H2S

↑H+

+

47Kapitel 7 – Svavelväte i tryckavloppsystem

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

3 4 5 6 7 8 9 10

• Undvik biokemisk reduktion av svavel genom att hålla luft tillgänglig i både rören och pumpsumpen.

• Välj resistenta material i pumpstationen och avloppsrören.• Tillsätt kemikalier (se nedan) eller aktiva bakteriekulturer.• Tillsätt luft/syrgas i avloppsvattnet på pumpens trycksida under drift. • Ventilera pumpstationen.• Konstruera en barriär som "stänkskydd" vid inloppen, genom att låta pumpen

"sörpla" för att minimera bildningen av aerosoler som kan avge H2S.• Utforma avloppssystemet så att slemskiktet på insidan av rören kan avlägsnas.• Minska effekterna av H2S (korrosion) genom att underlätta avgången av gasen

vid rörsystemets utlopp via en sluten "luftningsbrunn" av PE eller glasfiberarme­rad polyester på annan plats än själva avloppspumpen. På väggarna av denna "luftningsbrunn" kan H2S som avgår oxideras till att bilda H2SO4 under kondensation, för att sedan lösas upp och spädas ut i avloppsvattnet. Ett bra för­siktighetsmått är att skydda röret med självfall från "luftningsbrunnen" till pumpsumpen i minst 20 m med en infodring av PVC eller annat korrosionströgt material.

Kemikalietillsatser• Nitrater (källa till syre) Kalciumnitrat (t.ex. Nutriox®) • Klor (natriumklorit eller natriumhypoklorit)• Väteperoxid (avger löst syre)• Natriumhydroxid (höjer pH till 12 i omkring 30 minuter; måste

upprepas med jämna intervall).• Järnsalter (reagerar med H2S under bildning av järn(III)sulfid)

Figur 7.4 Påverkan av pH på andelarna av H2S respektive HS­ i avloppsvatten

Andel H2S Andel HS­

Andel i %

pH-värde

48 Kapitel 8 – Förkortningar

8.1 En­ eller trefas 8.2 Flygt­produkter för tryckavloppsystem8.3 Konstruktionsanvisningar för LTA­system ­ steg för steg8.4 Checklista för LTA­system8.5 Förkortningar8.6 Referenser

Bilagor

Kapitel 8

49Kapitel 8 – Förkortningar

8.1 En- eller trefas

M3090 är en större tuggerpump, som främst används i tryckavloppsystem. Den kompletterar den malande centrifugalpumpen M3068.170 vid högre tryck, mellan 30 m och upp till 50 m. Den har en nominell axeleffekt på 4,3 kW. I Flygts utbud av LTA­pumpar återfinns också excen­terskruvpumpen M3068.175 och den mindre tuggerpumpen Flygt DXG. De flesta modeller finns med en­ eller trefasmotorer.

I LTA­system så kan pupmar med såväl trefas­ som enfasmotorer användas och dessa har i prin­cip samma kapacitet.Installationsmässigt så har enfaspumen i vissa fall fördelen att denna är lätt att installera då man inte har tillgång till trefas. Dock så är alltid trefas att föredra för en säker drift då pumpen då har ett kraftigare startmoment och därmed mindre risk att sätta igen. Det ger också jämnare belast­ning på elnätet.

50 Kapitel 8 – Förkortningar

8.2 Flygt-produkter för tryckavloppsystem

Xylem marknadsför ett antal färdiga produktpaket för LTA som säljs av alla stora grossister och enkelt beställs med ett artikelnummer. Det mest efterfrågade LTA­paketet består av en Flygt Compit pumpstation, en kraftfull centrifugaltuggerpump (Flygt M3068.170) samt en pumpstyr­ning med smarta underhållsfunktioner (Flygt FGC 211) och nivåvippor för start och larm.

För mer information om LTA­anläggningar, kontakta din lokala Flygt­representant eller besök www.xyleminc.com/se.

8.3 Riktlinjer för val av pump och utformning av rörsystem

Många beslut måste fattas vid utformningen av en LTA­anläggning. Exempelvis ett val mellan centrifugalpump och/eller deplacementpump, ska telemetrisk övervakning finnas eller ej. Andra beslut kan vara graden av sofistikering i larmsystemet för olika problemsituationer. Även even­tuell framtida utökning av LTA­anläggningen måste beaktas, vid dimensionering av rör osv.

Det här avsnittet behandlar både pumpstorleken för en LTA­anläggning och storleken på rören; det kan fungera som en samling riktlinjer vid utformningen av systemet (vid valet av pump och rördimensioner). Vid varje steg i riktlinjerna hänvisas till kompletterande information i tillhörande avsnitt. Innan man bestämmer hydrauliska villkor (tryckhöjder och flöden) bör man avgöra vilken typ av pump som ska användas, alltså centrifugal­ eller excenterskruvpump, i båda fallen med tuggerfunktion. De olika för­ och nackdelarna med dessa pumptyper gås igenom i avsnitt 4.1.2.

Checklistan i avsnitt 8.4 kompletterar nedanstående beskrivning av gången vid konstruktions­arbetet. Metoden ger svar på vilken pumpkapacitet som behövs och indikerar lämpliga rördi­mensioner, utgående från de hydrauliska villkor som förväntas.

Riktlinjer för valet av lämplig övervaknings­ och styrutrustning ges i avsnitt 4.3, baserat på använ­darens preferenser. Krav som måste beaktas vid bestämning av tanktyp beskrivs i avsnitt 4.4, exempelvis buffertvolym för att klara nödsiutationer.

Det kan också finnas andra lokala bestämmelser, exempelvis installation av värmekablar, nöd­tömning, hantering av sörplingsnivåer, osv.

51Kapitel 8 – Förkortningar

Procedur steg för steg för bestämning av pumpens driftpunkt och optimala rördimensioner.

1. Bestäm antalet pumpar i det nuvarande/framtida systemet, utgående från kriterier som antalet hushåll per pumpstation, användning vissa säsonger eller hela året, medel­vattenförbrukning per hushåll, rörledningarnas längd och höjdskillnader.

2. Gör en första ansats med en rördimension och en pumpstorlek som klarar de hydrauliska kraven, exempelvis strömningshastighet som förhindrar sedimentering. Se

avsnitt 4.1.5.

3. Beräkna driftpunkterna för pumparna när de körs en i taget, och tillhörande ström­ningshastigheter i rören; använd exempelvis RioGI för dessa beräkningar. Se avsnitt 4.1.

a. Om strömningshastigheterna (rekommenderade värden återfinns i avsnitt 4.1.5) och trycken är tillräckliga, gå till 4.

b. Om strömningshastigheterna är för låga kan smalare rör och/eller större pumpar behö­vas. Upprepa beräkningarna tills kraven uppfylls och gå sedan vidare till 4.

c. Om trycken är för höga kan grövre rör behövas. Upprepa beräkningarna tills kraven uppfylls och gå sedan vidare till 4.

4. Gör en uppskattning av det maximala antalet pumpar som kommer att köras samtidigt. Se avsnitt 4.1.6.

5. Gör en uppskattning av de hydrauliska villkoren när flera pumpar körs samtidigt. De största trycken och lägsta flödena uppträder oftast när de längst bort belägna pum­parna körs samtidigt. Kontrollera att de hydrauliska villkoren är uppfyllda (t.ex. 0,7 m/s) åtminstone någon gång per dygn. Annars återgå till 2.

6. Anpassa LTA­installationen till eventuella andra lokala bestämmelser, exempelvis instal­lation av värmekablar, nödtömning, hantering av sörplingsnivåer, osv.

7. Systemutformningen är klar!

52 Kapitel 8 – Förkortningar

8.4 Checklista för utformning av ett tryckavloppsystem

SystemdataVälj / Värde

Antal anslutna hushåll

Användning över året:(Sommar/vinter) Hela året

o o

Genomsnittligt antal personer i hushålletNormalt 3­4 personer

Genomsnittlig vattenförbrukning per person i hushållet?T.ex. 100­400 l/dygn

Ingår storförbrukare, som skolor, restauranger, i systemet? Deras vattenför­brukning?Kommer flera hushåll att vara anslutna till samma pumpstation? Hur många?Kommer pumpstationen att försörjas med el: från bostaden? via en separat matning?

o o

Vilka markförhållanden råder: åker, betesmark, berg, ...?

Vilken grundvattennivå gäller?

Karta med höjdnivåer bifogas.Digitalt format (pdf, jpg)

o o

Service och övervakningVälj / Värde

Vart skickas eventuella larm?

Måste den löpande informationen avläsas?(exempelvis nivå, larmlogg, strömförbrukning, drifttimmar, antal starter, osv.)

Ja oNej o

Måste pumpdata loggföras?(exempelvis nivå, larmlogg, strömförbrukning, drifttimmar, antal starter, osv.)

Ja oNej o

Måste pumpstationen kunna övervakas och styras från annan plats? Ja oNej o

Om svaret är ja, går det att: ­ skicka larmet till en mobiltelefon? ­ kommunicera med ett mer sofistikerat styrsystem som SCADA?

o o

Hur stort är behovet av stöd med besiktningar och underhåll?Typ av system? Kommunikationsprotokoll?

Måste fasbortfall övervakas? Ja oNej o

53Kapitel 8 – Förkortningar

LeveransomfattningVälj / Värde

Kommentar

Vad ska ingå i leveransen?Endast utrustning:

Komplett avtal:Annat, specificera:

o

o o

Vem ombesörjer grävningen?Vem installerar elen, rören och pumpstationen?Vem genomför driftsättningen?Omfattningen av konsulttjänster

FunktionVälj / Värde

Kommentar

Kontrollera att det finns avstängningsventiler vid inkom­mande ledningar.

Ja oNej o

Kommer ledningar för dricksvatten att läggas? Ja oNej o

Diameter?

Kommer värmekabel att läggas? Ja oNej o

Kommer värmekabeln att vara temperaturstyrd?Finns jordfelsbrytare?

o o

Används isoleringslåda mot markkyla? Ja oNej o

Isoleringslådans mått anpas­sas till rörets diameter

Information om rör för avlopp och vatten (för fullständigt avtal) Rör för hushållet

FunktionVälj / Värde

Kommentar

Finns redan en anslutningsledning? Ja oNej o

Anslutningsledningens diameter?Material?Tryckklass?

Finns en värmekabel? Ja oNej o

Kommer värmekabeln att vara temperaturstyrd?Finns jordfelsbrytare?

o o

Används isoleringslåda mot markkyla? Ja oNej o

Isoleringslådans mått anpas­sas till rörets diameter

Data för anslutningsledningarna

54 Kapitel 8 – Förkortningar

8.5 Förkortningsförklaringar och symbolförteckning

Förkortning Förklaring

Luftfickor (i rören)Luft kan komma in i avloppet och/eller gas kan bildas inne i systemet. Om ledningarna har lagts med höga punkter kan luft/gas ansamlas i rörtopparna.

LuftningsventilerDessa är konstruerade för att öppna automatiskt för gas och stängs när gasen släppts ut.

Anaerob Anaerob betyder syrefritt; motsatsen heter aerob.

Anoxiska förhållandenDet finns ingen luft eller syre som kan utnyttjas av bakterier­na i avloppet.

Biofilm Se kapitel 7.

BODBiokemiskt syrebehov, BOD, är ett mått på hur mycket syre som krävs av aeroba mikroorganismer i vattnet för att bryta ned tillgängligt organiskt material.

KalciumnitratKalciumnitrat är en oorganisk förening med formeln Ca(NO3)2.

Prestandakurva Se pumpkurva.

BackventilFörhindrar att vätska från tryckavloppssystemet skickas tillba­ka till tanken (nödvändig för att LTA­anläggningen ska fung­era korrekt!)

ÖverströmsskyddStoppar elektrisk utrustning när strömstyrkan överstiger tillå­ten nivå, t.ex. 10 A, 20 A osv.

CODInom miljökemin används ofta måttet kemiskt syrebehov (COD) för att indirekt visa hur mycket organiskt material som finns i vatten.

DOL­start av pumpar

Direktstart. Startströmmen vid sådan start är ofta omkring sex gånger högre än strömmen vid full last. För att minska startströmmen har stora motorer speciella pådrag eller frek­vensomriktning för att minimera risken för spänningsfall vid igångsättning.

DriftpunktDet tryck och flöde som en pump åstadkommer i ett led­ningssystem.

StrömningshastighetMedelvärdet (över rörets tvärsnitt) av vätskans hastighet i röret (m/s)

GPRS General Packet Radio Services

GSM Global System for Mobile Communications.

Tryckhöjd Se tryck.

Anslutning för vatten under högt tryck.

Anslutning för spolning av rören med varmt vatten under högt tryck (ofta från en spolbil) när ett rör blivit igensatt.

VäteperoxidVäteperoxid (H2O2) är ett oxidationsmedel, som ofta används som blekmedel.

Svavelväte, vätesulfid, H2SSvavelväte är en färglös, brandfarlig och extremt giftig gas som luktar ruttna ägg

PumphjulPumphjulet sitter i pumphuset Olika pumphjul används för olika vätskor och tryck och flöden.

55Kapitel 8 – Förkortningar

NivåvippaEn nivåvippa signalerar när vätskenivån når en viss nivå, exempelvis för att starta eller stoppa pumpen eller ge larm om hög vätskenivå.

LONLokalt driftnät LON är ett kommunikationsprotokoll som används över elnätet eller med potentialfria partvinnade kablar. LON lämpar sig för korta avstånd, upp till 1000 m.

Mekanisk tätning

En mekanisk tätning består av två (mycket) tunna metall­ringar med (mycket) plan yta, varav den ena roterar och den andra ligger stilla. På grund av planheten kan vätska inte rinna mellan ringarna (en liten mängd vätska smörjer ytorna).

Nitrater Nitrater är föreningar med jonen NO3­

Organiskt materialOrganiskt material är en stor kategori av gasformiga, flytan­de eller fasta kemiska ämnen, vilkas molekyler innehåller kol.

Prestandakurva Se pumpkurva.

pH

pH är ett mått på en vattenlösnings surhet. Rent vatten är neutralt, med ett pH nära 7,0 vid 25°C. Lösningar med pH under 7 är sura, och lösningar med pH över 7 är basiska eller alkaliska.

ppm Miljondelar.

Tryck

Inom pumptekniken talar man ofta om tryckhöjd som mot­svarar trycket efter pumpen. Pumpen skapar ett tryck i utloppsröret, och detta tryck avtar efterhand som vätskan vandrar längs röret.

PSTN Public Switched Telephone Network (det fasta telenätet)

Pumpstation

En pumpstation innehåller en sump (tank), en pump samt utrustning för övervakning och styrning av pumpen/pum­parna. Vätska kommer in i sumpen, och när en viss startnivå uppnåtts startar pumpen. Den stannar igen när vätskenivån sjunkit till stoppnivån (till/från­styrning). Större pumpstatio­ner kan vara inbyggda i en separat byggnad (för att under­lätta övervakningen).

Pumpsump

En tank, cistern eller bassäng där avloppsvatten samlas för att pumpas bort. Det är viktigt att pumpsumpen och pump­styrningen är rätt utformade i en avloppsvattenanläggning för att förhindra att material sedimenterar på bottnen och/eller en skorpa bildas på ytan.

Radio Kommunikation via radio är ofta begränsad till korta sträckor.

Förkortning Förklaring

56 Kapitel 8 – Förkortningar

RedundansI avloppsvattenanläggningar har man ofta en övertalig pump för att garantera att systemet fortsätter att fungera även om en pump slutar fungera.

UppehållstidDen tid som avloppsvattnet förblir i avloppssystemet (inflö­det till pumpstationen dividerat med rörledningsvolymen).

SCADA­system

Supervisory Control And Data Acquisition. Genom att anslu­ta fjärrterminaler (RTU, remote terminal units) kan man med stor noggrannhet övervaka och styra flödet in i och ut ur sys­temet. AquaView genererar larm vid fel, loggar data, trender och händelser och övervakar fortlöpande driftsituationen för anslutna pumpar, omrörare och ventiler.

Spolning (av rör)Sedimenterat material suspenderas på nytt genom att väts­kan sätts i rörelse (av t.ex. pumpen).

SedimenteringSedimentering av fast material i avloppsvattnet sker när väts­kans strömningshastighet är för låg. Sedimentering kan leda till att rör sätts igen och avloppssystemet slutar fungera.

AvloppspumpPump vars hydrauldel har konstruerats för att den ska kunna pumpa vätska som innehåller mänskliga föroreningar. Ofta en dränkbar pump.

AvloppsslamSlam är förtjockat avloppsvatten (efter frånskiljning av vatten). I avloppsreningsverket förtjockas vätskan till slam i olika processteg.

Avlopp Rörsystem för avloppsvatten och/eller dagvatten.

AvstängningstryckDet maximala tryck som en (centrifugal­) pump kan åstad­komma.

AvstängningsventilAnvänds för att frånskilja tanken från avloppsledningarna vid underhåll av utrustning i tanken.

HävertHävertverkan uppstår när ett rörs utlopp ligger lägre än inloppet, så att ett flöde kan passera en hög punkt.

Hävertbrytare Se avsnitt 4.5.

SörplingNär vätskenivån ligger nära pumpinloppet kan en virvel bildas så att luft sugs in i pumpen ­ pumpen sörplar.

NatriumhydroxidNatriumhydroxid (NaOH), även kallat lut och kaustiksoda. En vattenlösning av natriumhydroxid har högt pH (lösningen är alkalisk).

Förkortning Förklaring

57Kapitel 8 – Förkortningar

Specifik energi

Den specifika energin (Es) kan användas för att jämföra olika pumpar och söka efter den lösning som förbrukar minst energi. Definitionen är följande:

I därk är en konstant, k=g*ρE är den förbrukade energinV är den pumpade volymen

Ett pumpsystem har två typer av tryckförluster, statisk och dynamisk. För pumpsystem med i huvudsak statisk tryck­förlust bestäms systemets verkningsgrad av pumpens verkningsgrad. För system med relativt små statiska tryck­förluster kan pumpens verkningsgrad ha mycket mindre betydelse för energiförbrukningen än de dynamiska förlus­terna, som sammanhänger med vätskans strömningshastig­het. Den specifika energin varierar avsevärt i sådana system, beroende på vätskans strömningshastighet i rören, och den kan användas som ett mått vid optimering av pumpval och systemutformning.

Dagvatten Spillvatten som uppstår vid kraftig nederbörd.

SvavelsyraSvavelsyra är en stark mineralsyra med formeln H2SO4. Svavelsyra är löslig i vatten i alla koncentrationer.

Viskositet Vätskans tröghet.

Volatilitet Volatiliteten är ämnets tendens att förångas.

Q*H*ρ*g

Es= = =k*EV Q*t

η *tHη

Förkortning Förklaring

58 Kapitel 8 – Förkortningar

SymbolFormel med enheter

Definition

tid [s] Vätskans uppehållstid inne i rörsystemet

V [m3] Rörsystemets sammanlagda volym

Q [m3/s, l/s, m3/h] Flöde

qin [m3/s, l/s, m3/h] Inflödet till pumpstationen

f [­] Rörens friktionsfaktor

l [m] Rörens längd

v [m/s] Vätskans genomsnittliga strömningshastighet

d, ϕ pipe [m, mm] Rördiameter

g [m2] Gravitationskonstanten

P [­]Sannolikheten för att ett visst antal pumpar går samtidigt.

R [­] Antalet pumpar för vilka P beräknas.

N [­] Det totala antalet pumpar eller antalet hushåll.

qp [m3/s, l/s, m3/h] Pumpflödet.

q [l/s] Genomsnittligt toppvärde för avloppsflödet.

VW [l/dygn]Mängden producerat avloppsvatten per invånare och dag.

NI [­] Antalet anslutna invånare.

qd [m3/s, l/s, m3/h]Det projekterade flödet för respektive rör baseras på det flöde som beräknats enligt ovan, justerat till när­maste antal projekterade pumpflöden.

h, H [m] Tryckhöjd.

59Kapitel 8 – Förkortningar

“Design and performance of PRESSURE SEWERAGE SYSTEMS" Peter Söderlund, Lennart Jönsson och Peter Nilsson

Avdelningen för Vattenresurslära, Institutionen för bygg­ och miljöteknologi, Lunds Universitet, Sverige, rapport nr 7180

Uponor teknisk handbok, Tryckrörsystem, 2008

“The problem of hydrogen sulphide in sewers” Richard Pommeroy, 1976

“Consequences of hydrogen sulphide in sewerage systems” ITT Flygt AB

“Hydrogen sulphide odor control in wastewater collection systems” P Churchill och D Elmer, Newea Journal, vol. 33 no 1

“The control of sulphides in sewerage systems” red: D. K. B. Thistlethwayte, Butterworths 1972

“Grinder pumps in Pressure Sewers” SWPA

“Vakuumsystem i Höganäs” VA­Forsk, report nr 2004­49

”Alternative wastewater collection systems” U.S: Environmental Protection Agency, EPA/625/1­91/024

8.6 Referenser

1523

. PS

S H

and

bo

ok

. 1 .

Swed

ish

. 1 .

2012

0910

1) Den växtvävnad som leder upp vattnet från rötterna

2) Ett ledande globalt vattenteknikföretag

Vi är 12 000 personer med ett gemensamt mål: att skapa innovativa lösningar som kan uppfylla värld—

ens vattenbehov. En grundläggande del av vårt arbete är att utveckla nya tekniker som kan komma

att förbättra vårt sätt att använda, förvara och återanvända vatten. Vi flyttar, behandlar, analyserar och

återför vatten till miljön, och vi hjälper människor att använda vatten effektivt – hemma, på arbetet, på

fabrikerna och i jordbruket. I mer än 150 länder har vi en stark och långvarig relation med kunder som

vet att vi står för en dynamisk kombination av ledande produktvarumärken och expertkunskaper om

applikationer med stöd av vår historia som innovatörer.

Xylem [syl’e:m]

Xylem Sverige marknadsför och säljer produkter för pumpning, rening och cirkulation av vatten. Läs mer på xyleminc.com/se

Stockholm

Gesällvägen 33 174 87 Sundbyberg Tel 08 ­ 475 60 00 Fax 08 ­ 475 69 00

Örebro

Boställsvägen 4 702 27 Örebro Tel 019 ­ 766 88 00 Fax 019 ­ 27 38 55

Uppsala

Verkstadsgatan 7

SE­753 23 Uppsala

Tel 018 ­ 781 88 20

Fax 018 ­ 12 25 36

Sundsvall

Norra vägen 34 856 50 Sundsvall Tel 060 ­ 10 18 10 Fax 060 ­ 10 24 91

Luleå

Torpslingan 17 973 47 Luleå Tel 0920 ­ 27 43 00 Fax 0920 ­ 18 999

Göteborg

Exportgatan 38 C 422 46 Hisings Backa Tel 031 ­ 725 89 50 Fax 031 ­ 52 05 50

Malmö

Boplatsgatan 2A 213 76 Malmö Tel 040 ­ 691 87 80 Fax 040 ­ 21 17 18

Norrköping

Linnégatan 17

602 23 Norrköping

Tel 011 ­ 440 88 60

Fax 011 ­ 10 33 84