Porównanie
    Do tradycyjnej pompowni ścieków, znanej i stosowanej od dawna, nie trzeba przekonywać inwestora. Zastosowanie tłoczni ścieków może wymagać od projektanta pewnych zabiegów, dlatego zawsze należy podkreślać ich zalety. Wymienić trzeba:
• łatwą obsługę pomp, ustawionych w suchych pomieszczeniach tłoczni, zamontowanych po zewnętrznej stronie szczelnego zbiornika retencyjnego;
• łatwy dostęp do elementów zewnętrznych, gdyż ściany komory nie mają bezpośredniego kontaktu ze ściekami;
• zabezpieczenie pomp przed zapchaniem w wyniku podczyszczenia ścieków (cedzenia);
• możliwość stosowania pomp z wirnikami o małym wolnym przelocie, czyli o wyższych sprawnościach (w pompowniach z pompami zatapialnymi zalecane jest stosowanie pomp z wolnym przelotem równym średnicy króćca ssawnego);
• ograniczone zużycie części mechanicznych pomp, co zmniejsza koszty konserwacji i napraw;
• małą objętość zbiorników retencyjnych, zabezpieczającą przed zagniwaniem ścieków, a przez to mniejszą uciążliwość obiektu dla otoczenia;
• dość równomierne obciążenie oczyszczalni ścieków, istotne zwłaszcza tam, gdzie nie ma zbiorników retencyjnych;
• możliwość lokalizacji tłoczni w gęstej zabudowie mieszkaniowej, bez obawy o negatywne oddziaływanie na środowisko.

    Pompownie ścieków z separacją zanieczyszczeń grubo dyspersyjnych nie są wolne od wad. Z uwagi na małą pojemność retencyjną przy chwilowych przyrostach ilości ścieków zwiększa się częstość załączeń pomp oraz pobór mocy. Ponadto komora tłoczni wymaga obudowy o dość dużej objętości (Lebiedowski M., Mozolewska G., Kolbusz E. 2005; Mozolewska G., Lebiedowski M., Kolbusz E. 2006, Bagieński J. 2006). Istotne są także różnice kosztów budowy i eksploatacji obu obiektów.

Koszty budowy i eksploatacji
    Analizę porównawczą kosztów obu sposobów pompowania ścieków przeprowadzono na podstawie danych z zakładów usług komunalnych w jednostkach osadniczych o różnej wielkości (koszty eksploatacyjne), a wyceny producenckie posłużyły do ustalenia kosztów inwestycyjnych. W analizie pominięto koszty niemal identyczne dla obu rozwiązań (planowe przeglądy i remonty, likwidacja obiektu), czyli niewpływające na końcową ocenę i wybór rozwiązania korzystniejszego ekonomicznie (Mozolewska G. 2011).
    W ocenie kosztów całkowitych cyklu życia obiektów pompowych (LCC) przyjęto czas życia według danych literaturowych na poziomie t = 25 lat, uwzględniając zmiany w funkcjonowaniu obiektu.
    Koszty inwestycyjne i instalacyjne ustalono na podstawie odpowiedzi producentów na zapytania ofertowe, które dotyczyły doboru pompowni z pompami zatapialnymi i tłoczni ścieków (wraz z wyposażeniem) dla różnych wielkości maksymalnego napływu ścieków (Qmaxh). Nie wliczono kosztów robót ziemnych wraz z ewentualnym odwodnieniem gruntu, dostawy urządzeń, ułożenia przewodów zasilających, prac porządkowych po zakończeniu robót oraz projektu i ofertowania (zbliżonych dla różnych sposobów tłoczenia ścieków przy tych samych parametrach pracy i warunkach terenowych).
    Koszty eksploatacyjne są sumą kosztów energii elektrycznej, kosztów obsługi, kosztów awarii i kosztów środowiskowych. W szacowaniu ich uwzględniono stałą coroczną inflację według danych Głównego Urzędu Statystycznego z lat 2000-2009 oraz prognoz makroekonomicznych (3%).
    Koszty energii elektrycznej oszacowano na podstawie charakterystyki energetycznej pompy dobranej dla pompowni „mokrej” bądź tłoczni ścieków oraz wstępnie oszacowanej poprawki, o którą powiększono koszty zużycia energii. Poprawkę wprowadzono ze względu na rozbieżności pomiędzy wartościami wynikającymi z charakterystyki pompy (mocy w punkcie pracy), a wartościami stwierdzanymi w istniejących obiektach.
    Koszty obsługi stanowią nakłady godzinowe pracy w ciągu roku. Pominięto koszty monitorowania, utrzymania oraz zakupu materiałów pomocniczych - niezależne od wariantu pompowni ścieków.
    Koszty awarii oszacowano na podstawie częstotliwości i rodzaju awarii w ankietyzowanych obiektach. Uwzględniono wyłącznie koszty naprawy lub zakupu nowych pomp, gdyż koszty związane z naprawą bądź wymianą podzespołów (armatura, rurociągi) nie zależą od technologii tłoczenia ścieków.

Koszty środowiskowe są proporcjonalne do awaryjności systemu
    W analizie porównawczej przyjęto trzy warianty maksymalnego napływu ścieków (Qmaxh) do pompowni: wariant I – 4 m3/h, wariant II – 50 m3/h, wariant III – 120 m3/h. Pozostałe dane wyjściowe (różnica rzędnych dna komory zbiorczej i komory rozprężnej, długość rurociągu tłocznego, zagłębienie rurociągu grawitacyjnego dochodzącego do komory zbiorczej, współczynnik nierównomierności godzinowej napływu ścieków) były wspólne dla każdego wariantu.
    Procentowy udział poszczególnych kosztów (inwestycyjnych, napraw i energii elektrycznej) w cyklu życia dla pompowni z pompami zatapialnymi (pompowni mokrych) - PZ i tłoczni ścieków - TS przedstawiono na wykresie. Są to wartości uśrednione dla pomp zatapialnych i tłoczni ścieków oferowanych przez różnych producentów.

    Procentowy udział kosztów inwestycyjnych tłoczni ścieków jest ciągle jeszcze wyższy niż pompowni z pompami zatapialnymi. Wynika to zarówno z wyższego kosztu zakupu obiektu, jak i zdecydowanie niższych kosztów awarii oraz nieco niższych kosztów zużycia energii elektrycznej.
    W przypadku obiektów o małej przepustowości koszty inwestycyjne tłoczni ścieków stanowią znaczną część sumarycznych kosztów w cyklu życia obiektu. Wraz ze wzrostem przepustowości maleje udział kosztów inwestycyjnych na rzecz kosztów eksploatacyjnych, w których pierwszorzędną rolę odgrywają koszty energii elektrycznej. Zatem oczywistym staje się, że właściwy w danych warunkach dobór pomp powinien być priorytetem w projektowaniu układów wymuszonego transportu ścieków.
    O wyborze optymalnego rozwiązania grawitacyjnopompowego transportu ścieków, zawierających ciała stałe, powinny decydować także względy technologiczne i techniczne, których nie da się ocenić w wartościach pieniężnych. Dzięki retencjonowaniu ścieków w szczelnym zbiorniku tłocznie ścieków należy uznać za bardziej przyjazne obsłudze oraz bezpośredniemu otoczeniu przepompowni. Pompownie z pompami zatapialnymi są natomiast mniejsze gabarytowo, co daje im przewagę w przypadku konieczności lokalizacji pompowni w miejscach o wysoko rozwiniętej infrastrukturze podziemnej.
    Podsumowując, należy stwierdzić, że tłocznie ścieków są właściwą alternatywą dla pompowni z pompami zatapialnymi przy wymuszonym transporcie ścieków sanitarnych zawierających ciała stałe (zanieczyszczenia grubo dyspersyjne).

* * *

Literatura
1. Bagieński J., Tłocznie ścieków i pompownie z pompami zatapialnymi, III Konferencja Naukowo-Techniczna „Nowoczesne rozwiązania dla systemów kanalizacji ściekowej”, Grudziądz 17-18 maja 2006.
2. Lebiedowski M., Mozolewska G., Kolbusz E., 2005, Sprawozdanie z realizacji zadania nr 1 „Projekt systemu kanalizacji ściekowej, opartej o tłocznie z wytycznymi do projektów szczegółowych” Projektu Celowego pn. „Typoszereg tłoczni ścieków z komorą oddzielającą ciała stałe i energooszczędnymi pompami wirnikowymi”, Katedra Wodociągów i Kanalizacji Politechniki Łódzkiej, Łódź, (maszynopis).
3. Mozolewska G., Lebiedowski M., Kolbusz E., Projektowanie systemów kanalizacyjnych opartych na tłoczniach ścieków - analiza danych wyjściowych, III Konferencja Naukowo-Techniczna „Nowoczesne rozwiązania dla systemów kanalizacji ściekowej”, Grudziądz 17-18 maja 2006.
4. Mozolewska G., Tłocznie ścieków alternatywą wymuszonego transportu zanieczyszczeń płynnych zawierających ciała stałe. VIII Konferencja Naukowo-Techniczna „Innowacyjne konstrukcje pomp i systemów pompowych w układach zaopatrzenia w wodę i odprowadzania ścieków”, Grudziądz 24-25 maja 2011.

Autor: Grażyna Mozolewska

Artykuł został opublikowany w magazynie "Ochrona Środowiska" nr 5/2011