A viemärihissi asema – jota kutsutaan myös jäteveden pumppuasemaksi tai märkäkaivon pumppuasemaksi – on a suunniteltu laitos, joka käyttää pumppuja siirtämään jätevettä alemmasta korkeudesta korkeammalle kun painovoima yksinään ei voi tyhjentää jätevettä kunnalliseen keräysjärjestelmään tai puhdistamoon. Lyhyesti sanottuna: missä tahansa rakennus, naapurusto tai rakennus sijaitsee viemärijohdon alapuolella, jäteveden nostoasema on mekanismi, joka mahdollistaa sanitoinnin. Ilman sitä alemmat kylpyhuoneet, matalat osa-alueet ja kokonaiset kunnat tasaisessa maastossa eivät voisi liittyä keskitettyyn jätevedenpuhdistukseen. Tässä oppaassa kerrotaan, kuinka hissiasemat toimivat, mikä tyyppi sopii sovellukseesi, kuinka ne asennetaan ja kuinka ne pidetään luotettavasti käynnissä.
Toimintaperiaate on selkeä. Jätevesi virtaa painovoiman avulla rakennuksesta tai keräysalueelta suljettuun maanalaiseen kammioon, jota kutsutaan nimellä märkä hyvin . Kun jätevettä kertyy, uimurikytkimet tai paineanturit valvovat nesteen tasoa. Kun taso saavuttaa esiasetetun korkean veden merkin - tyypillisesti 60–80 % märkäkaivon kapasiteetista — ohjauspaneeli aktivoi yhden tai useamman upotettavan tai kuivakuoppapumpun. Pumput ohjaavat jäteveden paineistetun voiman pääputken kautta alavirran painovoimaviemäriin, puhdistuslaitokseen tai sarjan seuraavaan nostoasemaan.
Kun märän kaivon taso laskee alhaisen veden asetusarvoon, pumppu(t) sammuu ja sykli toistuu. Useimmat kunnalliset ja kaupalliset asemat kulkevat 4-8 pumppujaksoa tunnissa normaaleissa virtausolosuhteissa. Jokaisella asemalla on hälytyskelluke, joka on asetettu korkean veden pumppaustason yläpuolelle – jos pumppu epäonnistuu ja märkäkaivo jatkaa nousuaan, hälytys laukaisee ääni- ja kaukohälytyksen, ennen kuin jätevesi pääsee takaisin liitettyihin rakennuksiin tai vuotaa yli pintaan.
Tärkeimmät komponentit jokaisessa jätevedenpoistoasemassa:
Pohjois-Amerikan laajimmin asennettu kokoonpano sekä kunnallis- että asuinkäyttöön. Uppopumput sijaitsevat suoraan märkäkaivon sisällä, upotettuina jäteveteen. Moottorit ovat hermeettisesti suljettuja ja niitä jäähdyttää ympäröivä neste. Erillistä kuivapumppuhuonetta ei tarvita , mikä vähentää merkittävästi rakennuskustannuksia ja jalanjälkeä. Pumput noudetaan huoltoa varten ohjauskiskojärjestelmien ja nostoketjujen kautta ilman, että henkilökuntaa tarvitsee mennä ahtaaseen tilaan. Märkäkaivon upotettavat asemat vastaavat yli 70 % uusista jätevedenpoistoasemien asennuksista Yhdysvalloissa.
Koostuu kahdesta erillisestä kammiosta: märkäkaivo, joka vastaanottaa tulevan jäteveden, ja viereinen kuivakaivo, jossa pumput ja putkistot sijaitsevat kuivassa, helposti saavutettavissa olevassa ympäristössä. Pumput ovat päätyimukeskipako- tai itseimeviä yksiköitä, jotka on asennettu betonityynyille ja jotka on liitetty märkäkaivoon imuputken kautta. Kuivakuoppa-asemat ovat suositeltavia suuren kapasiteetin kunnalliset laitokset (yli 500 GPM) jossa pumpun huoltotiheys oikeuttaa pumppuhuoneen lisärakennuskustannukset. Niiden avulla teknikot voivat huoltaa pumppuja, tiivisteitä ja laakereita ilman suljetun tilan sisääntulomenettelyjä.
Kompakti yhden kiinteistön jäteveden nostojärjestelmä, jossa nopea hiomapumppu - tyypillisesti 1–2 hv, käyntinopeus 1 750–3 500 rpm — maseroi kiinteät aineet hienoksi lietteeksi ennen pumppaamista halkaisijaltaan pienen (1¼–2 tuuman) voimajohdon läpi. Käytetään matalapaineviemärijärjestelmissä (LPS), jotka palvelevat yksittäisiä koteja maaseutualueilla tai rakennuksissa, joissa maasto tekee painovoimaviemärien käytöstä epätaloudellista. Tyypillisesti palvelee yksi jauhatusasema yhdestä neljään asuntoa ja liitetään jaettuun matalapainekeräysjärjestelmään.
Käytetään saostussäiliön jälkeen puhdistetun jäteveden pumppaamiseen (neste, jossa kiintoaine on laskeutunut) viemärikenttään, kasajärjestelmään tai aerobiseen käsittelyyksikköön korkeammalla. Koska saostussäiliö poistaa suurelta osin kiintoaineet, jätevesipumput voivat käyttää pienempiä siipipyörän välyksiä ja pienempiä voiman päähalkaisijoita kuin raakajätevesipumput - mikä vähentää sekä pumppukustannuksia että putken asennuskustannuksia.
Tehdasasennetut lasikuitu- tai polyeteenistä valmistetut märkäkaivoastiat, joissa pumput, ohjaimet ja putkistot esiasennettuina, toimitetaan paikalleen valmiina pudotusasennukseen. Läpimenoajat 4-12 viikkoa vastaan 12-24 viikkoa mittatilaustyönä suunniteltujen betonielementtiasemia varten pakettiasemat ovat ensisijainen valinta kaupallisiin rakennuksiin, jopa 500 kotiin palvelevia osastohissiasemia ja vikaantuneiden olemassa olevien asemien hätäkorvaus.
| Kirjoita | Tyypillinen virtausalue | Pumpun pääsy | Paras sovellus | Suhteellinen pääomakustannus |
|---|---|---|---|---|
| Märkäkaivo / upotettava | 10-5000 GPM | Ohjainkiskon nouto | Asuinalue suurille kunnille | Matala – kohtalainen |
| Dry Pit | 500-50 000 GPM | Kuivahuone sisäänkäyntiin | Suuri kunnallinen / teollisuus | Korkea |
| Hiomakoneen pumppu | 5-30 GPM | Täysi yksikön poisto | Yhden kodin / LPS-järjestelmät | Matala |
| Jätevesipumppu | 5-50 GPM | Täysi yksikön poisto | Septinen viemäriin | Matala |
| Esivalmistettu paketti | 20-2000 GPM | Ohjainkiskon nouto | Kaupallinen / alaosasto | Kohtalainen |
Jätevedenpoistoasema tulee välttämättömäksi seuraavissa olosuhteissa:
Aseman tulee käsitellä huipputuntivirtausta – ei keskimääräistä päivittäistä virtausta. Asuinrakennuksissa huippuvirtaus lasketaan tyypillisesti seuraavasti 3-4 kertaa keskimääräinen päivittäinen virtaus . 100 kodin osa, jotka tuottavat keskimäärin 250 gallonaa päivässä (GPD) kotitaloutta kohden, tuottaa keskimäärin 25 000 GPD:tä, mutta tunnin huippuvirta voi saavuttaa 75 000–100 000 GPD (52–69 GPM) aamu- ja iltahuippujen aikana. Pumpun alimitoitus keskimääräiseen virtaukseen johtaa krooniseen märkäkaivon ylivuotoon huippujen aikana.
TDH on kokonaispaine, joka pumpun on voitettava toimittaakseen virtauksen poistopisteeseen. Se sisältää:
Oikein valittu pumppu tuottaa suunnitellun virtausnopeuden lasketulla TDH:lla. Pumpun käyttäminen huomattavasti alhaisemmalla TDH:lla kuin nimellisarvo saa sen pyörimään äärimmäisen oikealla suorituskykykäyrällä - mikä johtaa moottorin ylikuormitukseen, kavitaatioon ja kiihtyneeseen laakerien kulumiseen.
Märkäkaivon työtilavuuden (pois- ja päällepumppaustasojen välillä) on oltava riittävä pysäytysaika pumpun lyhyiden kierrosten estämiseksi – liian usein käynnistys vaurioittaa moottorin käämit. Useimmat pumppujen valmistajat määrittelevät a vähintään 10 minuuttia käynnistysten välillä , 15–20 minuuttia suositeltavasti yli 10 hv:n moottoreille. Työtilavuus lasketaan seuraavasti: Pumpun kapasiteetti (GPM) × minimijaksoaika (minuuttia) ÷ 4 . 100 GPM pumpulle 10 minuutin minimijaksolla pienin käyttötilavuus = 100 × 10 ÷ 4 = 250 gallonaa .
Voiman pääputken halkaisija on valittava niin, että jäteveden nopeus säilyy välillä 2 jalkaa sekunnissa (vähintään kiinteiden aineiden laskeutumisen estämiseksi) ja 8–10 jalkaa sekunnissa (enintään putken kulumisen ja liiallisen kitkahäviön estämiseksi) . Vakiosuunnittelun tavoite on 3-5 jalkaa sekunnissa suunnitteluvirtauksessa.
Jätevedenpoistoaseman asennus on sallittu, suunniteltu rakennusprojekti – ei tee-se-itse-yritys asuinrakennuksen ejektoripumpun tason yläpuolella. Tyypillisen esivalmistetun upotettavan aseman asennusjärjestys:
Kokonaisrakennusaika esivalmistetulle pakkausasemalle: 2-4 viikkoa paikan päällä laitetoimituksen jälkeen. Räätälöidyt betonielementit kunnallisasemat: 2-6 kuukautta riippuen sivuston monimutkaisuudesta.
Jatkuvassa kunnallisessa käytössä olevilla uppovesipumpuilla on tyypillinen mekaanisen tiivisteen käyttöikä 5-8 vuotta ja a total pump life of 10-15 vuotta ennen kuin juoksupyörän kuluminen vähentää tehokkuutta alle hyväksyttävien kynnysarvojen. Ennakoiva tiivisteen vaihto 5 vuoden välein – sen sijaan, että se epäonnistuu – eliminoi katastrofaalisen moottorin tulvimisen riskin ja hätäkäyttökustannukset, jotka aiheutuvat suunnittelemattomasta märkäpumpun vaihdosta, joka tyypillisesti toimii 3-5 kertaa kustannukset suunnitellusta korvaamisesta.
Yleisin yksittäinen syy jäteveden nostoaseman pumpun vikaantumiseen kunnallisissa järjestelmissä. Kosteuspyyhkeet - edes "huuhdeltaviksi" merkityt - eivät hajoa viemärissä ja muodostavat tiiviitä köysimaisia massaa ns. räjähtävä jotka kiertävät pumpun juoksupyöriä ja pysäytysmoottoreita. Ratkaisuja ovat puoliavoin tai pyörteinen juoksupyöräpumppujen määrittäminen, jotka kestävät repeytymistä, hienojen seulojen asentaminen märkäkaivon sisääntuloon ja yleisölle suunnatut valistuskampanjat. Järjestelmät, jotka siirtyvät avoimesta juoksupyörästä tukkeutumattomiin pyörre- tai kanavasiipipyöräpumppuihin, raportoivat 60–80 % vähennyksiä huoltokutsuissa .
Kun mekaaninen akselitiiviste vioittuu, jätevettä pääsee moottorin onteloon aiheuttaen käämityksen oikosulun ja täydellisen moottorivian – tyypillisesti muutaman tunnin sisällä tiivisteen rikkoutumisesta. Nykyaikaisiin uppopumppuihin kuuluu mm tiivistevian havaitsemisanturi öljytäytteisessä tiivistekammiossa; Tämän anturin signaalin valvonnan avulla käyttäjät voivat noutaa ja sulkea pumpun ennen kuin moottori tulvii. Tiivistevikahälytysten huomiotta jättäminen on ensisijainen syy pumpun täydelliseen häviämiseen, joka vaatii vaihtamista korjauksen sijaan.
Nostoasema, jolla ei ole varavirtaa ja joka kokee verkkokatkoksen, vuotaa märkäkaivonsa yli ajassa, joka määräytyy sisäänvirtausnopeudella jaettuna märkäkaivon tilavuudella. Asemalla, joka on mitoitettu 100 GPM:n sisäänvirtaukselle ja jossa on 500 gallonaa hätävarastoa pumppaustason yläpuolella, on 5 minuutin ylivuotosuoja pumpun vian jälkeen. Varageneraattorit, kannettavat generaattorin pikaliittimet tai akkukäyttöiset pumppujärjestelmät eivät ole valinnaisia millään asemalla, joka palvelee useampaa kuin pientä määrää kiinteistöjä.
Kun pumppu pysähtyy, jäteveden pylväs voimajohdossa hidastuu äkillisesti, mikä aiheuttaa painepiikin - vesivasaran -, joka voi rikkoa putkien liitoksia, vaurioittaa takaiskuventtiilejä ja lyhentää pumpun käyttöikää. Ennaltaehkäisytoimenpiteitä ovat mm hitaasti sulkeutuvat takaiskuventtiilit, ylijännitesuojat ja ilmanpoisto-/tyhjiöventtiilit voimassa tärkeimmät kohokohdat. Yli 500 jalkaa pitkien voimaverkkojen, joissa on merkittävä staattinen paine, tulisi sisältää vesivasara-analyysi suunnitteluvaiheessa.
Pääoma- ja käyttökustannukset vaihtelevat suuresti aseman koon, sijaintipaikan olosuhteiden ja erittelytason mukaan:
| Aseman tyyppi | Tyypilliset pääomakustannukset (asennettu) | Vuotuiset O&M-kustannukset | Design Life |
|---|---|---|---|
| Kotitalouksien hiomapumppu | 3 000–8 000 dollaria | 150-400 dollaria | 10-15 vuotta |
| Pieni pakettiasema (20–100 GPM) | 30 000–80 000 dollaria | 3 000–8 000 dollaria | 20-25 vuotta |
| Keskikokoinen kunnallinen (100–1 000 GPM) | 150 000–600 000 dollaria | 15 000–50 000 dollaria | 25-40 vuotta |
| Suuri kunnallinen (1 000 GPM) | 600 000–5 000 000 dollaria | 50 000–300 000 dollaria | 30-50 vuotta |
Suurin elinkaarikustannusten aiheuttaja ei ole itse asema vaan se voima pää . Keskisuurille ja suurille asemille päärakennus – putki, kaivanto, täyttö, tien entisöinti – edustaa tyypillisesti 40–60 % projektin kokonaiskustannuksista . Pienemmän voiman päähalkaisijan valitseminen säästää putkikustannuksia, mutta lisää kitkahäviöitä, mikä edellyttää suurempaa pumppua ja suurempaa energiankulutusta aseman 25–40 vuoden käyttöiän aikana. Elinkaarikustannusanalyysi, jossa verrataan putken halkaisijavaihtoehtoja, on vakiona hydrauliikkasuunnittelussa kaikille yli 1 000 jalkaa pitkille voimajohdoille.
Jätevedensiirtoasemia säännellään liittovaltion, osavaltion ja paikallisella tasolla. Tärkeimmät vaatimustenmukaisuusvaatimukset operaattoreiden on ymmärrettävä: