نشریه شماره ۳۴۷
شبکههای فاضلاب شامل لولهها، کانالها و دیگر مجاری هستند که جمع آوری و انتقال آب مصرف شده در امور مختلف (خانگی، صنعتیی عمومی و تجاری)، را معمولاً به طور ثقلی انجام میدهند. در برخی موارد، امکان انتقال ثقلی فاضلاب وجود ندارد و باید از تلمبه استفاده کرد. تلمبه خانههای فاضلاب در گستره بسیار وسیعی از نظر ظرفیت ساخته میشوند. دامنه این گستره، از تلمبههای کوچک که انتقال یا بالا آوردن فاضلاب یک یا چند واحد مسکونی را به عهده دارند تا تلمبه خانههای بزرگ که انتقال مقادیر قابل توجه فاضلاب را به خط انتقال فاضلاب و یا به ورودی تصفیه خانه انجام میدهند، تغییر میکند. نشریه شماره ۳۴۷ به عنوان راهنمای طراحی تلمبهخانهها و ضوابطی که در طرح تلمبهخانهها باید منظور شود، تدوین شده است. فرض شده که استفاده کنندگان از نشریه شماره ۳۴۷، به مبانی علمی و نظری موضوعات مطرح شده آگاهی داشته و بنابراین ورود به این 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 که در نهایت شیوه یکسانی در فرایند طراحی واحدهای مزبور توسط مهندسین مشاور و یا سازمانهای ذیربط بکارگرفته شود و راهنمای مناسبی برای مجریان و بخشهایی که بررسی و تصویب طرحها را به عهده دارند، باشد.
دامنه کاربرد نشریه شماره ۳۴۷
گستره نشریه شماره ۳۴۷ برای تلمبه خانههای فاضلاب که در مناطق شهری احداث میشوند و وظیفه انتقال فاضلاب جمع آوری شده شهری را انجام میدهد. بدیهی است تلمبهخانههای فاضلاب که ممکن است در تصفیهخانههای فاضلاب یا در مناطق صنعتی احداث شوند با آنکه میتوانند در بسیاری از موارد معیارها و ضوابط یکسانی با تلمبهخانههای فاضلاب شهری داشته باشند، ولی با توجه به کیفیت سیال انتقال یافته باید در طراحی واحدهای مزبور تمهیدات خاصی در نظر گرفت که از شمول این نشریه خارج است.
کاربرد 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 امکان از به کارگیری آن پرهیز کرد. 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 که 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 که سطح آب زیرزمینی بالا و خاک 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 که در مطالعات طرح شبکه فاضلاب تعیین میشود میتواند مبنای مناسبی برای تعیین تعداد و ظرفیت تلمبهها باشد. در این مورد توجه شود که ممکن است از نظر مدت زمان، افق طرح شبکه 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 حداکثر نیز بر اساس روابطی که برای شبکههای فاضلاب اختیار میشود برای تلمبه خانه نیز میتواند از این نظر مبنا قرار گیرد.
تلمبهها
تلمبهها برای بالا آوردن مایعات از یک نقطه به نقطه دیگر بهکار میروند و به طورکلی به دو دسته تقسیم میشوند.
تلمبههای با انرژی جنبشی یا سینتیک
در این تلمبهها مایعی که از درون پروانه تلمبه عبور میکند در اثر حرکت چرخشی پروانه تلمبه دارای سرعت زیاد شده و نهایتاً بخشی از این سرعت، تبدیل به فشار میشود. تلمبههای سینتیکی خود به تلمبههای گریز از مرکز (سانتریفوژ)، توربینی و تلمبههای خاص دسته بندی میشوند.
تلمبههای با جابه جایی مثبت
در این نوع تلمبهها حرکت بخش متحرک آن باعث جابه جایی مایع درون پوسته تلمبه شده و ایجاد فشار میکند. تلمبههای با جابه جایی مثبت به سه دسته تقسیم می شود. تلمبههای رفت و برگشت که نوعی تلمبه روتوری است، تلمبههای روتوری، و تلمبههای با هوای فشرده یا نیوماتیک. در تلمبه خانههای فاضلاب تلمبههای نوع پیچوار و تلمبههای با هوای فشرده مصرف دارند، تلمبههای روتوری در بخش تصفیه خانه و برای انتقال لجن کاربرد دارد، تلمبههای پیچوار قابلیت جابهجایی فاضلاب در ارتفاع محدود و در حجمهای قابل توجه را دارند و بالعکس تلمبههای با هوای فشرده قابلیت جابه جایی فاضلاب در حجمهای محدود را دارد.
انتخاب مصالح تلمبه
مصالح تلمبه، تابع ویژگیهای مایعی که باید تلمبه شود، میزان موادی که در مایع ایجاد سایش برای تلمبه میکند 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 شبکه جمع آوری فاضلاب به ویژه از نوع مشترک باشد مواد ماسهای که در تلمبه ایجاد ساییدگی کرده و فرسودگی آن را تسریع میکند در آن وجود دارد.
ضربه قوچ در تلمبه خانههای فاضلاب
تلمبه خانههای فاضلاب شهری با توجه به طول کوتاه خط انتقال (معمولاً به علت شرایط سپتیک شدن فاضلاب و مشکلات هواگیری طول خطوط انتقال فاضلاب کوتاه انتخاب می شود) و همچنین ارتفاع کم تلمبه زنی، هم از نظر ارتفاع استاتیکی و هم از نظر دینامیکی مشکلات مربوط به ضربه قوچ سامانههای انتقال آب را ندارد و معمولاً در کارهای فاضلابی این موارد در طیف محدود است. در تلمبه خانههای فاضلاب معمولاً به دلیل شرایط حجمی چالهتر و به طورکلی تغییرات ورودی فاضلاب به آن، در طول کارکرد تلمبهها قطع و وصل مکرر تلمبهها اتفاق میافتد و گاه نیز به علت قطع برق و از کارافتادن یا شروع به کار دوباره تلمبهها، پدیده ضربه قوچ به طور مکرر ایجاد میشود. چنانچه مسیرخط انتقال در ابتدای تلمبه خانه سربالایی تندی داشته باشد و سپس در طول کوتاهی، پروفیل خط از نظر شیب ملایم شده و یا شیب معکوس 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 محرک تلمبهها
- نیاز به برق اضطراری با توجه به سامانه قدرت موجود
- شیوه حفاری (گودباز با شیب طبیعی و یا حفاظت شده)
- شیوه خودکار 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، عملکرد مورد نیاز، نوع تلمبه مورد نیاز، هزینه و شرایط محیط و زیبایی تعیین میشود. تجهیزاتی مانند آشغالگیری، کنترل بو، برق اضطراری، تجهیزات جرثقیل که برای عملکرد یک تلمبه خانه ضروری تشخیص داده میشود در شکل و نوع تلمبه خانه مؤثر است. در حالی که 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 که خاک نیز شرایط نامناسبی دارد، ساخته میشود. طراحی تلمبه خانهها از نظر سازه و همچنین معماری، به عنوان پیش نیاز طرح به مطالعات ژئوتکنیک نیاز دارد و سپس طراحی معماری با توجه به محیط و محدودیت زمین و سازه آن که ملاحظات ژئوتکنیک و هیدرولیک را در نظر میگیرد، انجام میشود.
ملاحظات معماری
پیش از طراحی معماری تلمبه خانه باید یک 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 که در آن دیگر تأسیسات جانبی نیز در نظر گرفته میشود، منظور کرد. در تلمبه خانههای کوچک معمولاً نیاز به فضا و محوطه مزبور نخواهد بود. در طرح کلی معماری تلمبه خانه ملاحظات زیر از نظر زیبایی در نظر گرفته میشود.
برخی از ملاحظات مکانیکی
در طراحی شیوه آرایش تلمبهها، موتور محرک، شیرآلات، لوله کشیها، جرثقیلها باید مواردی در نظر گرفته شود تا ضمن کوچک شدن تلمبهخانه دسترسی آسان برای دوره بهره برداری و نگهداری ممکن شود. این موارد شامل موارد زیر است.
- حداقل یک متر فاصله آزاد بین فلنج لولهها و تلمبهها و دیگر تجهیزات برای عبور کارگران 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 که در صورت برداشتن دریچه آن، باعث خیس شدن کارگران نشود.
- برای لوله کشیها شیر خروسک تخلیه در نظر گرفته شود.
- در سقف طبقات قلاب مطمئن و محکم برای آویزان کردن جرثقیل پیشبینی شود. در تلمبه خانههای کوچک جرثقیل به صورت دستی است و در تلمبه خانههای متوسط میتواند به صورت مونوریل و برقی باشد. در تلمبه خانههای بزرگ جرثقیل برقی با حرکت شش کاره به کار 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، گیربکسها، محورهای گردنده در نظر گرفته شود.
- علائم هشدار دهنده در نزدیکی تجهیزات خطرناک، موانع غیر قابل دید و نقاط خطرناک نصب شود.
- کف پوش پلاستیکی مناسب در جلوی همه تجهیزات و تابلوهای برقی در محلهایی که امکان ایجاد شوک الکتریکی وجود دارد، در نظر گرفته شود، تجهیزات الکتریکی باید کاملاً عایقبندی و اتصال زمین داشته باشد، سوییچها و کنترلها باید از نوع ضد جرقه باشد. روشنایی کافی در نقاط بویژه در نقاطی که تجهیزات گردنده وجود دارد و در محلهای دارای دریچه، پیش بینی شود.
- تجهیزات خاموش کردن آتش در محل تلمبه خانه باید در نظر گرفته شود. به کارگیری کربن تتراکلرید به علت مسمومیت مایع و گاز آن باید منع شود.
- کمربندهای ایمنی، تجهیزات کمکهای اولیه، کلاه ایمنی، کپسول دهنی اکسیژن و حلقههای لاستیک برای شناور شدن در آب باید به تعداد کافی در ایستگاه در نظر گرفته شود.
فهرست مطالب نشریه شماره ۳۴۷
کاربرد تلمبه خانههای فاضلاب
تلمبهها
هیدرولیک تلمبه خانهها و انتخاب تلمبه
طراحی تلمبه خانههای فاضلاب
ابزار دقیق و برق تلمبه خانه
تجهیزات جانبی تلمبه خانه