Le pompe KSB Sewatec contribuiscono alla bonifica del lago Ontario

29.10.2020
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La costa lunga 45 chilometri del porto di Hamilton sul lago Ontario in Canada è stata per molti secoli il cuore delle comunità circostanti. Un tempo fonte incontaminata di pesce fresco e luogo di svago per la popolazione locale, l'industrializzazione e la crescita della città di Hamilton hanno avuto un effetto negativo sulla vita del porto.
Le pompe KSB Sewatec contribuiscono alla bonifica del lago Ontario

La stazione di pompaggio contiene un pozzo bagnato circolare diviso situato all'interno di un pozzo asciutto circolare dove sono installati 12 set di pompe per la movimentazione di solidi a fossa a secco verticale KSB Sewatec K700-950 G1 VGW. (Fonte immagine: Reimar Construction)

Entro la metà del ventesimo secolo, decenni di sedimenti tossici, deflusso delle acque piovane, perdita di habitat, deterioramento della qualità dell'acqua e altri fattori avevano causato gravi danni all'ecosistema di Hamilton Harbour.

Nel 1987, la International Joint Commission (IJC) - l'organizzazione che supervisiona l'accordo sulla qualità dell'acqua dei Grandi Laghi Canada-Stati Uniti - ha identificato il porto di Hamilton, di 500 km quadrati, come una delle 43 aree di preoccupazione (AOC). Essere in un elenco di luoghi in cui il degrado ambientale ha seriamente compromesso l'uso e la salute ambientale dei Grandi Laghi è stato un campanello d'allarme per la città. Negli ultimi anni sono stati implementati importanti programmi di ingegneria ambientale, il più grande dei quali è il programma multifase Clean Harbor.

Progetto di trattamento delle acque reflue

Nel 2008, la città ha completato il rapporto di studio ambientale dell'area di servizio dell'impianto di trattamento delle acque reflue (WWTP) di Woodward Avenue per determinare un piano per l'ammodernamento dell'impianto. Questo investimento consigliato per gestire i flussi di clima umido, fornire capacità di trattamento e soddisfare gli obiettivi di trattamento definiti dall'Hamilton Harbor Remedial Action Plan, dal Ministero dell'Ambiente, della Conservazione e dei Parchi e dal Federal Environmental Protection Act.

Situato vicino all'angolo sud-est del porto, è il più grande impianto di trattamento delle acque reflue nello spartiacque del porto di Hamilton e tra i più grandi dell'Ontario. Il porto contiene anche uno dei più grandi siti di sedimenti tossici sul lato canadese dei Grandi Laghi. Poiché l'impianto è la più grande fonte singola di acqua che scorre nel porto di Hamilton, la qualità di tale effluente ha un impatto diretto e potente sulla qualità dell'acqua del porto e sulla salute ambientale. Il progetto di aggiornamento Woodward è un processo multi-fase e pluriennale che include una serie di sottoprogetti, ognuno dei quali ha le proprie specifiche e scadenze.

Con un costo di 340 milioni di dollari, gli aggiornamenti includono l'elevazione del processo di trattamento finale dell'impianto dal livello secondario al livello terziario (terzo). Ciò aumenta il trattamento delle acque reflue trattate dell'impianto e consentirà all'impianto di raggiungere i rigorosi limiti di scarico descritti dall'Hamilton Harbour Remedial Action Plan per fosforo, ammoniaca e solidi sospesi. Un sottoprogetto significativo è la costruzione di una nuova stazione di pompaggio delle acque reflue grezze e il controllo del sistema di raccolta per supportare le iniziative di controllo del clima umido e delle inondazioni. Disporre di una stazione di pompaggio efficace in grado di gestire i flussi correnti e proiettati è essenziale per il funzionamento del trattamento delle acque reflue e per la prevenzione degli straripamenti in porto. La costruzione dell'aggiornamento è iniziata a maggio 2017 e dovrebbe essere completata nel luglio 2021.

Stazione di pompaggio di Woodward Avenue

Ora che si avvicina ai 60 anni di età, l'impianto di trattamento delle acque reflue esistente ha una capacità media nominale di 409 milioni di litri al giorno (MLD) e una capacità nominale massima di 614 MLD. Se questa viene superata, l'acqua in eccesso, essendo un misto di rifiuti industriali e domestici e deflusso dal terreno, viene scaricata in porto. Per soddisfare i requisiti di elaborazione previsti a lungo termine, l'impianto avrà una capacità di ricezione massima di 1.700 MLD. Per soddisfare questo requisito, è stato necessario impegnarsi notevolmente nella progettazione di una stazione di pompaggio altamente efficiente contenente pompe con una comprovata esperienza nella gestione di elevati volumi di acque reflue non trattate. Dopo la debita considerazione delle varie opzioni di pompe disponibili, Maple Reinders, appaltatori per la stazione di pompaggio, insieme alla città di Hamilton hanno selezionato KSB Pumps Inc., Canada come fornitore di pompe sulla base della tecnologia e della conoscenza di KSB della stazione di pompaggio.

Il progetto della pompa esistente a Woodward Avenue è piuttosto insolito in quanto si tratta di una costruzione circolare. Chiaramente questo ha dimostrato di avere i suoi vantaggi e benefici, perché la nuova sala pompe ora in costruzione è anche circolare, contenente un pozzo bagnato circolare diviso situato all'interno di un pozzo asciutto circolare dove 12 KSB Sewatec K700-950 G1 VGW pompa di movimentazione verticale a secco i set vengono installati. La cabina delle pompe ha un'altitudine totale di 81 m sul livello del mare e, a quasi 30 m, il pozzo sotterraneo è molto più profondo del suo predecessore. Questo pozzo bagnato più grande e profondo impedisce l'allagamento del sistema e fornisce una maggiore capacità di archiviazione del sistema.

Ci sono diversi vantaggi del pozzo bagnato all'interno della configurazione del pozzo asciutto. In primo luogo, le pompe a secco, al contrario delle pompe a umido, consentono un facile accesso a tutte le parti della pompa per la manutenzione e la riparazione in loco. Quando i componenti devono essere rimossi dal pozzo asciutto, possono essere facilmente spostati in superficie. Il design del pozzo umido diviso, con sei pompe allocate su entrambi i lati, consente di togliere un lato dalla corrente per la pulizia senza che vi sia alcun impatto negativo sull'efficienza del corpo pompa.

La sfida

Poiché la sala pompe era di un design piuttosto non convenzionale, KSB ha dovuto affrontare una serie di sfide progettuali imposte alla configurazione dei supporti della pompa. La formulazione di un layout per le pompe intorno all'esterno del pozzo umido è stata la prima questione da affrontare. La risposta era diversi angoli di pressione di installazione per il raccordo / tubo di ingresso. Ciò a sua volta significava inventare montaggi peculiari della configurazione. Per questo KSB ha fornito un corpo a spirale su misura per ciascuna pompa con un piede flangiato di montaggio integrato, che consente alle pompe di essere ancorate direttamente ai blocchi di fondazione gettati sul posto, un concetto unico di KSB.

Per gestire il flusso ottimale di acque reflue attraverso l'impianto, sarebbero necessarie 10 pompe per la disponibilità a tempo pieno e altre due per le richieste di standby. Inoltre, complessivamente le pompe dovevano essere in grado di gestire fino a 23.600 l / se una dimensione del contenuto di solidi potenziale di 190 mm. La terza questione significativa da affrontare era la variazione dei flussi. Nei momenti in cui il livello degli effluenti è basso, la cavitazione deve essere evitata e quando si verificano condizioni di tempesta, è necessario tenere conto di flussi elevati. Installando quattro variatori di frequenza (VFD), tutte le pompe rispondono automaticamente al flusso in ingresso. Infine, le pompe dovevano fornire alti livelli di efficienza.

Essere in grado di gestire solidi di grandi dimensioni e controllare la velocità del flusso offre all'impianto di trattamento l'opportunità di drenare gli intercettatori per la pulizia attraverso la manipolazione e il controllo dell'intercettore. Sull'impianto esistente non è possibile abbassare il livello nel pozzo umido per controllare la velocità negli intercettori. Pertanto, quando si verificano tempeste, un afflusso extra e una maggiore velocità fanno sì che gli intercettori perdano la capacità di contenere i sedimenti accumulati e questo passa direttamente alle opere di testa creando una condizione di sovraccarico. Con il nuovo design della sala pompe, sarà possibile svuotare gli intercettori secondo necessità e rimuovere il carico di graniglia extra all'impianto.

Le pompe KSB

Tutte le pompe Sewatec montate verticalmente sono fornite con un albero di trasmissione in fibra di carbonio lungo 15 m, motore da 700 CV, tenuta meccanica divisa, gomito di aspirazione con raggio di 1050 x 750 mm e sistema di monitoraggio delle vibrazioni. I gomiti di aspirazione che riducono la finitura liscia contengono una porta di pulizia da 200 mm. I motori sono ad un livello elevato nel pozzo asciutto, quindi non possono essere influenzati dalla possibilità di allagamento dal pozzo bagnato. Sebbene la pompa sia progettata per funzionare in un ambiente asciutto, è presente una linea di lavaggio esterna con acqua pulita per la tenuta meccanica. La fornitura di una tecnologia di tenuta ridondante aggiunge un ulteriore livello di protezione che impedisce la fuoriuscita di acque reflue dalla pompa. Con una varietà di opzioni di girante e metodi di montaggio, Sewatec fornisce la risposta perfetta per il trasporto di acque reflue grezze e di mezzi più spessi come i biosolidi / fanghi.

"Questo contratto richiedeva una combinazione di elevata efficienza di pompaggio, buone prestazioni NPSH e capacità di trattare materiali solidi nelle acque reflue non schermate e nel deflusso delle tempeste", commenta Marcus Henderson, responsabile vendite regionale di KSB Pumps Canada. Ciascuna delle pompe contiene una girante con design K a flusso radiale a più palette anti-intasamento da 898 mm che offre un passaggio libero di 190 mm e ha la capacità di pompare 1968 l / sa 21 m.w.c. TDH. Il limite superiore dell'intervallo operativo normale è 26,25 m.w.c. TDH e l'estremità inferiore è 16 m.w.c. TDH.

"Le pompe Sewatec di KSB sono una scelta eccellente per questo lavoro, con un'eccellente esperienza nel fornire un servizio affidabile negli impianti di trattamento delle acque reflue in tutto il mondo", afferma Marcus Henderson. “Questa pompa installata a secco è dotata di azionamenti a frequenza variabile, motori IE4 e il sistema idraulico ottimizzato offre un'elevata efficienza, contribuendo in tal modo a ridurre il consumo di energia e minimizzare i costi operativi. Il brief richiedeva un'efficienza idraulica dell'86%, con KSB che garantisce l'86,97% alle condizioni di servizio di progetto, ma quando sono state sottoposte alle condizioni di collaudo presso lo stabilimento KSB di Halle, in Germania, le pompe hanno fornito l'89,1%, circa il 2,1% in più di efficienza rispetto a noi garantito."

Per le tenute meccaniche, KSB ha collaborato con il fornitore locale di tenute su una configurazione speciale per adattarsi all'installazione e all'albero della pompa. Le tenute meccaniche divise sono state selezionate e posizionate sopra l'alloggiamento del cuscinetto, consentendo in tal modo l'accesso e la sostituzione in loco. Il design del pozzo a secco offre il vantaggio di consentire un facile accesso sia alle guarnizioni che ai cuscinetti per la manutenzione.

Entro la primavera del 2020, la costruzione dei pozzi asciutti e umidi, compresi i blocchi di fondazione gettati in opera per le pompe, era stata completata ed erano in corso i lavori sulle aree di servizio a livello del suolo e sopra. La prima delle pompe era stata portata in posizione e ancorata ai supporti e l'installazione completa delle pompe, delle trasmissioni e degli alberi è prevista per l'inizio del 2021.

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