Dimensionering avlopp

Vad är egentligen bakgrunden till hur vi dimensionerar LPS-avlopp? Grunden tar oss tillbaka till 60-talet och Mr. Paul Farrells studier om tryckavloppssystem. Farrells studier om dimensionering av avlopp är både teoretiskt underbyggda samt verifierade med mätningar på befintliga system. 

Vår utgångspunkt för dimensionering av avlopp är ett antal dokumenterade standarder. Dels följer vi alltid dimensioneringsprincipen i Skandinavisk Kommunaltekniks Tekniska Handbok som tangerar vad som gäller för dricksvattennät och självfallssystem (P90). LPS tryckavloppssystem följer i sin tur de kriterier som är angivna enligt Europeisk standard för PSS (Pressure Sewerage System) EN 16932.

Pumpen är tryckavloppets “hjärta”. Dess hydraulik har därför stor inverkan på dimensioneringen av avloppet. När det gäller pumpens hydraulik måste hänsyn tas till både tryckkapacitet och flödeskapacitet. Faktorer som är beroende av varandra eftersom ett visst flöde kan levereras till ett visst tryck. Att leverera ett stort flöde är ointressant i ett tryckavloppssystem om man inte kan göra det enligt de tryckförhållanden som råder i systemet. 

Komplexiteten slutar inte där. Antal driftsfall varierar kraftigt vid flertalet anslutna pumpar. T.ex. har ett system med tio anslutna pumpar 1024 st olika driftsfall på pumparna. Driftsituationen påverkar således var pumpen ligger på pumpkurvan under respektive driftfall. LPS-pumpen har en relativt brant pumpkurva. Detta gör att man enkelt kan fastställa ett dimensionerande pumpflöde för samtliga pumpar i systemet.

Något som är svårare med en pumphydraulik med stor variation i flödet, exempelvis centrifugalpumpen. Träffsäkerheten blir sämre när man skall inrätta pumparnas dimensionerande flödessituation.

Det gäller dock att vara noggrann vid valet så det primära målet (hydrauliska) uppfylls utan att göra avkall på de sekundära kraven (driftaspekter). Det sekundära kraven varierar från projekt till projekt men några tas upp nedan. Det som komplicerar bilden är att kraven dessutom är motstridiga;

• Svavelvätebildningen är starkt beroende av avloppsvattnets uppehållstid i ledningen och avloppets beskaffenhet vid pumptillfället. Uppehållstiden beror på mängden spillvatten, ledningens längd och dimension. Längden minimeras genom noggrann planering av ledningssträckningen men avståndet mellan producent och släppunkt går, av naturliga skäl inte att påverka.
• Ledningsdimensionen skall, av uppehållstidsskäl, hållas så liten som möjligt. Ledningen anses uppnå självrensning av sedimentering om flödeshastigheten regelbundet når minst 0,6-0,7 m/s. Ju mindre ledningsdimension desto högre hastighet.
• Luft i ledningen uppstår alltid som följd av gasbildning i avloppsvattnet. Luft förs dessutom in i systemet vid pumpning och av hävertverkan.

En vanlig missuppfattning är att luften förs ut genom en hög flödeshastighet. Det är teoretiskt korrekt men problemet är att vattnet i ledningen under merparten av tiden står stilla (inga pumpar går). I det läget är hastigheten noll. Pumpen måste då ha tryckkapacitet att ”sätta igång” vattnet. Luften i ledningen verkar som en statisk höjd då luftfickan skall pumpas från höjdpunkten nedåt, förbi nästa svacka. Beroende av topografi erfordras erfarenhetsmässigt upp till 50% högre tryck än normalt för detta.

Mätningar utförda på befintliga tryckavloppssystem, bland annat. I Sverige, visar tydligt hur momentan överkapacitet på trycksidan krävs för att evakurera ut luft och sediment.

• För att klara stora topografiska variationer och undertryck (hävert) måste pumpen ha stort arbetsområde tryckmässigt med full funktion. Undertryck måste hanteras utan att pumpen skadar sig själv (kavitation) eller sätter igen sig (fasta partiklar och papper suger fast i inloppet). Mätningar utförda på befintliga tryckavloppssystem, bland annat. i Sverige, visar även tydligt hävertfenomen samt hur luft/gasfickor har stor påverkan i redan relativt flacka system. För att garantera funktionen på tryckavloppssystemet måste anordning för att ta hand om undertryck finnas.
• Avloppsvattenproduktion varierar starkt över dygnet och året. Lägger man sedan till successiv anslutning och framtida förtätning ställs än högre krav på systemets dynamik.