Pompe trituratrici ed evoluzione dei sistemi fognari a pressione

I sistemi fognari a gravità sono il metodo principale utilizzato dai comuni per trasportare i rifiuti fognari residenziali a un impianto di raccolta o trattamento. Le fognature a gravità utilizzano la forza di gravità per spingere il fluido attraverso reti di grandi tubi inclinati fino alla rete fognaria principale. Per tutte le tecnologie fognarie, i fluidi richiedono una velocità di flusso minima per mantenere i solidi in sospensione. Quando i solidi si depositano in un sistema di acque reflue accadono cose brutte, come ostruzioni o problemi di odori.

Gli stati e i comuni pubblicano criteri di progettazione che determinano gli standard per il flusso minimo richiesto, nonché i diametri minimi dei tubi e le pendenze minime per realizzare tali flussi. Ciò significa per gli appaltatori che la rete fognaria deve essere installata più in profondità rispetto alle linee di scarico di ciascuna fonte ad essa collegata. Le stazioni di sollevamento possono essere utilizzate per pompare il fluido a un'altitudine maggiore, consentendo di posizionare la rete fognaria più vicino alla superficie; tuttavia, le stazioni di sollevamento possono essere costose da costruire e più costose da mantenere. Nel complesso, la costruzione delle infrastrutture fognarie richiede estesi scavi di trincee, che sono costosi e hanno un impatto ambientale. Queste sfide sono più difficili nelle aree in cui le falde acquifere sono alte o il paesaggio è collinare, roccioso o pianeggiante.

I sistemi fognari a pressione furono progettati all'inizio degli anni '70 come alternativa per le applicazioni in cui i sistemi fognari a gravità erano meno fattibili o economici. Ha fornito un mezzo per combattere terreni difficili e ridurre i costi iniziali di progetti o sviluppi di costruzione lenti. Le differenze principali tra i sistemi fognari a gravità convenzionali e i sistemi fognari a pressione risiedono nella rete di tubazioni e nella riduzione delle dimensioni dei solidi nelle acque reflue in ciascuna residenza. I sistemi fognari a pressione utilizzano una rete di pompe trituratrici per trasportare le acque reflue attraverso tubi di piccolo diametro, direttamente alla rete fognaria, alla stazione di sollevamento o al sistema di trattamento. Una pompa trituratrice è una pompa sommergibile progettata per ridurre le particelle presenti in un flusso di rifiuti in un liquame fine utilizzando un meccanismo di triturazione. Per superare terreni impegnativi, i tubi vengono installati appena sotto la linea del gelo e seguono il paesaggio naturale. Le pompe devono funzionare con alta pressione e flusso limitato rispetto a un sistema a gravità.

Esistono due forme base di pompe trituratrici che possono essere utilizzate nelle applicazioni per fognature a pressione: a cavità progressiva o centrifughe. Con un macinatore a cavità progressiva, il pompaggio viene eseguito da un rotore in acciaio inossidabile dalla forma speciale che gira all'interno di uno statore in gomma multilobato. L'attrito sviluppato tra i due componenti sviluppa la pressione utilizzata per trasportare il fluido. Le pompe centrifughe trituratrici utilizzano una girante a vortice per creare pressione e flusso. Quando la girante ruota, crea un vortice nel corpo della pompa che trasporta il liquame verso l'esterno dalla camera a spirale al sistema di tubazioni.

Originariamente, i trituratori a cavità progressiva erano la pompa preferita per le applicazioni di fognature a pressione grazie alla loro capacità di pompare con un intervallo di flusso ristretto (da 10 a 15 galloni al minuto [gpm]) a pressioni di prevalenza elevate (fino a 150 piedi). Le pompe a cavità progressiva non sono autolimitanti rispetto alla pressione; all'aumentare del volume del sistema, aumenta anche la pressione. Se la pressione del sistema supera la pressione di intercettazione della pompa, la pompa continuerà a tentare di superare la contropressione finché non si rompe qualcosa. Il guasto potrebbe essere semplice come un sensore termico scattato o grave come una linea rotta o una pompa danneggiata. Come minimo, l'aumento della pressione porta ad una maggiore usura. Poiché queste pompe funzionano per attrito, i componenti della pompa sono soggetti a continua usura.

L'usura viene accelerata dall'alta pressione, dal flusso elevato, da tempi di funzionamento lunghi o dall'aggiunta di particelle granulose nel flusso di rifiuti, come sabbia e sporco. Lo statore della pompa di una smerigliatrice a cavità progressiva è sia l'elemento più soggetto a usura che uno dei componenti più costosi da sostituire, rendendo costose le riparazioni o i guasti prematuri.

Per molto tempo, i produttori di pompe centrifughe con trituratore hanno offerto il trituratore standard monostadio nelle applicazioni per fognature a pressione. Queste pompe potevano bastare in alcune applicazioni e potevano offrire un flusso maggiore rispetto a un tritacarne a cavità progressiva (rispettivamente 55-60 gpm contro 15 gpm), ma erano limitate a una prevalenza di circa 100 piedi (contro 150 piedi). Il vantaggio di una pompa centrifuga era la caratteristica di funzionare lungo una curva della pompa. La pompa può funzionare in sicurezza al minimo con la testa di chiusura senza causare alcun danno. A differenza della pompa a cavità progressiva, la pompa centrifuga attenderà semplicemente che la pressione del sistema si stabilizzi e ritornerà a pompare normalmente.