The Iseki Vacuum Sewarage System

            SISTEMUL DE CANALIZARE MENAJERĂ PRIN VACUUM  ISEKI 

            Istoric, principiu de funcţionare, elemente principale componente, avantaje tehnice şi economice

                                  THE VACUUM SEWERAGE SYSTEM  ISEKI 

                          History, operation principles, main parts, technical and economical advantages 

PÉTER Alexandru ¹, Fábry Györgyné dr.², Fábry Gergely³

Rezumat   Experienţa internaţională de mai multe decenii, demonstrează că la localităţile de şes şi mai ales în cazul pânzei freatice ridicate,  transportul vacuumat a apei menajere, faţă de sistemul tradiţional gravitaţional, este o soluţie avantajoasă  atât tehnic cât şi economic.

Abstract   Based on the worldwide experience of several decades, vacuum sewerage systems have proven to be a very advantageous alternative technically and economically as well  to traditional gravity systems in rural towns, where the terrain is mainly flat and the groundwater table is high.

Cuvinte cheie:  Canalizare prin vacuumare,  supapă de vacuum,  staţie de vid,  pompă de vid

Keywords:  vacuum sewerage,  vacuum valve, vacuum station, vacuum pump

         Scurt istoric

Prima invenţie a fost înregistrată în anul 1860 în Olanda de Charles Giermieur . Tot aici în 1863  s-a construit şi prima reţea, din tuburi de azbociment, cu supape mecanice şi pompă de vid acţionată de o maşină cu aburi (Figura 1). Analizând fotografia se constată că principiile de bază şi azi sunt aceleaşi, doar materialele  şi utilajele sunt mai moderne. Astfel în loc de conducte de fontă cu mufă se utilizează tuburi de polietilenă, rezervorul de vacuum este sudat şi nu nituit, etc.

                      Figura 1  Amsterdam, 130 ani în urmă: primul rezervor de apă menajeră cu vacuum

În ultimile decenii, în nenumărate ţări ale lumii, printre care Japonia, Marea-Britanie, Irlanda, Venezuela, Emiratele Unite, Australia, Hong Kong, Malaezia, Insulele Filipine, Ungaria, Polonia, S.U.A, funcţionează deja aceste sisteme de canalizare prin vacuumare.

Sistemele moderne de azi sunt construite din conducte de polietilenă elastice, îmbinate prin fitinguri cu electrofuziune, vidul necesar se produce cu cele mai moderne pompe de vid în staţii computerizate, iar noile supape de vacuum funcţionează pneumatic şi au fiabilitate mare în exploatare.

________________________________________________________________________________________________________

^1. Dipl.ing.constr. hidr.,  SC AQUAPOL ROMANIA SA, Oradea, str.Ady Endre nr.81,Email: aquapol.romania@clicknet.ro

^2. Dr. Econ. Budapest Tech., 1084 Budapest, Tavaszmező utca 15, Hungary,  E-mail: fabry@t-online.hu  

^3. M. Sc. Engineering and Management,  AXIS Kft – Budapest, Csalán u. 1, Hungary     E-mail: fabry@vacuum-pump.eu 

În Ungaria prima reţea de canalizare vacuumată s-a construit în oraşul Szentendre, la nord de Budapesta, în anul 1987. Aztăzi deja în alte 50 de localităţi funcţionează sisteme similare Lungimea reţelelor de conducte a ajuns la peste 1.600 km şi deservesc peste 60.000 de clădiri. Majoritatea sistemelor funcţionează  cu supape Iseki cu diametrul de 90 mm.    

Principiile de bază ale sistemului

Reţeaua de canalizare este sub presiune negativă generată de o staţie de vid. Reţelele de canalizare sunt realizate din conducte KPE etanşe. Clădirile emiţătoare de apă menajeră (în general 4 bucăţi) sunt racordate la un cămin de colectare prin conducte de branşamente montate la adâncimi mici cu funcţionare gravitaţională (Figura 2).

Supapele de vacuum Iseki se montează în cămine de colectare, câte une în fiecare, care la ridicarea nivelului apei uzate se deschide automat. În acest moment presiunea atmosferică de 1 bar, existentă în condiţii normale în cămin, împinge cu viteză mare apa uzată în canalul colector KPE, care are o presiune absolută interioară de 0,3-0,5 bar (vid 0,5-0,7 bar). Din căminul colector aspiră cantitatea de 40 l de apă uzată în cca. 3-5 secunde, apoi într-un interval de 3-5 secunde mai aspiră aproximativ 200-300 litri de aer necesar impingerii „dopului” înainte pe traseu. Diferenţa de presiune prezentă în canalul colector transportă amestecul de bule de aer şi lichid cu o viteză de cca. 20 km/h la rezervorul din staţia de vid. Deplasarea “dopului” de apă uzată este similară cu mişcarea  pistonului  în transporturile pneumatice.                          Figura 2  Schemă tipică de canalizare prin vacuumare

Căminul colector - alcătuire

Căminul colector tip este un  element de beton prefabricat cu diametrul 1,00 m şi adâncime circa 2,00 m, cu un planşeu intermediar. Partea inferioară are formă conică (jomp) unde se acumulează apa menajeră în porţii de 40 litri. În jomp coboară conducta de aspiraţie (KPE, Dn 90 mm) a supapei de vacuum până la 5 cm de fund (Figura 3). Aşezarea excentrică a conductei asigură amestecarea cu vârtej a apei uzate.

Conductele de branşament ale clădirilor sunt racordate la partea inferioară a căminului. Aceste trasee gravitaţionale sunt mai lungi sau mai scurte în funcţie de condiţiile locale.

Supapa de vacuum automată Iseki (Figura 4) se montează în partea superioară a căminului colector, iar de conducte este fixată prin intermediul a două coliere. Vacuumul nu poate pătrunde în locuinţe, deoarece branşamentele gravitaţionale sunt prevăzute cu cămine de vizitare.

Supapa ISEKI  se racordează la colectorul principal, în afara căminului, cu o ramificaţie "Y" cu diametrul de 90 mm.

                        Figura 3 Cămin colector tip                                                           Figura 4  Supapa de vacuum Iseki

Conducte de canalizare

În acest sistem de canalizare, cu dispunere ramificată, se utilizează conducte din KPE-P6 (presiune 6 bar) sudate cu electrofitinguri,. Conductele de ramificaţie se racordează la canalul colector principal prin vane  cu sertar.

Adâncimea de pozare a conductelor se alege în funcţie de încărcarea din traficul rutier, de adâncimea de îngheţ şi de alte condiţii locale. Adâncimea uzuală este de  0,9-1,20 m.  În practica pozării conductelor, faţă de cele de gaz, este o diferenţă esenţială şi anume, canalul colector are nevoie de o pantă longitudinală de 2‰, iar la anumite distanţe se crează locuri de "stocare" pentru  apa reziduală, astfel ca să închidă toată secţiunea transversală. Aceste trepte se numesc “lifturi”, deoarece în aceste  puncte avem  în plan vertical o ascensiune la 45º. Înălţimea  unei astfel de trepte - în condiţii normale - este de 30 cm.

Diametrele uzuale pentru canalul colector este D = 110 - 160 mm. Avantajul deosebit al acestui tip de canal este acela că poate ocoli orice obstacol subteran atât în plan orizontal, cât şi în plan vertical, deci nu sunt necesare cămine speciale de rupere de pantă, nici  cămine de vizitare sau de schimbare de direcţie.

Pe terenuri de şes se pot construi ramificaţii cu lungimi până  la 3 km, astfel o mare parte a clădirilor pot fi deservite de o singură staţie de vid.

Sistemul, spre deosebire de canalizarea gravitaţională, este autocurăţător. Din cauza vitezei mari de deplasare a dopului de amestec aer-lichid, pe conducte nu sunt depuneri.

Prin intercalare de “lifturi” intermediare, în limitele legilor  fizicii, sistemul poate funcţiona şi  în contrapantă.

Staţia de vid

Staţia de vid (Figura 5), în princiu , adăposteşte rezervorul de oţel de 10.000 -16.000 l pentru apa uzată, pompele de vid, pompele de evacuare a apei uzate acumulate şi sistemul de comandă şi control automat.

                                                 Figura 5  Schemă funcţionare staţie de vacuum

Apa menajeră uzată aspirată din reţea ajunge într-un rezervor de oţel vidat  tratat anticoroziv cu răşini epoxidice.

La spaţiul de aer de la partea superioară a rezervorului, se racordează pompa de vid nash-elmo, care este acţionată de  un senzor de presiune pentru cazul în care  vidul creat este insuficient.

Funcţia de pompare a apelor uzate a staţiei de pompe de vid este asemănătoare cu ceea a pompelor în cazul canalizării obişnuite în regiunile de şes. La partea inferioară a rezervorului este racordată pompa de refulare a apelor uzate prin care apa menajeră se evacuează la staţia de epurare. Pompa este comandată de senzori de nivel.

Pompele de vid şi de refulare, cât şi senzorii de nivel sunt instalate în staţia  de vid  cu o asigurare 100%, astfel ca în caz de avarie utilajele de rezervă să intre automat în funcţiune.

Staţia de vid funcţionează automat. Partea importantă a defecţiunilor reţelei şi a perturbaţiilor din sistem, datorită "filozofiei de  repornire" programată în calculatorul  panoului de comandă,  se soluţionează automat.

Funcţionarea sistemului, de la prima pornire până la zi, prin intermediul datelor stocate în PC şi înregistrate paralel şi pe diagrame de vacuum, se poate analiza oricând.

Aria construită a staţiei  de vid este 40-60m², construcţia poate fi complet subterană sau cu  regim S+P.

Staţia de vid poate fi proiectată cu alimentare electrică dublă, eventual şi cu un agregat diesel de rezervă. În cazul întreruperii curentului electric pe o perioadă mai mică reţeaua dispune de un volum suficient de acumulare.  În cazul întreruperii pe o perioadă mai mare de 12 ore, funcţionarea sistemului trebuie asigurată cu ajutorul generatoarelor de curent.

Avantajele sistemului vacuumat

         Sistemul de canalizare prin vacuumare, în primul rând, acolo prezintă avantaje deosebite, unde din cauza reliefului de şes  canalizarea gravitaţională se poate realiza numai cu pante foarte mici, la adâncimi mari , sub nivelul pânzei freatice şi cu mai multe trepte de pompare.

       Avantaje mai importante

·         Din punct de vedere ecologic, pe termen lung, se garantează o soluţie etanşă, sunt excluse in- şi exfiltraţiile.

·         În general cheltuielile de investiţie sunt mai avantajoase, datorită adâncimii de pozare şi diametrelor de conducte mai mici. Practic, execuţia nu necesită sprijiniri şi epuismente  costisitoare.

·         Traseul reţelei este elastic, în general se poate proiecta în spaţii verzi, înguste, astfel se elimină desfacerea şi refacerea costisitoare de îmbrăcăminţi rutiere.

●      Din cauza volumului mic de lucrări de terasamente (săpături–umpluturi) timpul de execuţie se reduce substanţial, iar   

          problemele legate de dirijarea circulaţiei devin minime.

·         Cheltuieli de exploatare mici, mai ales dacă ţinem cont de costurile de decolmatare şi de deratizare  de  la canalizările

       gravitaţionale cu pante mai mici, eliminarea ex- şi infiltraţiilor  şi a  reparaţiilor iminente ale racordărilor cu mufă.

·         Sistemul  nu permite racordări ilegale de apă pluvială sau menajeră.

·         Apa uzată  ajunge rapid  la staţia de epurare, în stare  preoxidată  cu o consistenţă adecvată, mărind  eficienţa  epurării.

·         Cu ajutorul conductelor KPE de calitate superioară, obstacolele orizontale şi verticale se pot evita fără probleme.

·         Conducta, datorită elasticităţii ei, este mai puţin expusă deteriorărilor, rezistă mai bine mişcărilor solului.

·         Execuţia de calitate superioară impusă de tehnologia KPE, poate satisface toate criteriile severe de asigurare a calităţii impuse de standardele UE.

  Supapa de vacuum ISEKI este deosebit de fiabilă în exploatare. Testele de funcţionare realizate chiar şi  în medii corosive,  de laboratoare  independente,  indică peste 250.000 cicluri de închidere-deschidere.

  Utilizarea  cu  succes a supapei,  pe cele patru  continente,  în condiţii  climatice  extreme şi  cu  ape  uzate cu  diferite

caracteristici, confirmă fiabilitatea ei. Astfel, producătorul  supapei de vacuum ISEKI acordă 5 ani garanţie integrală. 

Condiţiile de utilizare ale sistemului Iseki

Know-how-ul de dimensionare hidraulică al sistemului ISEKI, ca urmare a dezvoltărilor continue de 20 ani, cât şi experienţa exploatării sistemelor deja  realizate, face posibilă realizarea de reţele cu arii mari de acoperire şi deservirea unui număr mărit  de consumatori.

Experienţa tehnică, economică şi juridică confirmă că este foarte  important, totodată şi rentabil, realizarea obiectivului de investiţie în baza prevederilor originale Iseki care are la bază standardul european SR EN1091 din 2002. Astfel doar  un obiectiv construit, reglat şi uzinat corect poate atrage satisfacţia şi aprecierea beneficiarului, care într-un termen scurt, cu deranjamente minime şi prin economii investiţionale, devine proprietarul unui sistem modern, ecologic şi sigur în funcţionare.

      Situaţia în România

La data redactării acestei prezentări (septembrie 2008), în România, canalizarea vacuumată ISEKI „este în lucru” în patru localităţi: Comuna Pericei din Judeţul Sălaj (lucrare în plină desfăşurare), comunele Borş, Diosig şi Tileagd din Judeţul Bihor  (lucrări în fază de contractare). În alte trei comune şi un oraş proiectele sunt elaborate şi se aşteaptă finanţarea.

Concluzii

                   În concluzie, se poate afirma că sistemul de canalizare menajeră vacuumată este o tehnologie modernă, economică şi ecologică,  care se pretează perfect la canalizarea menajeră a localităţilor de şes din România.  În viitorul apropiat se aşteaptă  răspândirea rapidă a sistemului ISEKI în toată ţara.

                       Septembrie 2008

Bibliografie

*Iseki Vacuum Systems Limited (2004)   An introduction to Iseki RediVac Vacuum Technology