نشریه شماره ۳۴۷

شبكه‌های فاضلاب شامل لوله‌ها، كانال‌ها و ديگر مجاری هستند كه جمع آوری و انتقال آب مصرف شده در امور مختلف (خانگی، صنعتيی عمومی و تجاری)، را معمولاً به طور ثقلی انجام می‌دهند. در برخی موارد، امكان انتقال ثقلی فاضلاب وجود ندارد و بايد از تلمبه استفاده كرد. تلمبه خانه‌های فاضلاب در گستره بسيار وسيعی از نظر ظرفيت ساخته می‌شوند. دامنه اين گستره، از تلمبه‌های كوچك كه انتقال يا بالا آوردن فاضلاب يك يا چند واحد مسكونی را به عهده دارند تا تلمبه خانه‌های بزرگ كه انتقال مقادير قابل توجه فاضلاب را به خط انتقال فاضلاب و يا به ورودی تصفيه خانه انجام می‌دهند، تغيير می‌كند. نشریه شماره ۳۴۷ به عنوان راهنمای طراحی تلمبه‌خانه‌ها و ضوابطی كه در طرح تلمبه‌خانه‌ها بايد منظور شود، تدوين شده است. فرض شده كه استفاده كنندگان از نشریه شماره ۳۴۷، به مبانی علمی و نظری موضوعات مطرح شده آگاهی داشته و بنابراين ورود به اين مباحث خودداری شده است.

اهداف نشریه شماره ۳۴۷

هدف از تدوین نشریه شماره ۳۴۷ شناخت معیارها و ضوابط طراحی تلمبه‌خانه‌های فاضلاب شهری و تعیین این ضوابط است به طوری كه در نهایت شیوه یكسانی در فرایند طراحی واحدهای مزبور توسط مهندسین مشاور و یا سازمان‌های ذیربط بكارگرفته شود و راهنمای مناسبی برای مجریان و بخش‌هایی كه بررسی و تصویب طرح‌ها را به عهده دارند، باشد.

دامنه كاربرد نشریه شماره ۳۴۷

گستره نشریه شماره ۳۴۷ برای تلمبه خانه‌های فاضلاب كه در مناطق شهری احداث می‌شوند و وظیفه انتقال فاضلاب جمع آوری شده شهری را انجام می‌دهد. بدیهی است تلمبه‌خانه‌های فاضلاب كه ممكن است در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب یا در مناطق صنعتی احداث شوند با آنكه می‌توانند در بسیاری از موارد معیارها و ضوابط یكسانی با تلمبه‌خانه‌های فاضلاب شهری داشته باشند، ولی با توجه به كیفیت سیال انتقال یافته باید در طراحی واحدهای مزبور تمهیدات خاصی در نظر گرفت كه از شمول این نشریه خارج است.

كاربرد تلمبه خانه‌های فاضلاب

با توجه به سرمایه مورد نیاز برای احداث تلمبه خانه‌های فاضلاب و هزینه‌های راهبری گران و پرهزینه آن در سامانه جمع آوری و انتقال فاضلاب باید تا حد امكان از به كارگیری آن پرهیز كرد. اما در بعضی مناطق، به علت شرایط محیط، انتخاب تلمبه خانه به عنوان تنها راه حل و یا گزینه فنی و اقتصادی تر مطرح می‌شود. در موارد زیر، احداث تلمبه خانه به عنوان گزینه قابل مقایسه با دیگر گزینه‌ها موردنظر قرار می‌گیرد.

شرایط زمین منطقه
عبور از موانع
گود افتادگی
تلمبه خانه ابتدای تصفیه خانه

انتخاب محل تلمبه خانه

محل تلمبه خانه فاضلاب با توجه به وضعیت توپوگرافی منطقه و حوضه‌ای كه فاضلاب جمع آوری شده به آن تخلیه و مشخص می‌شود و معمولاً محل تلمبه خانه، موقعیتی اجباری در طرح است. این محل، در گودترین نقطه حوضه و در بیشتر موارد در جایی كه سطح آب زیرزمینی بالا و خاك آن ناپایدار است، قرار می گیرد. عوامل مؤثر در انتخاب محل تلمبه خانه به قرار زیر است.

موقعیت در حوضه
مساحت زمین مورد نیاز و هزینه خرید
سیلاب گرفتگی
تامین تاسیسات جانبی
راه دسترسی
امنیت
هماهنگی با محیط
حداقل طول خط انتقال

سرانه‌های فاضلاب

سرانه‌های فاضلاب كه در مطالعات طرح شبكه فاضلاب تعیین می‌شود می‌تواند مبنای مناسبی برای تعیین تعداد و ظرفیت تلمبه‌ها باشد. در این مورد توجه شود كه ممكن است از نظر مدت زمان، افق طرح شبكه و تلمبه خانه هم زمان نباشند افزون بر این، برای سرانه‌های فاضلاب نیز در طول مدت زمان پیش‌بینی شده برای افق طرح، اعداد متفاوتی در نظر گرفته شده باشد. ضرایب حداقل و حداكثر نیز بر اساس روابطی كه برای شبكه‌های فاضلاب اختیار می‌شود برای تلمبه خانه نیز می‌تواند از این نظر مبنا قرار گیرد.

تلمبه‌ها

تلمبه‌ها برای بالا آوردن مایعات از یك نقطه به نقطه دیگر به‌كار می‌روند و به طوركلی به دو دسته تقسیم می‌شوند.

تلمبه‌های با انرژی جنبشی یا سینتیك

در این تلمبه‌ها مایعی كه از درون پروانه تلمبه عبور می‌كند در اثر حركت چرخشی پروانه تلمبه دارای سرعت زیاد شده و نهایتاً بخشی از این سرعت، تبدیل به فشار می‌شود. تلمبه‌های سینتیكی خود به تلمبه‌های گریز از مركز (سانتریفوژ)، توربینی و تلمبه‌های خاص دسته بندی می‌شوند.

تلمبه‌های با جابه جایی مثبت

در این نوع تلمبه‌ها حركت بخش متحرك آن باعث جابه جایی مایع درون پوسته تلمبه شده و ایجاد فشار می‌كند. تلمبه‌های با جابه جایی مثبت به سه دسته تقسیم می ‌شود. تلمبه‌های رفت و برگشت كه نوعی تلمبه روتوری است، تلمبه‌های روتوری، و تلمبه‌های با هوای فشرده یا نیوماتیك. در تلمبه خانه‌های فاضلاب تلمبه‌های نوع پیچوار و تلمبه‌های با هوای فشرده مصرف دارند، تلمبه‌های روتوری در بخش تصفیه خانه و برای انتقال لجن كاربرد دارد، تلمبه‌های پیچوار قابلیت جابه‌جایی فاضلاب در ارتفاع محدود و در حجم‌های قابل توجه را دارند و بالعكس تلمبه‌های با هوای فشرده قابلیت جابه جایی فاضلاب در حجم‌های محدود را دارد.

انتخاب مصالح تلمبه

مصالح تلمبه، تابع ویژگی‌های مایعی كه باید تلمبه شود، میزان موادی كه در مایع ایجاد سایش برای تلمبه می‌كند و همچنین شرایط وقوع حفره زایی در تلمبه است. فاضلاب خانگی معمولاً دارای pH حدود ۷ و دمای بین ۵ تا ۳۰ درجه سانتی گراد است. اگر شبكه جمع آوری فاضلاب به ویژه از نوع مشترك باشد مواد ماسه‌ای كه در تلمبه ایجاد ساییدگی كرده و فرسودگی آن را تسریع می‌كند در آن وجود دارد.

ضربه قوچ در تلمبه خانه‌های فاضلاب

تلمبه خانه‌های فاضلاب شهری با توجه به طول كوتاه خط انتقال (معمولاً به علت شرایط سپتیك شدن فاضلاب و مشكلات هواگیری طول خطوط انتقال فاضلاب كوتاه انتخاب می شود) و همچنین ارتفاع كم تلمبه زنی، هم از نظر ارتفاع استاتیكی و هم از نظر دینامیكی مشكلات مربوط به ضربه قوچ سامانه‌های انتقال آب را ندارد و معمولاً در كارهای فاضلابی این موارد در طیف محدود است. در تلمبه خانه‌های فاضلاب معمولاً به دلیل شرایط حجمی چاله‌تر و به طوركلی تغییرات ورودی فاضلاب به آن، در طول كاركرد تلمبه‌ها قطع و وصل مكرر تلمبه‌ها اتفاق می‌افتد و گاه نیز به علت قطع برق و از كارافتادن یا شروع به كار دوباره تلمبه‌ها، پدیده ضربه قوچ به طور مكرر ایجاد می‌شود. چنانچه مسیرخط انتقال در ابتدای تلمبه خانه سربالایی تندی داشته باشد و سپس در طول كوتاهی، پروفیل خط از نظر شیب ملایم شده و یا شیب معكوس شود، نقطه رأس مزبور، برای ایجاد پدیده فاز بخار مایع و جدایی ستون آب در شرایط مناسبی قرار می‌گیرد.

طراحی تلمبه خانه‌های فاضلاب

مطالعات مقدماتی تلمبه خانه‌های فاضلاب باید به موارد زیر پاسخ دهد.

استفاده از تلمبه خانه فاضلاب در مقایسه با روش‌های دیگر از نظر فنی و اقتصادی قابل توجیه است.
موقعیت تقریبی تلمبه خانه
ظرفیت، تعداد و نوع تلمبه‌ها و نوع تلمبه خانه
نوع موتور محرك تلمبه‌ها
نیاز به برق اضطراری با توجه به سامانه قدرت موجود
شیوه حفاری (گودباز با شیب طبیعی و یا حفاظت شده)
شیوه خودكار بودن تلمبه‌ها و تجهیزات اندازه گیری و اطلاعات
مسیر خط انتقال فاضلاب
تجهیزات جنبی تلمبه خانه

انواع تلمبه خانه‌ها

نوع تلمبه خانه‌ها برحسب عواملی مانند ظرفیت، عملكرد مورد نیاز، نوع تلمبه مورد نیاز، هزینه و شرایط محیط و زیبایی تعیین میشود. تجهیزاتی مانند آشغالگیری، كنترل بو، برق اضطراری، تجهیزات جرثقیل كه برای عملكرد یك تلمبه خانه ضروری تشخیص داده می‌شود در شكل و نوع تلمبه خانه مؤثر است. در حالی كه ظرفیت تلمبه خانه از عوامل مهم در تعیین نوع تلمبه خانه است، محدودیت زمین محل تلمبه خانه می‌تواند عامل مهمی در تعیین نوع تلمبه خانه باشد.

ملاحظات ساختمانی در تلمبه خانه‌های فاضلاب

تلمبه خانه‌های فاضلاب معمولاً در پایین ترین نقطه حوضه كه خاك نیز شرایط نامناسبی دارد، ساخته می‌شود. طراحی تلمبه خانه‌ها از نظر سازه و همچنین معماری، به عنوان پیش نیاز طرح به مطالعات ژئوتكنیك نیاز دارد و سپس طراحی معماری با توجه به محیط و محدودیت زمین و سازه آن كه ملاحظات ژئوتكنیك و هیدرولیك را در نظر می‌گیرد، انجام می‌شود.

ملاحظات معماری

پیش از طراحی معماری تلمبه خانه باید یك سری مطالعات و اقدامات در ارتباط با قوانین موجود محیط زیست، شهرداری منطقه، محدودیت‌های وضع شده برای ساخت و ساز با توجه به طرح تفصیلی منطقه، ملاحظات اجتماعی، شیوه ساخت و ساز و نماهای ساختمان‌های منطقه، راه‌های دسترسی به زمین تلمبه خانه مورد بررسی قرار گیرد. برحسب اهمیت و بزرگی تلمبه خانه می‌توان برای تلمبه خانه‌های متوسط و بزرگ، محوطه و فضای اطراف كه در آن دیگر تأسیسات جانبی نیز در نظر گرفته می‌شود، منظور كرد. در تلمبه خانه‌های كوچك معمولاً نیاز به فضا و محوطه مزبور نخواهد بود. در طرح كلی معماری تلمبه خانه ملاحظات زیر از نظر زیبایی در نظر گرفته می‌شود.

برخی از ملاحظات مكانیكی

در طراحی شیوه آرایش تلمبه‌ها، موتور محرك، شیرآلات، لوله كشی‌ها، جرثقیل‌ها باید مواردی در نظر گرفته شود تا ضمن كوچك شدن تلمبه‌خانه دسترسی آسان برای دوره بهره برداری و نگهداری ممكن شود. این موارد شامل موارد زیر است.

حداقل یك متر فاصله آزاد بین فلنج لوله‌ها و تلمبه‌ها و دیگر تجهیزات برای عبور كارگران و تجهیزات در نظر گرفته شود. این فاصله باید در سه طرف تلمبه رعایت شود.
شیرآلات در ارتفاع قابل دسترس قرار داده شود.
جهت شیرآلات به گونه‌ای در نظر گرفته شود كه در صورت برداشتن دریچه آن، باعث خیس شدن كارگران نشود.
برای لوله كشی‌ها شیر خروسك تخلیه در نظر گرفته شود.
در سقف طبقات قلاب مطمئن و محكم برای آویزان كردن جرثقیل پیش‌بینی شود. در تلمبه خانه‌های كوچك جر‌ثقیل به صورت دستی است و در تلمبه خانه‌های متوسط می‌تواند به صورت مونوریل و برقی باشد. در تلمبه خانه‌های بزرگ جر‌ثقیل برقی با حركت شش كاره به كار گرفته می‌شود.

ملاحظات ایمنی

در تلمبه خانه‌‌های فاضلاب، به علت عمق آن، رطوبت موجود، گازهای سمی‌، باید ملاحظات ایمنی خاصی به شرح زیر در نظر گرفته شود.

اطراف هر سوراخ باز یا آدم رو یا تغییر ارتفاع، دست انداز فولادی به منظور جلوگیری از سقوط بهره‌بردار در نظر گرفته شود.
حفاظ لازم اطراف همه موتورها، تسمه پروانه‌ها، گیربكس‌ها، محورهای گردنده در نظر گرفته شود.
علائم هشدار دهنده در نزدیكی تجهیزات خطرناك، موانع غیر قابل دید و نقاط خطرناك نصب شود.
كف پوش پلاستیكی مناسب در جلوی همه تجهیزات و تابلوهای برقی در محل‌هایی كه امكان ایجاد شوك الكتریكی وجود دارد، در نظر گرفته شود، تجهیزات الكتریكی باید كاملاً عایق‌بندی و اتصال زمین داشته باشد، سوییچ‌ها و كنترل‌ها باید از نوع ضد جرقه باشد. روشنایی كافی در نقاط بویژه در نقاطی كه تجهیزات گردنده وجود دارد و در محل‌های دارای دریچه، پیش بینی شود.
تجهیزات خاموش كردن آتش در محل تلمبه خانه باید در نظر گرفته شود. به كارگیری كربن تتراكلرید به علت مسمومیت مایع و گاز آن باید منع شود.
كمربندهای ایمنی، تجهیزات كمك‌های اولیه، كلاه ایمنی، كپسول دهنی اكسیژن و حلقه‌های لاستیك برای شناور شدن در آب باید به تعداد كافی در ایستگاه در نظر گرفته شود.