Фекальный насос — что это, для чего нужен

Фекальный насос — это основной элемент принудительной канализации. Его устанавливают, когда организация транспортировки стоков под действием гравитации невозможна или неэффективна. Например, из-за разницы уровней установки емкости для накопления и очистных сооружений. 

Что такое фекальный насос, для чего он нужен, какие правила существуют при выборе и монтаже агрегата — в этой статье.

Особенности конструкции

От обычных насосов для транспортировки чистой воды агрегат отличается особой конструкцией рабочего колеса. Оно спроектировано таким образом, чтобы:

• Исключить вероятность наматывания волокон и частиц крупного мусора на рабочее колесо. Наиболее распространенная схема — плоский диск с ребрами в виде лопастей на его поверхности. У такого рабочего колеса нет мелких деталей, за которые могут зацепиться волокна, куски ткани.

• Обеспечить эффективность работы с жидкими средами, плотность которых выше, чем у чистой воды. Эти фекальные насосы предназначены для эксплуатации в сточных ямах, на канализационных станциях. Они могут перекачивать чистую воду. Но по эффективности будут проигрывать устройствам других типов, специально предназначенных для водоснабжения.

По виду рабочего колеса оборудования можно установить, что это фекальный насос. В некоторых моделях крыльчатка может быть глубоко посаженной. В этом случае мусор, чтобы попасть на лопасти рабочего колеса, должен преодолеть отверстие в корпусе, по диаметру не превышающее максимально допустимого конструкцией агрегата размера частиц.

Как предотвращают засорение и повреждение насоса

Некоторые производители устанавливают систему стальных ножей на входе в заборное отверстие. Это позволяет измельчать длинные волокнистые загрязнения. Такие, как пластиковые пакеты, тряпки. Превращая цельный элемент в массу небольших по размеру волокон, агрегат без риска повреждения конструкции перекачивает их на следующие этапы очистки стоков.

Стоит отметить, что никакие инженерные решения не гарантируют надежную работу насосного оборудования с такими сложными загрязнениями, как тряпки и пакеты из пластика, палки и так далее. То, для чего фекальный насос разработан — перекачивание стоков с фекальными включениями, твердыми, но разрушаемыми частицами. Поэтому на входе в канализационные станции промышленного уровня устанавливают:

• Сетки уловители. Они задерживают крупный мусор, не пропуская его к месту забора насоса. Обычно они комплектуются цепями для подъема и чистки. Это позволяет поддерживать оборудование в работоспособном состоянии и уменьшать вероятность возникновения аварий.

• Измельчители. Специальные устройства, измельчающие твердый мусор до его попадания в накопительную емкость канализационной станции. Один из распространенных вариантов конструкции — два и более ротора цилиндрической формы с ножами на поверхности. 

Силовая установка в большинстве моделей является электрической. Выбор становится понятен, если вспомнить, что это такое фекальный насос, и где он устанавливается. В большинстве случаев это замкнутые накопительные емкости, помещения. Электрическая установка не производит вредных выхлопов. Электромотор можно выполнить в полностью герметичном корпусе. Что важно для погружных моделей, которые эксплуатируются в жидкости.

Типы оборудования

С точки зрения способа установки модели могут быть трех основных типов:

• Погружные. В этом форм-факторе выпускается большинство фекальных насосов бытовой категории и промышленные малой мощности. Особенность конструкции агрегатов — герметичный корпус, защищенный от влаги по IP68. Эксплуатируются погружные модели в режиме постоянного погружения в жидкость. По крайней мере, во время работы силовой установки. Жидкость принимает участие в охлаждении агрегата, холостой ход запрещен.

• Поверхностные. К этой категории относятся мощные промышленные агрегаты. Устанавливаются они в специальном помещении, сухом колодце. По принципу действия являются самовсасывающими. При включении удаляют из трубы, погруженной в накопительную емкость со стоками, воздух, затем перекачивают жидкость.

• Полупогружные. В этих моделях корпус самого насоса постоянно находится в жидкости и является полностью герметичным. Двигатель устанавливается вне емкости. Что делает электромотор удобным в обслуживании и не требует помещения его в герметичный корпус. 

Отметим, что поверхностные фекальные насосы имеют преимущество перед погружными в части простоты обслуживания. Вал в этих моделях связан с электродвигателем через разборную муфту, ременную передачу. Это позволяет обслуживать электроагрегат, не нарушая герметичность корпуса агрегата.

Погружные модели также обладают преимуществами. Прежде всего — низким уровнем шума во время работы, эффективной системой охлаждения за счет перекачиваемой жидкости. 

Характеристики перекачиваемой среды

Фекальные насосы способны перекачивать жидкости со следующими характеристиками:

• Загрязненная жидкость с большой долей воды. При этом по плотности она превышает характеристики чистой жидкости. В частности, распространенные фекальные насосы серии СМ рассчитаны на работу со средой 1050 кг/м³. 

• Нагрев транспортируемой среды — не выше +80 °C. Это связано с необходимость эффективного охлаждения насоса при работе.

• Допускается содержание газа — не выше 5% по объему. Что соответствует типовым канализационным стокам, образующимся в коммунальном хозяйстве и на промышленных объектах.

• Допускается включение твердых частиц. Для стабильной работы агрегата их объем не должен превышать 2% для неабразивных и 1% — для абразивных элементов. Размер твердых частиц определяется конструкцией агрегата. Он обычно совпадает с размером его выходного отверстия или размером ячейки защитной сетки. 

Сфера применения фекальных насосов

• Объекты принудительной канализации коммунальной сферы. Включая септики, канализационные накопители, отстойники.

• Объекты промышленной канализации. Способность фекальных насосов перекачивать стоки с включением волокон востребована в целлюлозно-бумажной и других видах промышленности.

• Работа в режиме дренажа в емкостях с высоким содержанием ила в стоках. Стандартные дренажные модели быстро выходят из строя в таких условиях, так как предназначены прежде всего для перекачки воды с твердыми включениями. Конструкция рабочего колеса фекального насоса позволяет справляться с илистыми загрязнениями эффективнее.

• Очистка скважин, колодцев от воды с плотными илистыми загрязнениями. 

Фекальные насосы относятся к категории канализационных. Они могут устанавливаться в КНС, эксплуатироваться в агрессивных средах. Промышленные устройства выполняются из долговечного и надежного чугуна. Также есть модели из нержавеющей стали. Рабочее колесо в бытовых моделях может изготавливаться из пластика. В промышленных оно также металлическое. Что обеспечивает этому оборудованию большую надежность и долгий срок службы.

Критерии выбора

При выборе фекального насоса ключевыми характеристиками являются:

• Производительность. Как и для других моделей насосов, она определяется в м³/ч. Для промышленных моделей этот параметр составляет 300 м³/ч и более. При испытаниях производитель использует чистую воду.

• Напор. Характеризует давление на выходе из агрегата. Традиционно для насосов указывается как высота водяного столба, в метрах. 

• Среда. Производитель указывает оптимальные показатели плотности перекачиваемой жидкости, ее температуры и степени агрессивности. Большинство моделей рассчитано на работу с фекальными массами. Плотность среды 1050 кг/м³. Температура нагрева — не выше +80 °C.

• Размер и характер загрязнений. Производитель определяет максимальную долю твердых включений и предельный размер частиц. При этом отдельно указываются данные для абразивных и неабразивных включений.

Отметим, что напор и производительность — зависимые величины. Поэтому эти характеристики производителем указываются в виде графика. На вертикальной оси откладывается напор, на горизонтальной — подача. 

При выборе стараются выбирать модель, для которой проектная производительность и напор находятся в средней части кривой. Что дает гарантию, что агрегат не будет работать на предельной нагрузке. Но при этом не будет недогружен.

Монтаж и подключение

При монтаже погружные фекальные насосы опускаются на дно накопительной емкости или подвешиваются в ней с помощью прочных и устойчивых к влажной среде подвесов. Одним из распространенных вариантов является цепь из нержавеющей стали. Опускать устройство с помощью электрического кабеля запрещено.

Полупогружные модели монтируются на плавучую подушку. Она позволяет обеспечить постоянное погружение рабочей части канализационного насоса в жидкости. Двигатель при этом находится вне среды.

Поверхностные модели устанавливаются в защищенном от прямых лучей солнца и осадков местах. Например, в сухих смотровых колодцах, специально выделенных помещениях, коллекторах. При работе эти фекальные насосы создают достаточно громкий шум и вибрации. Поэтом при установке могут использоваться дополнительные элементы — виброгасители, шайбы из специальных виброгасящих материалов. Монтаж выполняется на тяжелую плиту или платформу.

С точки зрения напряжения питания и фазности электропитания изделия могут быть двух основных типов:

• Для переменного однофазного напряжения 220 В. В этом исполнении поставляются бытовые агрегаты и маломощные промышленные агрегаты.

• Для трехфазного напряжения 380 В. В этом исполнении выпускаются промышленные агрегаты с высокой производительностью и мощными силовыми установками. Такие модели подключаются исключительно через шкафы управления или распределительные устройства с элементами электрической защиты.

Шкаф управления дополнительно может комплектоваться автоматикой для управления агрегатами и автоматом для подключения к резервной линии электропитания. Это повышает надежность работы принудительной канализации и безопасность ее эксплуатации.

Автоматизация и управление фекальными насосами

Наиболее простым средством автоматизации управления фекальным насосом является поплавковый выключатель. Он позволяет включать/выключать электропитание в зависимости от уровня жидкости в накопительной емкости. 

Установкой поплавка можно добиться полной автоматизации работы насосного оборудования в некоторых сценариях использования. Например, включение автоматической откачки стоков при превышении заданного уровня. А затем отключение агрегата для предотвращения холостого хода и перегрева.

Использование более сложных средств автоматизации на основе датчиков позволяет:

• Определять потенциально опасные аварийные ситуации на раннем этапе, когда они еще не приводят к необратимым последствиям. В частности, можно контролировать герметичность и уровень масла в масляной ванне поверхностных фекальных насосов.

• Предотвращать перегрев устройства при длительной работе. За счет установки датчика температуры на корпусе можно определить момент опасного нагрева фекального насоса и отключить его для предотвращения поломки.

• Управлять элементами разветвленной сети принудительной канализации синхронно. Что позволяет сбалансировать приток стоков, распределять их между несколькими линиями и очистными сооружениями. 

При этом чувствительная к перепадам температуры и воздействию агрессивной среды электроника располагается в шкафу управления. Он устанавливается в защищенном от осадков, контакта с перекачиваемой жидкостью и ее парами месте. 

Для построения разветвленных систем диспетчеризации канализационных и очистных сетей возможно использование компьютерных программ и внешних промышленных контроллеров. 

Автор статьи: Александр Шихов