Фекальный насос — как работает

Фекальные насосные агрегаты относятся к категории канализационных насосов. Их назначение — перекачивание сточных масс с включением волокон и достаточно крупного, но разрушаемого мусора. Некоторые модели успешно справляются с тряпками, пластиковыми пакетами, которые привели бы к выходу из строя устройства других типов.

В этой статье рассматривается устройство и принцип действия фекальных насосов, какие параметры нужно учитывать при выборе модели.

Принцип работы фекального насоса

Принцип действия насосов фекального типа и их устройство практически не отличаются от других насосов для перекачивания воды. В частности, фекальные агрегаты серии СМ — сточно-массовые, являются центробежными. Примененные в них инженерные решения практически аналогичны моделям для чистой воды.

Принципиальная разница состоит в конструкции рабочего колеса. У фекальных оно имеет особую форму, не позволяющую волокнам и другим загрязнениям цепляться и наматываться на вал. Классические центробежные насосы для чистой воды при перекачке среды с такими включениями быстро бы вышли из строя.

Как работает фекальный насос со сточными массами, включающими тряпки и пакеты, можно увидеть в видеороликах. Их размещают независимые авторы и производители в интернете. Внешне это выглядит следующим образом. Тряпка засасывается в корпус насоса. Затем следует изменение уровня шума агрегата, связанное с резким увеличением усилия, необходимым для проворачивания рабочего колеса. В следующий момент тряпка разрывается на мелкие кусочки и вместе с водой отправляется в трубу, подключенную к выходу насоса. Шум агрегата возвращается к исходному уровню.

Подробно рассмотрим принцип работы измельчительного механизма с технической точки зрения. Перед входным отверстием агрегата устанавливается один из двух вариантов режущих механизмов.

Неподвижный нож. Он закрепляется на корпусе агрегата около входного отверстия. Диаметр входного патрубка не превышает максимально допустимый размер частиц. Попадая во входное отверстие насоса, кусок ткани или пакет начинают с высокой скоростью вращаться, увлекаемые рабочим колесом. 

Под воздействием центробежной силы мусор отбрасывается на ножи. Что и приводит к измельчению его до состояния волокон. Мелкие лоскуты и волокна насос без труда прокачивает через корпус. Риск его повреждения и заклинивания минимален.

Второй вариант технической реализации — измельчитель. Режущий механизм представляет собой комбинацию неподвижно закрепленной на корпусе агрегата стальной пластины с отверстиями. Их размер не превышает по размеру максимально допустимого для насоса диаметра твердых частиц. 

Нож выполнен подвижным. Он закреплен на валу насосного агрегата и вращается вместе с рабочим колесом. Между ножом и пластиной-решеткой оставлен минимальный зазор. Что исключает наматывание волокон на вал. 

Рассмотрим такой фекальный насос в работе. Тряпка, пакет притягиваются ко входным отверстиям агрегата за счет всасывания, обеспечиваемого рабочим колесом. Как это происходит в обычных центробежных моделях. Но проникнуть в рабочую камеру через отверстия решетки мусор не может из-за размера. Подвижный нож разрубает тряпку и измельчает ее до состояния волокон.

Независимо от типа режущего механизма, в выходной патрубок попадают только волокна и небольшие по размеру куски ткани, пластика. Они прокачиваются далее по подключенному трубопроводу и попадают в накопительную емкость, бочку ассенизаторского автомобиля.

Виды фекальных насосов

По способу монтажа эти модели могут быть трех основных видов:

• Погружные. Устанавливаются в нижней точке колодца или накопительной емкости. Имеют герметичный корпус. Охлаждение механизма осуществляется за счет перекачиваемых стоков. Поэтому максимальная температура загрязненной воды не должна превышать +80-90 °C.

• Поверхностные. Устанавливаются выше уровня жидкости. Большинство моделей являются самовсасывающими. За счет создаваемого вращающимся рабочим колесом вакуума в камере агрегат выкачивает воздух из трубы и начинает перекачивать загрязненную воду.

• Полупогружные. Камера с рабочим колесом в таких насосах располагается ниже уровня жидкости. В этой части полупогружной фекальный насос имеет устройство и принцип действия, схожий с погружным. Силовая установка находится вне жидкости. Что позволяет производителю не обеспечивать герметичность этой части корпуса.

Фекальные насосы в погружном исполнении применяются в насосных станциях. Также их используют как мобильные при откачке загрязненной воды из канализационных колодцев. Иногда эти модели оказываются эффективнее дренажных при осушении котлованов, прудов. Особенно, когда в воде содержится большое количество ила.

Поверхностные модели практически не имеют ограничений в увеличении производительности. В этом форм-факторе выпускаются мощные промышленные агрегаты. Такие модели способны перекачивать до 300 м³/час загрязненных стоков. Для работы с нагретыми выше +90 °C средами поверхностные агрегаты могут оснащаться рубашкой жидкостного охлаждения.

По способу компоновки элементов корпуса фекальный насос может быть:

• Вертикальным. Такая компоновка часто используется в погружных моделях. В нижней части агрегата предусмотрены лапы, не позволяющие закрыть входное отверстие при установке на дно колодца и накопителя КНС.

• Горизонтальным. Одна из распространенных схем компоновки с горизонтальным расположением элементов — консольная. Такая используется в фекальных насосах серии СМ завода «Взлет». Вал агрегата связан с силовой установкой с помощью разъемной муфты. Что облегчает обслуживание этого промышленного оборудования.

По способу приведения в работу фекальные насосные агрегаты могут быть:

• Электрическими. Электромотор не производит при работе токсичных выхлопов. Что позволяет устанавливать электрические модели в закрытых помещениях и накопителях насосных станций. Большинство сточно-массовых насосов серии СМ выпускаются для работы с электромотором.

• Дизельными, бензиновыми. Устройство фекальных насосов с силовой установкой, работающей на бензине и дизтопливе не предполагает возможности создать погружной агрегат в едином корпусе. Из-за необходимости обеспечить вывод выхлопных газов и доступ воздуха к мотору. Поэтому такие модели поверхностного типа. Востребованы аварийными бригадами для откачки колодцев канализации без доступа к электросети.

• Ручными. Эти фекальные насосы не способны обеспечить большой производительности. Применяются как аварийные, на случай отказа электрических агрегатов. Также они могут входить в состав очистных сооружений для перекачки сточных масс их одного отстойника в другой. Когда скорость выполнения не важна, а объем загрязненной воды незначителен.

Маркировка оборудования, особенности выбора

Производитель отражает в названии модели ключевые характеристики агрегатов, что позволяет облегчить выбор модели для покупателя. Порядок образования имени модели рассмотрим на фекальных насосах серии СМ, изготовленных на заводе «Взлет». 

• Тип агрегата — фекальный сточно-массовый насос, кодируется первыми двумя буквами имени модели.

• Первая цифровая группа обозначает диаметр входного отверстия, мм. 

• Вторая группа цифр указывает диаметр выходного патрубка. Этот параметр важен для выбора трубы или гибкого шланга для подключения насоса.

• Третья группа цифр — условный диаметр рабочего колеса. Тип обточки указывается буквой. В насосах СМ это «а» и «б».

• Через дробь указывается индекс скорости, согласно ГОСТ. 

Таким образом, агрегат СМ-200-150-400б/6 относится к категории фекальных, имеет диаметры входного и выходного отверстий 200 и 150 мм соответственно, рассчитан на установку электродвигателя со скоростью вращения вала 960 об/мин.

Кроме базовых параметров, которые производитель привел в коротком названии модели, при выборе фекального насоса учитывают и другие характеристики:

• Тип торцового уплотнения.

• Категория размещения и условия эксплуатации — УХЛ3 и прочее. 

• В конце полного обозначения модели также указывается модификация изделия, номер ТУ и другая информация.

При подборе модели по производительности и/или напору стоит учитывать, что эти параметры связаны. Производитель заявляет их кривой. По оси X откладывается подача Q, м³/ч. По оси Y — напор H, м. 

Оптимальным выбором считается, когда проектная производительность будет достигнута в центральной части кривой. Это позволяет агрегату работать без перегрузки, одновременно исключает недогруженность насоса. Ресурс оборудования будет расходоваться более эффективно.

Особенности подключения и управления

Как и дренажные модели, фекальные насосы могут управляться автоматически. Наиболее простой способ — система поплавочных выключателей. Их установка позволяет исключить возникновение холостого хода агрегата, опасного перегревом и ранним выходом из строя.

Отметим, что при использовании в сильно загрязненном колодце и накопителе насосной станции на работу поплавочных выключателей может оказывать влияние крупный мусор: веревки, пакеты. Поэтому во время обслуживания оборудования оператор КНС должен проверять свободу подвеса поплавков.

Промышленные фекальные насосы требуют защищенного подключения к сети с трехфазным напряжением 380 В. Для этого можно использовать распределительные устройства с автоматами выключения и другими защитными системами. 

Завод «Взлет» предлагает со своим агрегатами специализированные шкафы управления. Кроме обеспечения подключенного оборудования защищенным питанием они позволяют подключать поплавочные выключатели. Производитель реализовал несколько готовых алгоритмов автоматического управления: по уровню, по давлению. Использование специализированных ШУ делает подключение силового оборудования безопасным, позволяет экономить электроэнергию.

Особенности работы фекальных насосов в насосных станциях

Фекальные насосы могут устанавливаться в составе канализационных насосных станций — в случаях, когда характер загрязнений не позволяет использовать классические дренажные модели. Например, в канализации с высоким содержанием бытовых отходов, коммунальной сфере.

Принцип работы фекальных канализационных насосных станций КНС предполагает наличие накопителя, в который стоки попадают самотеком. Для этого резервуар устанавливается ниже уровня земли. Заглубленное расположение позволяет решать проблему замерзания стоков в зимний период и снижения нагрузки на корпус КНС. Его можно изготавливать из полиэтилена и стеклопластика — для снижения веса и стоимости изделия.

Улавливание крупного мусора, угрожающего конструкции станции и ее агрегатам, решают двумя основными способами. 

• Установка сетки на вход накопителя. Изготавливается она из нержавеющей стали. Частота решетки соответствует минимальному размеру загрязнений, которые можно без риска повреждения пропустить в корпус КНС. Для эффективной работы сетки ее нужно регулярно очищать от мусора.

• Установка измельчителя на вход накопителя. Это устройство представляет собой два и более вертикально расположенных барабана с ножами. Вращаясь, они разрезают крупные элементы загрязнений на небольшие по размеру твердые частицы и волокна.

Измельчитель заметно реже требует чистки. Для измельчения крупного мусора предусмотрен режим автоматического реверса. Он включается при блокировке роторов. Это приводит к выталкиванию мусора из измельчителя. 

После восстановления способности роторов вращаться автореверс отключается. Работа измельчителя восстанавливается. Мусор со второго или третьего раза будет измельчен. Блокировки стоков и повреждения установленных далее фекальных насосов не произойдет.

Автор статьи: Александр Шихов