Szent István Egyetem KÖRNYEZETBARÁT TELEPÜLÉSI SZENNYVÍZELVEZETŐ RENDSZER PARAMÉTEREINEK VIZSGÁLATA Dotor (Ph.D.) érteezés Fábry Gergely Gödöllő 2009.
A dotor sola megnevezése: Műsza Tudomány Dotor Isola tudományága: Agrár Műsza Tudomány vezetője: Dr. Faras István Egyetem tanár az MTA dotora Szent István Egyetem Gépészmérnö Kar Gödöllő Témavezető: Dr. Barótf István Egyetem tanár Szent István Egyetem Gépészmérnö Kar Gödöllő.. Az solavezető jóváhagyása. A témavezető jóváhagyása 2
TARTALOMJEGYZÉK ELŐSZÓ 7. JELÖLÉSEK ÉS RÖVIDÍTÉSEK JEGYZÉKE 9 2. BEVEZETÉS A TÉMA AKTUALITÁSA JELENTŐSÉGE... 3. IRODALMI ÁTTEKINTÉS 3 3.2 VÁKUUMOS SZENNYVÍZELVEZETÉS...3 3.2. A váuumos szennyvízelvezetés technatörténete...3 3.2.2 A váuumos szennyvízelvezetés ma technológája...7 3.2.2. A rendszer műödése...7 3.2.2.2 A gyűjtőana és a váuumszelep...22 3.2.2.3 A hálózat...24 3.2.2.4 A váuumgépház...27 3.2.3 Előnyö a gravtácós csatornázással szemben...3 3.2.3. A örnyezet ímélése vtelezésor...3 3.2.3.2 Kedvező örnyezet hatáso az üzemelés során...32 3.2.3.3 A szennyvíztsztító telep műödésére gyaorolt örnyezet hatáso...33 3.2.3.4 Összefoglalás...33 3.2.4 A ma modern váuumos szennyvízelvezető rendszere özös jellemző...34 3.2.5 A modern pneumatus műödésű váuumszelepe és özös jellemző...34 3.2.6 A rendszer hdromechanája...36 3.2.7 A váuumos szennyvízgyűjtés energagénye...38 3.2.8 A váuumos szennyvízgyűjtés elterjedése hazánban...40 3.3 ÖSSZEFOGLALÁS...42 3.3. A váuumos szennyvízelvezető rendszere hdrosztatája...42 3.3.2 A váuumos szennyvízelvezető rendszere légrtítása...43 3.3.3 A váuumos szennyvízelvezetés fajlagos energafelhasználása...43 3.4 KITŰZÖTT CÉLOK...44 4. VÁKUUMOS SZENNYVÍZELVEZETŐ RENDSZER PARAMÉTEREINEK VIZSGÁLATA 47 4. A VÁKUUMOS SZENNYVÍZELVEZETŐ RENDSZEREK STATIKUS VÁKUUMVESZTESÉGE...47 4.. Status váuumveszteség váuumos szennyvízelvezető rendszereben a cső hossza mentén...47 4... Lfteben alauló status váuumveszteség...48 4...2 Lfthez nem csatlaozó elleneséses csőszaaszban alauló status váuumveszteség...50 4...3 Elleneséses csőszaasz és lft ombnácójában alauló status váuumveszteség...50 4...4 Két lft özé özvetlenül beépített ellenesés hatása...5 4...5 Váuumvezeté mentén alauló teljes status váuumveszteség...5 4..2 Követeztetése...53 4..3 Hdrosztata mérés a váuumos folyadészállító tanpályán...53 4..4 Számítás példa egy váuumcsövön eletező teljes status váuumveszteségre...57 4..5 Összefoglalás...58 3
4.2 VÁKUUMOS SZENNYVÍZELVEZETŐ RENDSZEREK CSŐVEZETÉK HÁLÓZATÁNAK EVAKUÁLÁSA EGY FÁZIS (LEVEGŐ) JELENLÉTE ESETÉN...59 4.2. Váuumrendszer leszívásána oncentrált paraméterű modellezése...59 4.2.. Váuumrendszer evauálása zotermus állapotváltozás esetén...59 4.2..2 Váuumrendszer evauálás folyamata általános esetben...6 4.2..3 Váuumrendszer evauálás dőszüségleténe numerus számítása általános esetben...63 4.2..4 A mérés eredménye összevetése a termodnama modellen alapuló számításo eredményevel...63 4.2..5 Összefoglalás...70 4.2.2 Váuumrendszer leszívásána osztott paraméterű modellezése...7 4.2.2. Összenyomható özeg csőben való nstaconárus áramlását leíró dfferencálegyenlete...7 4.2.2.2 Az egyenletrendszer megoldása a aratersztá módszerével...72 4.2.2.3 Csővezeté hálózatoban alauló nstaconárus gázáramláso számítása az nterpolácós rácsmódszerrel...76 4.2.2.4 Váuumos szennyvízelvezető rendszere váuumozásána számítás peremfeltétele...80 4.2.2.5 Számítógépes program légrtítás számítására...84 4.2.2.6 Összefoglalás...84 4.3 A VÁKUUMOS SZENNYVÍZGYŰJTÉS FAJLAGOS ENERGIASZÜKSÉGLETÉNEK ÉS HIDROSZTATIKÁJÁNAK KÍSÉRLETES VIZSGÁLATA A VÁKUUMOS FOLYADÉKSZÁLLÍTÓ FÉLÜZEMI TANPÁLYÁN...85 4.3. A váuumos szennyvízgyűjtés energagénye...85 4.3.2 A félüzem váuumos folyadészállító tanpálya...87 4.3.2. A váuumos folyadészállító tanpálya leírása...87 4.3.2.2 A váuumos folyadészállító tanpálya eleme...88 4.3.2.3 A váuumos folyadégyűjtő tanpálya gyaorlat üzemeltetés tartománya...00 4.3.2.4 A tanpálya magasság nyomvonalvezetéséne elemzése...0 4.3.3 Méréssorozat a váuumos folyadégyűjtő tanpályán...0 4.3.3. A méréssorozat leírása...0 4.3.3.2 A váuumos folyadészállító tanpályán végzett méréssorozat jegyzőönyve (melléletben)...02 4.3.3.3 A mérése alapján észített dagramo...02 4.3.3.4 Az energagény és a status váuumveszteség dagramo értéelése...06 4.3.4 Követeztetése és összefoglalás...08 5. AZ EREDMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA AZ EREDMÉNYEK TÉZISSZERŰ MEGFOGALMAZÁSA...2 6. JAVASLATOK 5 7. ÖSSZEFOGLALÁS 7 8. SUMMARY 9 MELLÉKLET 2 M IRODALOM...2 M2 A CSATORNÁZÁS TÖRTÉNETE ÉS JELENTŐSÉGE...25 M3 A NYOMÁS VÁLTOZÁSA EGY VÁKUUMVEZETÉK KÉT VÉGÉNÉL A LESZÍVÁSI FOLYAMAT SORÁN AZ IDŐ FÜGGVÉNYÉBEN...29 M4 A TEMESVÁRI MŰSZAKI EGYETEM ELISMERŐ DIPLOMÁJA A VÁKUUMOS FOLYADÉKSZÁLLÍTÓ TANPÁLYA MEGVALÓSÍTÁSÁÉRT...33 M5 A VÁKUUMOS FOLYADÉKSZÁLLÍTÓ TANPÁLYA TERVRAJZA...34 M6 A DRESSER FORGÓDUGATTYÚS GÁZÓRA HITELESÍTÉSI JEGYZŐKÖNYVE...35 M7 AZ ISEKI VÁKUUMSZELEP METSZETI RAJZA...36 4
M8 A VÁKUUMOS FOLYADÉKSZÁLLÍTÓ TANPÁLYÁN VÉGZETT MÉRÉSSOROZAT JEGYZŐKÖNYVE...37 M9 A MÉRÉSSOROZAT ALAPJÁN SZÁMÍTOTT ÉS MÉRT PONTOKRA ILLESZTETT EGYENESEK JELLEMZŐI...4 M0 AZ OMÁNBAN ÉPÜLŐ VÁKUUMOS SZENNYVÍZELVEZETŐ RENDSZER EGY CSATORNA ÁGÁNAK HOSSZ-SZELVÉNYE...50 M AZ ISEKI VACUUM SYSTEMS LTD. NYILATKOZATA AZ OMÁNBAN ÉPÜLŐ VÁKUUMOS SZENNYVÍZELVEZETŐ RENDSZER TERVEZÉSÉRŐL...5 SAJÁT KÖZLEMÉNYEK 53 FOLYÓIRAT CIKKEK...53 KONFERENCIA KIADVÁNYOK...54 ELEKTRONIKUS PUBLIKÁCIÓK ÉS ADATBANKOK...55 EGYÉB TUDOMÁNYOS AKTIVITÁS...55 5
ELŐSZÓ Hazán jelentős része sívdé jellegű ahol esetenént a talajvíz magas szntje matt lasszus gravtácós csatornát csa nehézsége árán lehet építen és üzemeltetn. A s áromélységben fetetett váuumos szennyvízelvezetés váló alternatívát jelent ezere a területere. Az első váuumos rendszer az 860-as éveben létesült Hollandában Magyarországon az első 2 -os (váuumszelepeet tartalmazó) rendszer 986-ban épült Szentendrén. Ezt övette az első 3 -os rendszer 994-ben Plsen. Azóta már több mnt 50 modern örnyezetbarát sívdé település váuumos szennyvízgyűjtő hálózat épült hazánban összességében mntegy ettőszázezer embert szolgálva. A váuumos szennyvízelvezetés magyarország bevezetéséne egy úttörője munahelyem az Axs Mérnö és Gazdaság Tanácsadó Kft. A műsza terület megsmerése során feleltette érdelődésemet hogy egyrészt egy rendívül fontos omplex műsza területről van szó amelyben a örnyezetvédelem a hdrodnama a vízgépészet a mélyépítés a vllamosságtan az nformata és a váuumtechnológá összefüggően alotna egy bonyolult soparaméteres de ugyanaor gazdaságlag s megfeleln öteles rendszert másrészt feltűnt hogy a szaterület egyes méretezés és üzemeltetés érdése főleg a váló gyaorlat műsza érzéel megáldott nnovatív elődö egymásra épülő gyaorlat tapasztalatara támaszodna és esetenént az elmélet megalapozottság ívánn valót hagy maga után. Valószínűleg a terület omplextása az oa anna hogy a témában előforduló tudományos özleménye száma rendívül cseély és enne megfelelően ezt a modern technológát az egyetem tanönyve s épphogy csa megemlít. A szaterület haza és nemzetöz gyaorlata több mnt egy évtzeddel megelőz az egyetemeen otatott szntet. Jelen dolgozatban a váuumos szennyvízelvezető rendszere hdrosztatáját evauálás (légrtítás) dőszüségletét és energafelhasználását vzsgáltam részben elmélet alapoon részben pedg egy e célból megépített félüzem ísérlet tanpálya segítségével. Ezúton fejezem öszönetemet Dr. Barótf István tanszévezető egyetem tanár úrna rányító munájáért és hasznos tanácsaért. Köszönettel vettem Dr. Ion Mrel professzor úrna a Temesvár Műsza Egyetem Hdrotechna Tanszé vezetőjéne a segítségét továbbá számos a váuumos szennyvízelvezetéssel apcsolatban álló cég ülönböző eszözöel való hozzájárulását az épített félüzem váuumos folyadégyűjtő tanpálya megvalósításához. Köszönettel tartozom Knolmár Marcellne értées nformata segítségéért. Édesapám Dr. Fábry György mndvégg fgyelemmel ísérte munámat és tanácsaval támogatott. 7
. JELÖLÉSEK ÉS RÖVIDÍTÉSEK JEGYZÉKE Jel Megnevezés Mértéegység LE Laosegyenérté EPA Envronmental Protecton Agency KPE Kemény poletlén TR Termodnama rendszer PLC Programmable Logc Controller A felület m 2 A mátrx a hangsebesség m/s b zavarótag oszlopvetor c ontraeséses lletőleg vízszntes csőszaasszal összeötött lfte által alaított nagy lft emelőmagassága m c p állandó nyomáson értelmezett fajhő J/(g K) c v állandó térfogaton értelmezett fajhő J/(g K) D mátrx determnánsa d átmérő m e párhuzamos csőszaaszo távolsága egy lften m f vízre vonatoztatott fajlagos energafogyasztás Wh/m 3 g nehézség gyorsulás 98 m/s 2 H entalpa J h fajlagos entalpa J/g hőátbocsátás tényező W/(m 2 K) K ontraesés emelése m m tömeg g m magában álló vagy lfthez csatlaozó ontraesése száma amelyeen eletez status váuumveszteség l hosszúság m L lfthez nem csatlaozó ontraesése száma amelyeen eletez status váuumveszteség n zárt lfte száma p nyomás Pa vagy bar absz. q v váuumszvattyú által szállított térfogatáram m 3 /h q m váuumszvattyú által szállított tömegáram g/h R specfus gázállandó J/(g K) levegőre 287 R 2 orrelácós együttható négyzete r levegő / víz arány m 3 /m 3 Q hőmennység J Q max szennyvíz csúcshozam m 3 /h T hőmérsélet K t dő s vagy h U belső energa J u fajlagos belső energa J/g 9
V térfogat m 3 v sebesség m/s v cső esése ét lft özött m W muna J x cső özépvonalán mérhető helyoordnáta x status váuumveszteséget oozó szennyvízmagasság lftben m z ontraeséses ll. vízszntes csőszaasszal összeötött lfte által alaított nagy lfte száma α hőátadás tényező W/(m 2 K) α csőszaasz vízszntessel bezárt hajlásszöge δ falvastagság m κ zentropus tevő (levegőre).4 λ hővezetés tényező W/(m K) λ csősúrlódás tényező ρ sűrűség g/m 3 ndexe P Q R M nterpolácós pontora vonatoz csőszaaszra vonatoz j helyre vonatoz dőpontra vonatoz 0
2. BEVEZETÉS Egy település özművesítését tentve általában utoljára (özhelyes megállapítás hogy a földalatt özmű nem szúr szemet ) és legnagyobb öltséggel a csatornázás valósul meg és az rendívül jelentőséggel bír az alább szempontoból (BOCZ FEJÉR 998a): -özegészségügy szempontból: a szenny- és csapadévzene a laóterületről való hgénus örnyezetbarát elvezetése és ezzel a járványveszély csöentése -vízészlet-gazdálodás szempontból: a szenny- és csapadévze összegyűjtésével és tsztításával lehetővé vál a vze tovább hasznosítása par és mezőgazdaság célora -városép szempontból: a szenny- és csapadévze zárt csőhálózatban való elvezetése lehetővé tesz a települése városas alaítását -a laosság ényelme szempontjából: bztosítja a települése szenny- és csapadévzéne zavartalan és gazdaságos elvezetését -termelés szempontból: a ház szennyvze öntözésre trágyázásra való felhasználásával az par szennyvzetől az értées anyago vonásával jelentős értée hasznosítható -település szempontból: a műsza nfrastrutúra fontos része -az vóvízészlet védelme szempontjából: megelőz a jövő nemzedée vóvízészleténe elfertőzését és fontos tényező a -szennyvízszap és bogáz hasznosításána lehetősége. A csatornázás technatörténetét és jelentőségét tentve hogy az szervesen nem apcsolód utatásamhoz részletesen a melléletben taglalom. A csatornázás műsza megoldása a 9. század végég zárólag a gravtácós elven alapult. Napjanban három alapjaban ülönböző technológa megoldás létez a település szennyvíz nagy léptéű csővezetées gyűjtésére. Eze a több ezer év óta smert lasszus gravtácós szennyvízelvezetés és a modern orban fejlesztett ényszeráramú nyomott lletőleg váuumos szennyvízelvezetés (BARÓTFI 990). Kutatásam során a váuumos szennyvízelvezetést és az azzal apcsolatos egyes lényeges műsza paramétereet vzsgálom. A téma atualtása jelentősége A ma modern váuumos szennyvízelvezető rendszere előde a 9. század végén jelente meg és a váuumos szennyvízelvezetést az 870-es éveben Hollandában szabadalmaztattá és alalmaztá először (EPA 99a). A technológa napjanban smét reneszánszát él elsősorban a jobb mnőségű orszerű csőanyagona a megbízható onstrucójú váuumszvattyúna és váuumszelepene a dgtalzált rányítástechnána valamnt a továbbfejlesztett új rendszerene öszönhetően nem csa a település hanem az egyes járműveen (hajó repülőgépe vonato és űrrepülőgép) történő szennyvízgyűjtésben. Fgyelembe véve hogy hazán jelenleg csatornázottsága 60% örül a övetező évtzedben so település csatornázása várható az Európa Unó szennyvzes dretívájána megfelelően (URBAN 2002). Mvel a váuumos szennyvízelvezetés főleg sívdé területeen orszerű örnyezetbarát alternatívát ínál a hagyományos szennyvízelvezetéshez épest várható lyen rendszere nagymértéű elterjedése. Tentve hogy a technológa elmélete csa smértében utatott és a gyaorlat smeretanyaga evéssé publált eddg műsza és gazdaság smeretanyaga vlágszerte
néhány váuumszelep fejlesztőműhely (Arvac Ise Roedger Quavac) alg doumentált tapasztalataból lletőleg standardzálás törevéseből áll az lyen rendszereel foglalozó szarodalom és műsza tervezést leíró szama anyag gen szegényes és szűszavú (nább csa tájéoztató eresedelm prospetus jellegű). Tudományos gényű átfogó elemzés számos a váuumos szennyvízelvezetéssel apcsolatos érdés tentetében még nem született. Dolgozatom övetező fejezetében a váuumos szennyvízelvezetés szarodalmát tentem át. 2
3. IRODALMI ÁTTEKINTÉS 3.2 Váuumos szennyvízelvezetés 3.2. A váuumos szennyvízelvezetés technatörténete Tentve hogy a dolgozat témája a váuumos szennyvízelvezető rendszere egyes paraméterene vzsgálata a váuumos szennyvízelvezetés technatörténetét részletesen smertetem. Folyadéot csővezetében gravtácós úton már nagyon régóta vezetne. Az egy legrégebb smert gravtácós szennyvízcsatorna mnt ahogy már a bevezetőben s említettem a róma Cloaca Maxma mntegy 2500 esztendővel ezelőtt épült s a 9 század végég ez a techna volt az egyetlen lehetőség a szennyvízcsatornázásra. A gravtácós csatorna lejtős terepen természetes megoldást ínál a szennyvíz elvezetésére hszen a relatíve nem túl nagy mélységben fetetett csővel mndössze a lejtést ell övetn. Vízszntes terepen már nem lyen egyszerű a helyzet. Az MSZ EN 752-es szabvány előírása szernt a DN 200 mm átmérőjű gravtácós csővezeté mnmálsan előírt esése 0.5% a DN 250 mm csőé pedg 0.4% ha a vízhozamoal az öblítés sebességet nem tudjá számításoal gazolhatóan elérn (MSZ EN 752 2000). A falvaban és svárosoban épülő gravtácós csővezeté átmérője általában DN 200 mm rtán DN 250 mm. A vízszntes terepen 0.5% eséssel épülő csővezeté ét méter mélységben ndul és m lefetetése után már 7 m mélyre erül jó eséllyel a talajvíz alá ahol az építés nehézsége mellett (dúcolás talajvízsznt süllyesztés nagy volumenű földmuna utótömörödés veszély nagyfoú útbontás stb.) még omoly üzemeltetés problémáal s szembe ell nézn (talajvíz nfltrácó rendszeres nagynyomású mosás gyaor átemelés javítás nehézsége). Ha ezt az építés mélységet csöenten aarjá nagyszámú átemelőt ell beépíten. Ez amellett hogy a szaghatást nehéz üszöböln számos szerelés nehézséget s ooz nem beszélve az üzemöltségeről. A fent nehézsége jó része üszöbölhető a szennyvíz váuumos rendszerben történő gyűjtése révén. A váuumos szennyvízelvezetés technatörténetét egy orább írásomban összefoglaltam (FÁBRY 2006). A 9. század másod felében jött a felsmerés hogy zárt csővezetében létesített nagy sebességű légáram anyagot épes magával ragadn és szállítan. Így alault a pneumatus szállítás műsza területe elsősorban hajóon szállított gabonafélesége raodására. A célszerűség azt dtálta hogy ha egy helyről több helyre ellett szállítan légárammal az anyagot aor nyomott rendszert (pl. vízellátás) ha több helyről egy helyre ellett szállítan aor szívott váuumos szállítórendszert építette mert így egyetlen gép segítségével tudtá megoldan a feladatot. Ez utóbb a váuumos szennyvízelvezetés alapja. A pneumatus szállítás szaterületén Pápa László munássága emeledő (PÁPAI 982). Az első váuumos szennyvízelvezető rendszert a holland Charles T. Lernur tervezte az 860-as éveben a váuumos szennyvízelvezetés ötletét pedg Adran LeMarquand szabadalmaztatta 888-ban az USA-ban. A váuumos szennyvízelvezetés szabadalm leírásána ábráját technatörténet érdeességént mutatom be (ISEKI 2004a). 3
Valószínűleg nem véletlen hogy pont Hollandában erült sor a gondolat első gyaorlat megvalósítására. Hollanda öztudottan sívdé adottságú ráadásul a talajvíz szntje az ország területéne nagy részén rendívül magas. Lernur rendszere csa a toaletteben összegyűlt (feete) szennyvíz eltávolítására szolgált. Az egyes ngatlano toalettjet vagy szennyvíztároló tartályat egy adott örzet utcán elhelyezett gyűjtőtartályával öntöttvas csöveel ötötté össze. Az öntöttvas csöve a tartály felé lejtette és bzonyos távolságoban a csövebe rövd emeledő szaaszoat építette be.. ábra: A váuumos szennyvízelvezetés ora szabadalm leírásána ábrája A özpont gyűjtőtartályban éjszaánént egy gőzgéppel műödtetett szppantó ocs váuumot állított elő és egyben ürítette a gyűjtőtartályt s. Később nagyobb rendszere épülte állandó váuumforrással ellátott özpont gyűjtőtartállyal (váuumgépház) (ANIOT 982). Lernur rendszere épülte Francaországban (Trouvlle) Hollandában (Amszterdam) Oroszországban és Anglában (Stansted). A 9. században volt még néhány úttörője a váuumos szennyvízelvezetésne együ volt például Berler (BOCZ FEJÉR 998b). A Párzs néhány erületében aorban üzemelő Berler rendszer felépítése hasonlított a Lernur rendszerhez de azt nem csa dőnént tetté szívóhatás alá hanem folyamatosan próbálta bztosítan benne valamlyen váuumszntet (BEN-JOSEPH 2004). Az 920-as éveben Francaországban Henr Gandllon épített váuumos szennyvízelvezető rendszereet szennyvíz és csapadévíz özös gyűjtésére. 4
Érdeességént említjü hogy eze némelye még ma s üzemel. Gandllon 3-4 ház szennyvzét gravtácós úton gyűjtőamrába gyűjtötte a gyűjtőamráat ötötte össze a özpont gyűjtőtartállyal a váuum csővezeté amelyne a gyűjtőamrában lévő befolyónyílása egy úszógolyós zárószerelvénnyel rendelezett. A amrában gyűlt szennyvíz az úszógolyót megemelte és a váuum így beemelte a szennyvzet a gyűjtőamrából a hálózatba amor az ágvezetére szerelt váuumszelepet éz úton nytottá. Az ágvezeté eor számos anát szívott. Az így épített vszonylag s rendszereben tehát tulajdonéppen áganént szaaszos manuáls bezslpelést hajtotta végre. A rendszer omoly hányossága volt hogy a szelep az ana mélypontján volt ezért sajnos omoly esélye volt anna hogy a szeleptányér és a szelepülé özé szlárd hulladé erüljön oda hosszúás bot vagy csontszerű tárgya beszoruljana. Ilyen esetben az adott csőágban lévő váuum egyszerűen szöött azaz levegőt szívott be a hálózat. 2. ábra: Egy ora Lernur váuumos szennyvízelvezető rendszer építése az 860-as éveben A övetező fejlesztése a rendszer folyamatos műödtetésére rányulta vszonylag evés serrel. A folyamatos váuumellátás matt a szelepdugattyú és a szelepülé özött meglehetősen nagy záró erő alault amelyet csa vszonylag omoly méretű úszóna nagyobb volumenű folyadéban alauló felhajtóerejével lehetett legyőzn. Az így műödő rendszerbe gyaorlatlag nem erült levegő a szelepen eresztül beszívott folyadé megtöltötte a váuumos gyűjtőcsövet és csa lassan érezett be a gépházba. Az így alault áramlás épet teljes vízdugósodásna nevezté el (waterloggng) és azóta már tudnvaló hogy ezt a jelenséget mnden váuumrendszerben erüln ell. (A teljes vízdugósodásról a rendszer hdromechanája című fejezetben íro bővebben.) A fent főbb hányosságo matt a Gandllon féle megoldás nem terjedt el. 5
A övetező fejlesztést az Evac cég hajtotta végre a múlt század özepe táján azzal hogy egy szelepanába felülről benyúló függőleges csövön eresztül szívta a szennyvzet az anából amely cső vízszntesen továbbvezetve csatlaozott a gyűjtővezetéhez. A vízszntes szaaszba volt beépítve egy úszó által forgástengely örül mozgatott csappantyú (a szelep). A váuum a szelepcsappantyút alaphelyzetben zárva tartotta s a szelepet a váuum ellenében egy ulsszás mechanzmus özbetatásával a nagyméretű úszóbója nytotta. A folyadé szívását övetően a csappantyú bzonyos éséssel zárt csa anna érdeében hogy levegő s erüljön a rendszerbe és ezáltal az áramlás jellege a pneumatus szállításhoz váljon hasonlóvá. A fejlesztés tartalmaz néhány ma s használatos alapelvet például az anából való függőlegesen felfelé szívás a ésleltetett szelepzárás és a vízszntes szelepelrendezés melye révén lehetővé vált a orább hányosságo egy részéne üszöbölése és a ma használt étfázsú csőpostaszerű áramlás részleges megvalósítása. Mndezen fejlesztése ellenére maradta enne a rendszerne s hányossága. Például ha a rendszer elvesztette a váuumot aor a mély fevésű anáon eresztül semm nem aadályozta meg az eláradást. Újrandítás után pedg a teljes vízdugósodás veszélye fennállt mvel az anában a megemeledett vízsznt matt a szelep nytva volt s már s váuumnál s egyszerre ezdte beemeln az egysége mözben levegő nem vagy alg jutott be a rendszerbe. Mndemellett a beépített ésleltetés sem használt mvel a so nytott ana matt üzem újrandulás lassúbb volt mnt a beállítható leghosszabb normál üzem ésleltetés. A csappantyúba önnyen tudott szlárd tárgy rongy és egyéb tárgya beaadn. A szlárd szennyezés a ülső mozgató mechanzmust s gátolhatta ezért szűrőosarat próbálta használn anna hátrányaval együtt. Az Evac cég éveg próbálozott a rendszerrel s amor megjelente a modern pneumatus szelepe azonnal rendszerbe állította azoat s napjanban csa lyen szelepeet használ. Az 950-es éveben a svéd Joel Lljendahl fejlesztette tovább a váuumos szennyvízelvezetést bevezetve a nyomógombos öblítésű váuum WC-t amelyben a váuum mndg rendelezésre áll. Az első Lljendahl rendszereet Stocholm özelében és a Bahamáon helyezté üzembe. Az eredet Lljendahl rendszer még ülön vezette el a feete (feála) és a szüre (egyéb háztartás) szennyvzet. A étvezetées rendszer üzem tapasztalata alapján nylvánvalóvá vált hogy a szüre szennyvzet önnyebben lehet nagyobb területről gyűjten mnt a feetét s ezért általában a település özműszolgáltatáso területén az egyvezetées evert szennyvíz vszonylag hosszú csőszaaszon történő szállítását fejlesztetté tovább. A fejlesztés más ránya a hajó repülőgépe vonato szennyvzéne a szállítóeszözön belül váuumos gyűjtésére rányult. Erről a területről annyt íváno tt megjegyezn hogy a vízöblítéses WC- mndössze lter/öblítés vízgénnyel sátmérőjű (-2 ) specálsan de fejlesztett váuumszeleppel dolgozna s a modern hajóon repülőgépeen ntercty vonatoon a váuumos szennyvízgyűjtés sznte egyeduralodóvá vált. Lljendahl bevezette az állandó levegő/víz arányt s munássága az ugyancsa svéd Electrolux cég fejlesztésene alapját épezte. Kfejlesztette továbbá a rendszer beemelő egységét: a váuumszelepet és az azt műödtető atvátort. 6
Ez már egy gaz modern rendszerne tenthető 50 mm átmérőjű vízszntes elrendezésű anából függőlegesen felfelé szívó a rendszer váuumereje hatására határozott váuum sznten nytó szeleppel. A levegő/víz arány :2 örül am a csőpostaszerű szállítást lehetővé tette a vízzsáo sorozatán eresztül. Kezdetben mechanus volt a folyadésznt érzéelése és a szelepnytásra való jeladás ésőbb áttérte a pneumatus jeladásra. A hálózatban átmérőtől függően változó méretű általában sebb sűrűbben telepített lfteből alaítjá a hálózat proflt a orább rendszerehez épest hosszabb megengedett ágaal. A település váuumos szennyvízelvezető rendszere terület fejlődéséne újabb lendületet adott a holland Quavac az amera Arvac az angol Ise és a német Roedger cége váuumszelep és rendszerfejlesztése amelye révén a manapság használt orszerű ún. hdropneumatus vezérlésű automatus üzemű váuumszelepe és a nagy terjedésű hálózato elterjedte. 990-ben Jantrana már beszámol egy Sanfordban (Florda) épített rendszerről amely 500 házbeötést tartalmaz egyetlen váuumgépházhoz csatlaoztatva mntegy 400 öbméter/nap szennyvízforgalomra méretezve (JANTRANIA 990). 994 előtt már 2000 LE (laosegyenérté) méretet elért német Schluff rendszer épült. Megjegyezzü hogy a Schluff rendszer az egyetlen amelyne váuumszelepét eletromos atvátor műödtet (SCHLUFF 990a). Az Arvac cég a 70 -es éveben jelent meg a 90 mm átmérőjű pneumatus műödésű pneumatusan vezérelt szelepű 6- levegő/víz aránnyal dolgozó rendszerével rtábban elhelyezett részlegesen nytott lftjevel amelye segítségével már egészen omoly ághosszúságot el tudott érn am jelentősen növelte az egy gépházból ellátható terület nagyságát (OVF Arvac 997). Tpus szelepmegoldást mutat a Bran Foreman által bejelentett a Magyar Szabadalm Hvatalnál 857-es lajstromszámon nylvántartott használat mntaoltalom (MSzH 987). 987-ben az Ise cég munatársa a 90 mm-es ülső átmérőjű váuumszelepbe beépített egy jeladás csllapítást amellyel a löéshullámszerű hams jeleet tudja szűrn a szelepet számlálóegységgel látta el bevezette az anán ívül szeleplégzést és a szelepműödést fgyelő (montorng) rendszert. Az utóbb cégeel párhuzamos hasonló jellegű fejlesztéseet hajtott végre még tovább ét európa és japán cég s. 3.2.2 A váuumos szennyvízelvezetés ma technológája 3.2.2. A rendszer műödése A ma műödő egyes váuumos szennyvízelvezető rendszere műödés elve azonos mndazonáltal eltérése lehetne egyes tényezőben. A váuumos rendszere műödését az angol Ise-Redvac típusú váuumos szennyvízelvezető rendszer smertetésén eresztül mutatom be. A váuumos szennyvízelvezető rendszer fő eleme a váuumözpont (váuumgépház) a váuum alatt álló csőhálózat a beemelő egység (gyűjtőana) a váuumszeleppel és a gravtácós ház beötőcsatorná. 7
A teljesen zárt hegesztett vtelben észülő KPE (emény poletlén) csőhálózat a váuumgépház által előállított váuum szívóhatása alatt áll. Az egyes szennyvízbocsátó ngatlano (általában négy-öt darab) s átmérőjű s áromélységben (-.6 m) fetetett gravtácós ház csatlaozóvezetéel vanna beötve a gyűjtőanába. A gyűjtőanába van beépítve a váuumszelep amely érzéelve az összegyűlő szennyvíz szntemeledését automatusan nyt és eor a amrában normál örülménye özött uralodó l bar légör nyomás nagy sebességgel a 0.3-0.7 bar abszolút nyomás (ezt a szamában 70-30% váuumna nevez) alatt álló KPE gerncvezetébe továbbítja a szennyvzet (FÁBRY 2005). A gerncvezetében a fellépő nyomásülönbség a levegő-víz étfázsú everéet aár 20 m/h sebességg gyorsítva továbbítja a váuumgépházban lévő általában 8-6 m 3 térfogatú gyűjtőtartályba. A továbbítás csőpostaszerűen lényegében a pneumatus szállításban smert dugattyúszerű áramép formájában valósul meg. A váuumszelepen b. 2-5 sec alatt halad eresztül a gyűjtőanában összegyűlt mntegy 30-50 lterny szennyvízadag (ez a gyűjtőana és a benne lévő szívócső és sűrítőcső geometrájától függ) majd más b. 2-8 sec alatt erül beszívásra a hozzávetőlegesen 80-400 lter mennységű atmoszférus nyomású levegő. Az előbb dőtartamot nevez a szamában vízdőne az utóbbt pedg levegődőne. A váuumszelepen lévő szabályozó csavar állításával lehet a levegődőt és ez által a rendszer üzeméne levegő-víz arányát szabályozn. A váuumos szennyvízelvezetésnél alapvetően dugattyús áramlás forma megvalósítására töreszene mvel eor bztosítható az öntsztulás a csőhálózatban. A lftes proflalaítás segít a dugattyús áramlás ép regenerálását. A váuumos szennyvízelvezető rendszerben az áramlás étfázsúna tenthető. Kvételes esetetől eltentve a harmad fázs (szuszpenzót épező szlárd anyag ll. emulzó) mennysége a vízhez épest elenyésző így a víz lényegében egyetlen özel homogén (vázhomogén) fázsna fogható fel. A étfázsú áramlás fázsa egyfelől a levegő másfelől a víz melye ugyanazon rányban áramlana tehát az áramlás egyenáramú. A étfázsú áramláso beható vzsgálata mntegy négy-öt évtzede foglaloztatja a víz- ll. gépészmérnööet. Számos tanulmány foglaloz a vízszntes (vagy özel vízszntes) csőben történő gáz-folyadé áramlással és még ennél s több a függőleges és ferde csőben történő gáz (ll. gőz) és folyadé áramlással (gondoljun tt pl. a gőzazánoban vagy a lepárló bepárló gázmosó és egyéb berendezésere). Jelen tanulmányban (túlnyomórészt) vízszntes csöveben történő áramlásoal foglalozom. (A vízszntestől való eltérés mértée mnmum ét ezrelé.) A szennyvízelvezető váuumrendszer természetesen több egymással összeöttetésben lévő egyéb műtárggyal és berendezéssel (csővel gyűjtőanával váuumszvattyúval szvattyúval gyűjtőtartállyal par armatúrával stb.) s rendelez. A fázsona a csőeresztmetszetre vonatoztatott eloszlása lletve a alauló fázshatár nagysága és jellege a ét áramló fázs abszolút és relatív áramlás sebességétől egyaránt függ (FARÁDY et al. 964). A megoldást célzó vzsgálato és dolgozato nagy számát bzonyítja W. Scott 963-ban adott önyve (SCOTT 963) ahol 78 oldal terjedelemben dolgozza fel az 957 és 963 özött dőszaban özzétett publácóat déz Hodossy Lajos egy cében (HODOSSY 968). A számításo nehézségere mutat rá P. Grassmann a zürch ETH (Műsza Egyetem) nagyhírű professzora egy cében (GRASSMANN 965). Itt leszögez hogy csupán 8
vízszntes csőben történő staconárus egyenáramú áramlásnál (ha csa az mpulzus-átadást vzsgálju) dmenzóval rendelező változó szüséges az áramlás leírására. A dmenzómentes változó (vagys az egységdmenzójú hasonlóság rtérumo) bevezetése esetén s 8 változó szüséges a rendszer leírására. Ha eze özül 7 a független változó száma és egy-egy változó hatásána értéeléséhez adott esetben 5 darab mérés pont szüséges aor összesen 5 7 = 7825 mérés adat ell a hatványszorzat tevőne meghatározásához. Abramson staconárus étfázsú áramlásnál megfgyelte hogy a turbulenca jóval a rtus 2300-as Reynolds szám alatt aár 25-ös Reynolds-számnál s beövetezhet (ABRAMSON 952). Hasonló megállapításra jutotta még soan máso s a cső elhelyezésétől a fázsáramo nagyságától és a fázso fza tulajdonságatól függően. Folyadé és gáz együttes áramlása esetén rendívül változatos áramlás formá alaulhatna melye özött éles határ nem vonható. Ezen áramlás típuso és a rendszer jellemző adata özött egyértelmű összefüggést nem lehet megállapítan (FARÁDY et al. 964) ráadásul az általam vzsgált áramlás az eddg vzsgált esetetől eltérően nstaconárus. A vzsgálato ly nagy száma ndoolja a részterület és főént ísérletes utatásoat a özelítéseet valamnt a leszűrt eredményene s csa bzonyos megszorításo mellett érvényességét. Jellemző hogy Grassmann ce utolsó fejezeténe e címet adja: Warum gelang es bsher noch ncht das Problem der Zwephasenströmung zu lösen? (Mért nem serült még megoldan a étfázsú áramlás problémáját?) A 3. ábra szemléltet a ülönböző étfázsú áramlás formáat vízszntes csőben (BRAUER 98a). Mndét özeg ugyanazon rányban áraml.. buboréos áramlás (bubble flow Blasenströmung) 2. dugattyús áramlás (plug flow Kolbenströmung) 3. rétegzett áramlás (stratfed flow Schchtenströmung) 4. hullámos áramlás (wavy flow Wellenströmung) 5. csapodó áramlás (slug flow Schwallströmung) 6. dugós áramlás (plug flow Propfenströmung) 7. gyűrűs áramlás (annular flow Flmströmung) 8. dszpergált áramlás (spray flow Nebelströmung) (ADLINGTON 965) Brauer és Martnell szernt rétegzett áramlás s sebessége esetén fordul elő. A gázsebességet növelve először hullámo eletezne a folyadé felszínén (hullámos áramlás) ésőbb szabálytalan torlóhullámo (csapodó áramlás). Tovább növelve a gázsebességet gyűrűs áramlás alaul. Buboréos áramlás megnövelt folyadétérfogatarány esetén alaulhat (HUHN WOLF 978). Dszpergált áramlás esetén cs a folyadé-térfogatarány. Dugós áramlás esetén a gázdugó csanem az egész csőeresztmetszetet tölt (ANDREUSSI MINERVINI PAGLIANTI 993). A 4. ábra a fent smertetett áramlás épe előfordulását mutatja 3.75 mm átmérőjű csőben a víz és levegő Reynolds számána függvényében (BRAUER 98b). A fent rodalm hvatozáso staconer étfázsú áramlásoat mutatta sátmérőjű csöveben. A váuumos szennyvízelvezető rendszerben az összes fent említett áramlás ép előfordulhat a fent épet azonban még összetettebbé tesz hogy a csőátmérő 9
lényegesen nagyobb és az áramlás a szelepnytáso clusana megfelelően szaaszosan pulzáló azaz nstaconárus. 3. ábra: Áramlás formá étfázsú áramlás esetén vízszntes csőben 20
4. ábra: A étfázsú áramlás áramlás formá vízszntes csőben az egyes fázso Reynolds számána függvényében A étfázsú áramlás még staconárus esetben s rendívül nehezen ezelhető matematalag. A váuumos szennyvízelvezetésben a beadagolás szaaszossága és anna térben és dőben történő elválasztásána sztochasztus volta valamnt az éppen esedées áramép helyleg s állandóan változó jellege matt az ezeben a rendszereben lévő étfázsú áramlás tudományos gényű pontos leírása jelenleg lehetetlen (ATV-DVWK 2004a). Ez az egy oa anna hogy a használható szarodalom e tentetben rendívül szegényes. A más o a vlágszerte érdeelt négy fő szatechnológa cég pac magatartásában eresendő hszen nylvánvaló hogy nem érdeelte mérnö smerete publálásában amelye egyébént nem s bztos hogy mnden esetben ellőéppen megalapozotta és helyese. 2
3.2.2.2 A gyűjtőana és a váuumszelep 5. ábra: A váuumos szennyvízevezetésben használatos gyűjtőana felépítése és fő eleme A gyűjtőana (más néven váuumana) általában 0.8-.2 m átmérőjű és b. 2 m mély és előre gyártott betonelemeből (vagy üvegszál erősítésű műanyagból) észül özbenső födémmel. Az alsó részében úposan alaított zsompba nyúl le a váuumszelep DN 90 KPE szívócsöve 50 mm-re az ana feneétől. A szívócső excentrus elhelyezése bztosítja a szennyvíz erőteljes everedését szívásor. A zsompba futna be a gravtácós ház csatlaozóvezetée a helyszín adottságotól függően több oldalról egyaránt. Az ana felső részében van a váuumszelep 2 db oldható blnccsel csatlaoztatva. A szeleptől DN 90 KPE (emény poletlén) vezeté halad a gerncvezetég ahol Y dommal csatlaoz a váuum gerncvezetéhez. A gyűjtőana légör nyomás alatt áll a gravtácós csatlaozóvezetéeen lévő tsztítóaná matt a váuum a laásog nem hatol el. 22
A ma modern pneumatus vezérlésű váuumszelep rendívül megbízható műödésű. Az MSZ EN 09 szabvány előírása hogy független laboratórumban orrozív özegben végzett szelepjáratás teszte során mnmum 250.000 nytás clus legyen végrehajtható (MSZ EN 09 200a). A szelep négy ontnensen történt seres alalmazása a szelep megbízhatóságát a szélsőséges dőjárás és szennyvíz vszonyo özött jó műödést támasztja alá. A fentene megfelelően a gyártó a váuumszelepere általában 5 év teljes örű garancát nyújtana 6. ábra: A gyűjtőana és váuumszelep műödés clusána 4 jellemző állapota A váuumszelepeet méretü szernt lehet osztályozn. Az angolszász vlágban meghonosodott mértéegység alapján vanna 2 -os 2.5 -os 3 -os szelepe rendre 5 63 és 76 mm belső átmérővel. Véleményem szernt a település rendszerenél előnyösebb a 3 -os szelep használata mnt a sebbeé. A nemzetöz gyaorlat s a 3 -os rendszere szélesebb örű elterjedését mutatja. A ísérletes vzsgálódásam során a 3 -os (DN 90 mm ülső átmérőjű) rendszert tanulmányoztam. A 6. ábrán látható a gyűjtőana és a váuumszelep műödése (ISEKI 2004b). Amor nncs szennyvíz vagy evés anna mennysége a gyűjtőanában (. és 2. ép) a váuumszelep zárva van. Amor egy bzonyos szntet elér az anában a szennyvíz aor a váuumszelep nyt (3. ép) és a légör nyomás hatására betódul az összegyűlt 23
szennyvíz a 0.3-0.7 bar absz. nyomás alatt álló csővezetébe. A szennyvíz után levegő s áraml a rendszerbe. Egy beállítható ésleltetés után (levegődő) a váuumszelep bezár és a clus ezdőd előlről (4. ép). Érdeességént megemlítem hogy Lengyelországban próbálozta egy szabályozott levegőáramlás nélül váuumos szennyvízelvezető rendszerrel amelyne lényege hogy a gyűjtőanában egy özönséges úszóval vezérelt elzáró lemez a szennyvíz szntjéne emeledésére nyíl és a csőben lévő váuum a szennyvzet a csővezetébe szívja. Tentve hogy nem a pneumatus szállítás az alapelve enne a rendszerne hanem teltszelvényes áramlás azt lfte nélül építetté. Hatótávolsága enne a rendszerne erősen orlátos ezért nem s terjedt el széles örben (KAMINSKA 995). 3.2.2.3 A hálózat A KPE P-6 (6 bar nyomásállóság) anyagú eletrofttnggel hegesztett gerncvezetéhálózat ágas szerezetű. Az egyes ágvezetée tolózárral csatlaozna a főgyűjtő ágahoz. A taarás mélység a özút terheléstől fagyhatártól függően b. 0.9-l.2 m lehet (ISEKI 2004c). Lényeges eltérés van a gázvezeté-hálózato fetetés gyaorlatától abban hogy a váuum gerncvezeténe hosszrányú lejtést ell adn és bzonyos távolságban a cső teljes eresztmetszet felületét lezáró vízgyűjtő helyeet ell alaítan. Ezeet nevez lftene ugyans tt 45 foos magasság emelés van a hossz-szelvényben. Az emelés mértée normál örülménye özött 0.3 m. 7. ábra: A váuumos szennyvízelvezetés hálózat felépítése A váuum gerncvezeté rendszer nagy előnye hogy mnd vízszntes mnd magasság vonalvezetésében sznte orlátozás nélül erülhet már meglévő özműveet vagy egyéb 24
aadályoat anélül hogy anna lényeg öltséghatása lenne a vezeté tovább építésére. Nem szüségese a gravtácós rendszereen lyen esetben építendő buóaná. Ugyanúgy nncs szüség váuumrendszerben tsztítóaná létesítésére sem. A rendszerben leülepedés nem fordul elő a nagy sebességgel áramló étfázsú levegőszennyvíz öntsztító hatása matt. 8. ábra: A váuumos gyűjtővezetée magasság vonalvezetéséne lehetséges esete 25
A gerncvezeté lfte özbetatásával a fza orlátan belül hegyne felfelé s haladhat ha a terepvszonyo ezt szüségessé tesz. A szoásos gerncvezeté átmérő DN 0-200 mm özötte. Egy átlagos méretű magyarország rendszerben (6 m KPE cső 250 gyűjtőana 200 ngatlan 3000 laos) épült váuum csővezetée 90 %-a DN 0-25 mm tartományban van. A rendszer nagy előnye az hogy sí terepen aár három lométert s meghaladó ághosszaat s lehet méretezn s ly módon a települése jelentős részét egy özpont váuumgépházzal lehet szolgáln. A 8. ábrán a lehetséges csőfetetése proflját mutatom be (MSZ EN 09 200b). Az egyes váuumos szennyvízelvezetéssel foglalozó technológa műhelye a váuumvezetée más-más nyomvonalvezetését javasoljá. Mndegy csőfetetés esetén ülönböző geometrájú lfte láthatóa. Ahogy említettem a lftene a folyadé teljes csőeresztmetszetet töltő dugóvá alaításában van szerepe am a dugattyúszerű áramlás regenerálása matt lletőleg a csatorna földfelszín özelében való vezetése matt fontos. Az Ise-Redvac váuumos szennyvízelvezető rendszer esetében a fűrészfogszerű proflt alalmazzá így vzsgálatam során én s azzal foglalozom. A 9. és 0. ábra egy úgynevezett zárt ( légrésmentes ) és egy nytott ( légréses ) lftet ábrázol. A zárt lft esetében a csőeresztmetszetet tölt teljes mértében a víz így nyomásülönbség eletez a vízdugó előtt és mögött szaasz özött. A nyílt lft esetében nncs lyen nyomásülönbség. Részletesen a 4. fejezet foglaloz a váuumos szennyvízelvezető rendszere hdrosztatájával. 9. ábra: Zárt lft geometrája és az abban alauló szennyvízdugó 0. ábra: Nytott lft geometrája és az abban alauló szennyvízdugó 26
3.2.2.4 A váuumgépház A váuumgépház szennyvízátemelő funcója megegyez a sívdé területeen szoásos szennyvízátemelőével. A hálózatról beszívott szennyvíz egy epoxgyantával bevont acél váuumtartályba erül. A tartály felső légteréhez csatlaoz a váuumszvattyú szívócsöve. A váuumszvattyút egy a váuumtartályban lévő nyomásérzéelő apcsolja be ha a váuum mértée nem elegendő. A tartály alsó csonjára van csatlaoztatva a tápláló szennyvízszvattyú amely a tsztítótelepre vagy más befogadóba továbbítja az összegyűjtött szennyvzet. A tápláló szvattyút a váuumtartályban lévő szntérzéelő vezérl. A váuumgépház a váuum- és a tápláló szvattyú a váuum- és a szntapcsoló vonatozásában egyaránt 00 % beépített üzem tartaléal rendelez amelye havára esetén az üzemet automatusan átvesz. A rendszer műödését az első ndítástól számítva a PLC-ben tárolt adato alapján és párhuzamosan a folyamatosan regsztrált 28 napos váuumdagram segítségével (. ábra) nyomon lehet övetn és bármor lehet értéeln.. ábra: 28 napos váuumdagram a váuumtartály nyomás regsztrálására 27
A gépház alapterület mérete 40-60 m 2 az észülhet terepsznt alatt felett vagy osztott vtelben. A hálózat és a gépház s építés üteme szernt fejleszthető a apactásgényene megfelelően. A váuumgépházhoz étoldal független eletromos betáplálás esetleg tartalé desel-áramfejlesztő tervezhető. Rövd deg tartó árammaradás esetén a hálózat megfelelő puffer apactással rendelez. Tzenét óránál hosszabb deg tartó maradás esetén aggregátoros üzemmódot ell bztosítan a szabvány előírása szernt. 2. ábra: Terepsznt fölött váuumgépház Monoron 3. ábra: Terepsznt alatt váuumgépház önnyűszerezetes tetővel Tszajenőn 28
4. ábra: A váuumgépház főbb eleme és elrendezésü 5. ábra: A bácspetrőc váuumgépházban lévő váuumszvattyú és tápláló szennyvízszvattyú A váuumszvattyú üzeme A vezérlés éz és automatus üzemben történhet. Kéz üzemben a szvattyú üzemmód apcsolót éz állásba ell apcsoln. Ilyenor a tartály és a váuum szntjét folyamatosan ellenőrzn ell. Automatus üzemmódban a hálózat hbá lletőleg üzemzavaro jelentős részét a vezérlőegység PLC-jébe (Programmable Logc Controller) programozott ún. öngyógyító rendszer automatusan megoldja. Magyarország váuumos szennyvízelvezető rendszerene váuumgépházaban 2 vagy 3 váuumszvattyú üzemel. A váuumszvattyú üzem / segítő alapon műödne. A szolgálatot a PLC logája választja és az üzem váuumszvattyú funcót clusonént váltja. 29
Amor a váuumszvattyú nem műödne a szívócson fölé épített vsszacsapó szelep aadályozza meg az atmoszferus levegő betörését a rendszerbe. A vsszacsapó szelep fölé épített tolózárral s lehet zárn a váuumszvattyút arbantartás dejére. Kezdő ndulásnál mndét (vagy értelemszerűen mndhárom) váuumszvattyú műöd az elndulása özött csa egy mnmáls ésleltetés van. Amor az ún. Ksegítő Stop váuum szntet elér a segítő szvattyú() apcsol(na). Az üzem váuumszvattyú mndaddg tovább műöd amíg az ún. Üzem Stop váuum szntet el nem ér. Mvel a rendszerben lévő váuumszelepeen eresztül atmoszférus levegő erül a rendszerbe mnden szelepnytásnál a gyűjtőtartályban lévő váuum szntje csöen. Amor a gyűjtőtartályban lévő váuum szntje lees arra a nyomásra amelyre az Üzem Start váuumapcsoló be lett állítva az üzem váuumszvattyú elndul és mndaddg jár amíg helyre nem állította a váuumtartályban uralodó váuumot az Üzem Stop váuum sznt fölé. Azt a váuum tartományt amely szélső nyomásértéenél az üzem váuumszvattyú elndul és leáll üzem váuumtartományna nevez. Amennyben az üzem váuumszvattyú nem épes elegendő váuumot generáln és a váuum lees arra a szntre amelyre a Ksegítő Start I. váuumapcsoló lett beállítva az I. számú segítő váuumszvattyú műödésbe lép. Ha a váuum szntje tovább csöen a Ksegítő Start II. váuumapcsoló ndítja el a II. számú segítő váuumszvattyút. Amor mndhárom váuumszvattyú műödésbe hívása megtörtént az ún. 2. számú helyreállító rendszert a PLC elndítja. 2-es számú helyreállító rendszer A rendszer műödésbe lép amor mndettő (vagy mndhárom) váuumszvattyú elndulás jelet ap.. Ha mndettő (vagy mndhárom) váuumszvattyú megy és az Üzem Stop váuum szntet 5 percen belül nem serül elérn aor a váuumszvattyú 20 percg le leszne tltva a tovább műödéstől. 2. A 20 perc tltás peródus után mndettő (vagy mndhárom) váuumszvattyú elndul (mnmáls ésleltetéssel a szvattyú ndítása özött). Ha az üzem váuumtartományt nem serül elérn 5 percen belül aor mndhárom váuum szvattyú le lesz tltva tovább 20 percre. 3. Maxmálsan 3 clus fut le (3-szor 5 perc műödés dővel). Ha a harmad műödés clus végén az üzem váuumtartományt nem serült elérn aor a szvattyú zárásra erülne a műödésből a éz újrandításg. Az első 5 perces műödés végén a tmer (dőmérő) műödésbe erül a PLC-n. Ha 7 órán belül 3 clus nem övetez be aor a tmer automatusan lenullázza önmagát. 3-as számú helyreállító rendszer Ha egy váuumszvattyú 45 percg műöd anélül hogy a váuumtartályban létrehozná a apcsolás váuum szntet aor apcsol és a 2. számú helyreállító rendszer lép életbe. 30
3.2.3 Előnyö a gravtácós csatornázással szemben A váuumos rendszer alalmazása elsősorban ott jelent előnyt ahol a sí terepvszonyo öveteztében a gravtácós csatorna csa rendívül s eséssel mélyen a talajvíz szntje alatt több szennyvízátemelővel építhető meg. Már említettem hogy az MSZ EN 752-es számú szabvány egyértelműen előírja hogy a gravtácós csatorna lejtése DN 200 cső esetén mnmum 5 ell hogy legyen ha a 07 m/s öntsztítás sebesség nem bztosítható. Vdé stelepüléseen elválasztott csatorna esetében ez az áramlás sebesség a hálózatna csa evés szaaszán érhető el. Ebből övetez hogy sívdé vszonyo özött legalább 5 eséssel ell a svároso falva DN200-as csövet építen am m csőhossz esetén 5 m mélyülést jelent a ndulás mélységhez épest. Az MSZ EN 09:200-es szabvány azt írja (MSZ EN 09 200c) hogy a váuumos szennyvízelvezető rendszereet ülönösen aor ell tentetbe venn ha a övetező örülménye özött egy vagy több fennáll: -nem elegendő a természetes esés azaz ha sí vagy mélyen fevő településeet ell csatornázn -elszgetelt fevésű településrészeen cseély beépítés sűrűség esetén -rossz talajvszonyo esetén pl. magas talajvízsznt süllyedésveszély szlás altalaj -aadályo esetén mnt pl. eresztezendő vízfolyáso özművezetée -vízvédelm területeen -csa dőszaosan eletező szennyvze esetén pl. üdülőterületeen -ha az építés muná áros hatásat alacsony sznten szüséges tartan. 3.2.3. A örnyezet ímélése vtelezésor A váuumos rendszer s áromélységbe fetetett hegesztett KPE vezetéből épül szemben a gravtácós csatorna rendszernt nagy áromélységben fetetett toos ötéseel llesztett többnyre PVC vagy beton csővezetéével. A váuumos rendszer építése esetén a megmozgatott föld tömege mndössze mntegy 20-40%-a a gravtácós rendszer építése esetén termeltne. Ez az egyszerű tény önmagában már jelentős örnyezet- és társadalomímélést jelent hszen az ezzel járó zaj- és porterhelés a munagépdő a laosság zavarásána mértée a földelhordás és vsszahordás teherautó forgalma a forgalomterelés örnyezetet és degrendszert terhelő hatása lletőleg azo dőtartama lényegében arányban vanna a termelt föld mennységével. A vzsgálatot az ároásással megbolygatott talaj egészére terjesztve önnyen belátható hogy a gravtácós csatorna építéseor a nagyobb volumenű földmunával a természetes talajállapot és talajszerezet egésze erül mélyebben és nagyobb mértében zavarásra sőt esetenént a hosszantartó váuum utas talajvízszntsüllyesztéssel tágabb örnyezetben oozhatna normál örülménye özött fel nem lépő természetdegen hatásoat. A mély munaáro betemetéseor nagyobb gondossággal ell eljárn a tömörítés során a ésőbb utólagos talajtömörödés edvezőtlen hatása (burolatsüllyedés beszaadás) elerülése érdeében. Mndezen negatív hatáso vagy teljesen vagy nagymértében üszöbölhetőe a váuumos csatorna építéséhez szüséges sebb áromélysége matt. Az összehasonlításban meg ell említenem a szennyvízátemelő műtárgya szerepét s. So helyen csa nagyszámú átemelővel lehet gravtácós csatornát építen. Eze mélysége esetenént elérhet aár az 5 m-t s. A váuumos csatorna rendszereben általában elegendő egy átemelő funcóval ellátott 3 m mély váuumgépház építése amelyne 3
földmunagénye rendszernt soal sebb volumenű mnt a nagyszámú szennyvízátemelőé. A gravtácós csatornahálózatot mélysége toos csőötés jellege és ötött lejtés vszonya matt vszonylagos nyomvonal-vezetés rugalmatlansága öveteztében általában az úttengelyben lehet megépíten nagyfoú burolatbontással és helyreállítással. A váuumos rendszer hdraula vszonyaból övetező vertáls és horzontáls nyomvonal-vezetés rugalmassága a hegesztett poletlén csőhálózat edvező fetethetőség vszonyaval és a s ároméreteel párosulva azt eredményez hogy a csővezeté az úttengelyből erülhet anna természetes helye a pada zöldsáv vagy a járda lehet. Ezáltal a váuumos rendszer építése során csa mnmáls mértéű a szüséges burolatbontás és helyreállítás és így ésőbb szétfagyáso sem növel a átyú számát. 3.2.3.2 Kedvező örnyezet hatáso az üzemelés során A váuumos szennyvízelvezető rendszerben az ún. exfltrácó és az nfltrácó (szvárgás és beszűrődés) zárható ezáltal nem ell azzal a problémával számoln am a gravtácós hálózato egy legnagyobb betegsége. A jobb megértés érdeében ezt a érdést jobban fejtem. A toos csőötéseel épített gravtácós hálózat egymásba llesztett tojan eresztül még új csatorna esetén s megengedett smértéű szvárgás. Enne megengedett mértééről a ülönböző nemzet szabványo rendelezne. Ha a szennyvíz szvárog felé aor exfltrácóról ha a talajvíz befelé aor nfltrácóról beszélün. A csatorna öregedésével a szvárgás mértée s növesz ezdetben sebb ésőbb nagyobb mértében. Enne számos oa van amelye özül talán a legnább szerepet játszó az ágyazat talajvszonyo változása: a talaj tömörödése és elmosódása melyne öveteztében a cső felfevése beágyazódása megváltoz; a toos ötés befeszül elmozdul a szvárgó résjárat megnő és a folyamat felgyorsul és egy dő után süllyedés formájában az útfelszínen s jelentezhet a hatása néha egészen dráma formában. Kjelenthető hogy előbb vagy utóbb gyaorlatlag mnden gravtácós csatorna elezd szvárogn és az állapota ezután egyre nább romlan fog magával vonva a örnyezet egyre nagyobb árosítását s. Az a tény hogy a váuumos csatornánál nncs szennyvízszvárgás nemcsa a talajt ímél meg a szennyeződéstől hanem a csatorna és épített örnyezete élettartamára s poztív hatással van. A talajvíz beszvárgás üszöböléséne a özvetlen örnyezet hatásoon ívül még poztív hatása van a szennyvíz-tsztítótelep üzemére s. A váuumos szennyvízelvezető rendszerben a szennyvíz soal gyorsabban áraml (esetenént aár 6 m/s sebességgel) mnt a gravtácós hálózatban. Enne számos poztív hatása van: a szennyvíz gyorsan érez a tsztítótelepre; a váuumos hálózat öntsztuló abban leülepedés dugulás pangó szennyvíz berothadás nem fordul elő ezért a váuumos csatornát nem ell rendszeresen mosatn és ezért s lényegesen sebb szaghatással ell csa számoln mnt gravtácós rendszere esetében. A váuumos csatornahálózat teljesen zárt abba a szennyvíz csa egy dőnént nytó és aor s befelé szellőztetett váuumszelepen eresztül jut be. A gyűjtőaná ly módon nncsene a levegő által szabadon átjárható úton összeötve más hálózat elemeel tehát tt nem fordulhat elő az a szaghatás amt a gravtácós csatorná esetén eső meleg vagy légnyomásváltozás matt énytelene vagyun dőnént elszenvedn. Míg a gravtácós rendszer mnden tsztítónyílása és ülönösen átemelője egy-egy potencáls szagforrás a váuumos rendszerben gyaorlatlag csa a gépház levegővezetését ell ellátn egy boflterrel. 32
Az előző beezdésben említett zárt jelleg adja a váuumos csatorna azon előnyét s hogy tt rágcsáló elterjedése zárható (FÁBRY FÁBRY 2003). Váuumos rendszere tovább műödés tapasztalatat részletez Ashln Bentley és Consterdne Vacuum Sewerage The Four Crosses Experence című ce (ASHLIN BENTLEY CONSTERDINE 99). 3.2.3.3 A szennyvíztsztító telep műödésére gyaorolt örnyezet hatáso A tsztítótelep méretezése során nem mndegy hogy az érező szennyvízne mlyen a mnősége ora állapota és menny talajvízzel vagy csapadévízzel everedett a csőhálózatban. A váuumos csatornarendszerből a szennyvíz gyorsan frssen az ntenzív áramlás során jól elődarabolódva érez a szennyvíz-tsztítótelepre. Berothadn nncs deje így szaghatása sebb és önnyebben tsztítható. Am a szennyvíz mennységét llet az (általában) evesebb mnt az azonos méretű gravtácós hálózatból érezőé. Ugyans a hálózat talajvíz nfltrácó az llegáls ráötés és a csapadévíz rávezetése sznte töéletesen szűrhető és üszöbölhető. Ez a tény a tsztítótelep apactására örnyezeténe terhelésére áram- és oxgénfogyasztására egyaránt edvezően hat. 3.2.3.4 Összefoglalás A váuumos szennyvízelvezetés előnye a gravtácós szennyvízelvezetéssel szemben felsorolásszerűen összefoglalva az alábba: -Környezetvédelm szempontból hosszú távon garantált vízzáró megoldás a hegesztett KPE hálózat az ex- és nfltrácót üszöböl. -Általában edvező a beruházás öltség a esenyebb és sebb mélységű vezetéépítés és a sebb csőátmérő matt az építés gyaorlatlag nem gényel öltséges dúcolatoat és munaáro-víztelenítést. (egy jellemző példa: Abony város egy részében 2002-ben a Hídépítő Zrt. 33 m váuumos szennyvízelvezető rendszert más részében a meglévő hálózathoz csatlaozó gravtácós rendszert épített. A gravtácós hálózat fajlagos építés öltsége 26 %-al volt magasabb a váuumosénál.) -A hálózat nyomvonalvezetése rugalmasan általában a zöldsáv génybevételével tervezhető így többnyre elerülhető a öltséges aszfaltburolat bontás és helyreállítás. -Az építezés a mnmálsra szorított földmuna matt rendívül gyorsan gyaorlatlag a hely forgalom és a település életéne zavarása nélül hajtható végre. -Kedvező az üzemeltetés öltség ülönösen ha fgyelembe vesszü a s lejtésű gravtácós csatorná rendszeres mosatás és rágcsálómentesítés öltséget a üszöbölt ex- és nfltrácót valamnt a toos ötésű gravtácós hálózaton dővel jelentező javítás öltségeet s. -A rendszerre nem lehet llegálsan sem csapadévzet sem szennyvzet rávezetn. -A tsztítótelepre a szennyvíz gyorsan edvezően elődarabolt és előoxdált állapotban érez be növelve ezzel a tsztítás hatéonyságát. -A szennyvízrendszerenél jelentező szaghatás nagymértében üszöbölt. -Vzes mocsaras területre s telepíthető. -A jobb mnőségű KPE csővel a vízszntes és magasság aadályo problémamentesen erülhető a cső rugalmas tulajdonsága alaváltozás észsége folytán evésbé sérüléeny a talajmozgásona jobban ellenáll. 33