การคำนวณขนาดของปั๊มน้ำเสีย
หลักการคำนวณขนาดและความสามารถของปั๊มน้ำเสีย เพื่อให้สามารถระบายน้ำเสียได้เพียงพอ ลดความเสี่ยงการล้นของบ่อพัก และป้องกันการทำงานหนักเกินไปของปั๊มวัตถุประสงค์ของการคำนวณ
• เลือกขนาดปั๊มน้ำเสียให้เหมาะสมกับปริมาณน้ำเสียที่เกิดขึ้น
• ป้องกันน้ำเสียล้นบ่อพัก
• ป้องกันปั๊มทำงานหนักเกินไป
• เพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของระบบระบายน้ำเสีย
ส่วนประกอบของระบบ
- Submersible Sewage Pump (ปั๊มน้ำเสียแบบจุ่ม)
- Power Cable (สายไฟ)
- Lifting Chain (โซ่ยกปั๊ม)
- Float Switch / Level Controller (ลูกลอยควบคุมระดับน้ำ)
- Rising Main (ท่อส่งน้ำเสีย)
- Discharge Check Valve (เช็ควาล์ว)
- Isolation Valve (วาล์วปิด–เปิด)
- Suction / Wet Well (บ่อพักน้ำเสีย)
- Discharge pipe (ท่อออก)
- Base plate (ฐานติดตั้งปั๊ม)
หลักการคำนวณ
การเลือกปั๊มน้ำเสียต้องพิจารณา
- ปริมาณน้ำเสียที่เกิดขึ้น
- ความสูงในการสูบ
- ระยะทางเดินท่อ
- จำนวนปั๊มที่ใช้งาน
- การมีปั๊มสำรอง
หากเลือกปั๊มเล็กเกินไป
- น้ำเสียจะล้นบ่อ
- ปั๊มทำงานต่อเนื่อง
- อายุการใช้งานลดลง
หากเลือกใหญ่เกินไป
- สิ้นเปลืองพลังงาน
- ปั๊มเปิด–ปิดบ่อย (Short Cycling)
- ค่าบำรุงรักษาสูงขึ้น
ข้อมูลสำคัญ ที่ใช้ในการออกแบบ
ข้อมูลสำคัญ ได้แก่
- จำนวนผู้ใช้งาน
- ปริมาณการใช้น้ำต่อคนต่อวัน
- ค่าปัจจัยน้ำเสีย (Sewage Return Factor)
- ค่า Peak Flow Factor
- ระยะเวลาการทำงานของปั๊ม
- ความสูงในการสูบ
- ขนาดและความยาวของท่อ
- จำนวนปั๊ม (Duty / Standby)
แนะนำให้ถือว่าประมาณ 80–85% ของปริมาณน้ำใช้น้ำประปา จะกลายเป็นน้ำเสีย
การคำนวณอัตราการไหล
ขั้นที่ 1 : ปริมาณน้ำเสียเฉลี่ย
สูตร Q_{avg} =
Population* Water Consumption* Return Factor * 24 * 60
โดย
- Population = จำนวนผู้ใช้งาน
- Water Consumption = การใช้น้ำต่อคนต่อวัน
- Return Factor = สัดส่วนที่กลายเป็นน้ำเสีย (ประมาณ 0.8–0.85)
ขั้นที่ 2 : หา Peak Flow
Q_{peak} = Q_{avg} * Peak Factor
Peak Factor ใช้เผื่อช่วงเวลาที่มีการใช้น้ำพร้อมกันจำนวนมาก
ขั้นที่ 3 : คำนวณอัตราการไหลของปั๊ม
หากมีปั๊มหลายตัว
Q_{pump} = Q_{peak} * จำนวนปั๊มที่ทำงาน
เช่น ระบบ Duty + Standby จะมีเพียงปั๊มตัวเดียวทำงานในภาวะปกติ
การคำนวณ Total Dynamic Head (TDH)
สูตร TDH = H_{static} + H_f + H_m
โดย
- Static Head = ความสูงต่างระดับ
- Friction Loss = การสูญเสียในท่อ
- Minor Loss = การสูญเสียจากอุปกรณ์ เช่น ข้องอ วาล์ว และเช็ควาล์ว
ตัวอย่าง
- Static Head = 6 m
- Friction Loss = 2 m
- Minor Loss = 1.8 m
ดังนั้น TDH = 6 + 2 + 1.8 = 9.8
เผื่อความปลอดภัยประมาณ 20% เลือกใช้ TDH ≈ 12 เมตร
ตัวอย่างการคำนวณ
กำหนดว่า
- ประชากร = 1,000 คน
- ใช้น้ำ = 150 ลิตร/คน/วัน
- Return Factor = 0.85
- Peak Factor = 2.5
- ปั๊มทำงาน 2 ชั่วโมง/วัน
- ใช้ระบบ 2 Duty + 1 Standby
ผลลัพธ์ที่ได้
- Average Flow ≈ 1.25 L/s
- Peak Flow ≈ 3.13 L/s
- Pump Flow ≈ 40 m³/h
การตรวจสอบขนาดบ่อพัก
บ่อพักน้ำเสียต้องมีปริมาตรเพียงพอ เพื่อ
- ลดการเปิด ปิดของปั๊มบ่อยเกินไป
- ป้องกันน้ำล้น
- ลดการสึกหรอของมอเตอร์
โดยทั่วไป Cycle Time ควรอยู่ประมาณ 15–20 นาที เพื่อให้ปั๊มทำงานแต่ละครั้งมีระยะเวลาที่เหมาะสม
การคำนวณกำลังของปั๊ม
สูตร P = rho gQH
โดย
- ρ = ความหนาแน่นของน้ำ
- g = ความเร่งโน้มถ่วง
- Q = อัตราการไหล
- H = TDH
- η = ประสิทธิภาพของปั๊ม
กำลังที่คำนวณได้ประมาณ 3.31 kW จึงเลือก มอเตอร์ขนาด 4.0 kW (5.5 HP) เพื่อให้มีค่าความปลอดภัยและรองรับการทำงานต่อเนื่อง
เกณฑ์การเลือกปั๊ม
การเลือกควรเลือกปั๊มโดยพิจารณา
- อัตราการไหล
- TDH
- ประสิทธิภาพ
- ชนิดของใบพัด (เหมาะกับน้ำเสีย)
- ความสามารถในการผ่านของแข็ง
- วัสดุของตัวปั๊ม
- ความสามารถในการบำรุงรักษา
- มีปั๊มสำรอง (Duty + Standby)
ประเภทของปั๊มน้ำเสีย
ตัวอย่างปั๊มชนิดต่าง เช่น- Submersible Non-Clog Pump
- Submersible Grinder Pump
- Submersible Cutter Pump
- Vortex Sewage Pump
- Channel Impeller Pump
ปั๊มแต่ละชนิดเหมาะกับลักษณะน้ำเสียและปริมาณของแข็งแตกต่างกัน
ข้อควรพิจารณาในการติดตั้งควรจะมีระบบป้องกัน
- ติดตั้งลูกลอยควบคุมระดับน้ำ
- มีเช็ควาล์วป้องกันน้ำไหลย้อน
- ติดตั้งวาล์วปิด–เปิดเพื่อสะดวกต่อการซ่อม
- มีรางนำ (Guide Rail) และโซ่ยกปั๊มสำหรับถอดบำรุงรักษา
- ออกแบบให้สามารถนำปั๊มขึ้นมาตรวจสอบได้ง่าย
การออกแบบ
ขั้นตอนการออกแบบ
- รวบรวมข้อมูลพื้นฐาน
- คำนวณอัตราการไหล
- คำนวณ TDH
- เลือกขนาดปั๊ม
- เลือกขนาดท่อ
- ตรวจสอบขนาดบ่อพัก
- ตรวจสอบกำลังมอเตอร์
- สรุปและเลือกอุปกรณ์
หลักการคำนวณขนาดของปั๊มจุ่ม หรือ Sewage Pump อย่างเป็นขั้นตอน เริ่มจากการประเมินปริมาณน้ำเสียจากจำนวนผู้ใช้งานและอัตราการใช้น้ำ คำนวณค่าการใหลเฉลี่ย ค่าการใหลสูงสุด ค่าการใหลที่ต้องการ จากนั้นหาค่า TDH ซึ่งรวมความสูงต่างระดับและการสูญเสียแรงดันในท่อ แล้วนำไปคำนวณกำลังของปั๊มและเลือกมอเตอร์ที่เหมาะสม พร้อมทั้งตรวจสอบขนาดบ่อพัก และเลือกชนิดของปั๊มให้สอดคล้องกับลักษณะของน้ำเสีย การออกแบบที่ถูกต้องจะช่วยให้ระบบระบายน้ำเสียทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดปัญหาน้ำล้น ประหยัดพลังงาน และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ในระบบ.
