Karakterisering av partikkelfjerning i en mammutpumpe med u-bend

Abstract

Målet med denne oppgaven er å undersøke om en mammutpumpe med et u-bend er et realistisk alternativ for å oppnå selvrensing i spillvannsledninger i områder med lite fall og krevende grunnforhold. Til dette formålet er en testmodell blitt bygd og brukt for å kartlegge hvordan lufttilførselen virker inn på pumpens evne til å løfte vann og fjerne syntetiske partikler av polyetyleneterftalat (PET) under ulike nedsenkningsforhold og partikkelmengder. Resultatene viser at mammutpumpen er selvrensende for alle de testede partikkelmengdene, hvorav den største partikkelmengden tilsvarte omtrentlig 70% av rørtverrsnittet i u-bendet. Videre viser selvrensningsegenskapene seg å være tilnærmet uavhengig av nedsenkningsforholdet, da det er vannhastigheten som er avgjørende. Imidlertid har nedsenkningsforholdet betydning for energibruken, og resultatene viser at et nedsenkningsforhold på 0.70-0.75 gir en god utnyttelse med hensyn til både energiforbruk og pumping av forholdsvis høye vannføringer. Det er også blitt presentert en teoretisk modell for å forklare hvordan partiklene fjernes fra rørveggen og for å predikere hvilken vannføring som kreves for å fjerne partikler. Til slutt diskuteres også hvordan funnene fra denne studien kan overføres til reelle installasjoner med avløpspartikler.

The aim of this thesis is to investigate whether an airlift pump with a u-bend is a realistic option for achieving self-cleaning in sewer pipes in areas with small slopes and demanding ground conditions. For this purpose, a test model is built and used to investigate how the air supply affects the pump´s ability to lift water and remove synthetic particles of polyethylene terephthalate (PET) under different submergence ratios and particle amounts. The results shows that the airlift pump is self-cleaning for all the tested particle amounts, of which the largest particle amount corresponded to approximately 70% of the cross-sectional area in the u-bend. Furthermore, the self-cleaning properties turn out to be almost independent of the submergence ratio, as it is the water velocity that is decisive. However, the submergence ratio is important for energy consumption, and the results show that a submergence ratio of 0.70-0.75 provides good utilization with regards to both energy consumption and pumping of relatively high water flows. It has also been presented a theoretical model to explain how particles are removed from the pipe wall and to predict the necessary water flow to remove particles. At last, it is discussed how the findings from this study could be transferred to actual installations with sewage particles.