Stan techniczny oraz zadania eksploatacji i modernizacji sieci kanalizacyjnych.pdf

Proekologia.pl: Strona do druku

Strona 1

Stan techniczny oraz zadania eksploatacji i modernizacji sieci kanalizacyjnych

Zajefajna Bejbe, czwartek 23.10.2008

Stan techniczny oraz zadania eksploatacji i modernizacji sieci kanalizacyjnych

Dla transportu ścieków powstających w wyniku zuŜycia wody, z wykorzystaniem sieci przewodów, stosowane są róŜne rodzaje sieci kanalizacyjnych: grawitacyjna

(klasyczna i małośrednicowa, słuŜąca do odprowadzenia wyłącznie wód nadosadowych), o przepływie wymuszonym (ciśnieniowa i podciśnieniowa) oraz mieszana

(grawitacyjno-ciśnieniowa, inaczej podciśnieniowa). Wymienione sieci kanalizacyjne mogą być stosowane alternatywnie, bowiem ich rozwiązania się róŜnią. RóŜnice wynikają

nie tylko ze sposobu transportu ścieków, ale równieŜ dotyczą elementów i uzbrojenia wchodzącego w skład tych sieci.

Stosowane rodzaje sieci kanalizacyjnych, przeznaczone do odprowadzenia wód zuŜytych, posiadają wady i zalety1, które powinny wpływać na wybór rozwiązania przy budowie

nowych układów. KaŜda sieć kanalizacyjna musi spełniać określone wymagania. Wynikają one z zadań i specyfiki rodzaju kanalizacji, zaleŜą od warunków pracy danej sieci oraz od

powszechności zastosowań. Do wymagań wynikających z zadań sieci naleŜy zaliczyć moŜliwość podłączenia się do niej w sposób nieskrępowany, czyli dostępność sieci dla

uŜytkowników, oraz zapewnienie zdolności przepustowych, gwarantujących odprowadzenie powstających ścieków.

Uzyskanie zapewnienia wymaganych zdolności przepustowych kanałów jest nie tylko wynikiem właściwego zwymiarowania przekrojów, ale równieŜ odpowiedniej

eksploatacji sieci. Dla ułatwienia spełnienia zadań stawianych sieciom, zasadne jest, aby były one budowane w pasach ulic, względnie na innych terenach naleŜących

do państwa lub gminy.

Najczęściej stosowanym rozwiązaniem sieci kanalizacyjnych dla odprowadzania wód zuŜytych jest kanalizacja grawitacyjna. Projektuje się ją tak, aby w kanałach

nieprzelazowych istniało wypełnienie 60% wysokości przy przepływie maksymalnym, a dla kanałów przełazowych - całkowita przepustowość zapewniała transport o 50% większy od

maksymalnego przepływu obliczeniowego2. Prędkość przepływu powinna zapewniać samooczyszczanie kanałów. Minimalna średnica kanałów kanalizacji ściekowej zewnętrznej

wynosi 200 mm. W praktyce powszechnie przyjmuje się, Ŝe pręcikości samooczyszczające będą zachowane, gdy zapewni się kanałom spadek równy odwrotności średnicy

wyraŜonej w milimetrach. Poprawniejsze moŜliwości oceny warunków samooczyszczania kanałów daje analiza krytycznych napręŜeń stycznych na powierzchni

zwilŜonej kanału. Spełnienie warunków samooczyszczania kanałów sieci kanalizacyjnych o przepływie grawitacyjnym w warunkach wypełnień mniejszych niŜ połowa średnicy

wymaga zwiększenia spadków kanałów. Wymóg ten jest często przeciwstawny do uwarunkowań topograficzno-przestrzennych. Konieczność stosowania zwiększonych spadków

powoduje szybkie przegłębianie sieci, często poniŜej zagłębień racjonalnych. Budowa sieci na większych głębokościach staje się kosztowna i uciąŜliwa. Często moŜe być nawet

nierealna. Złagodzenie problemu przegłębiania sieci kanalizacji grawitacyjnej jest moŜliwe dzięki budowie lokalnych lub strefowych przepompowni ścieków bądź teŜ poprzez

świadome zmniejszanie spadków kanałów, przy załoŜeniu systematycznego czyszczenia lub płukania sieci.

Budowa przepompowni ścieków była w przeszłości traktowana jako zło konieczne. RównieŜ dzisiaj występują wśród inwestorów nieuzasadnione obawy związane z ich

stosowaniem. Dostępne obecnie rozwiązania, zwłaszcza małych przepompowni, eliminują uciąŜliwości budowy i eksploatacji przepompowni klasycznych4. Stąd, projektując sieć

kanalizacyjną o przepływie grawitacyjnym, powinno się dąŜyć do jej wypłycania juŜ na odcinkach kanałów bocznych, przez stosowanie małych prefabrykowanych przepompowni

ścieków.

Systematyczne czyszczenie

Zachowanie warunków samooczyszczania w większości kanałów sieci grawitacyjnych, obsługujących małe osiedla domków jednorodzinnych i obszary zabudowy wiejskiej, jest

niemoŜliwe. Zatem budując tę sieć, konieczne będzie systematyczne czyszczenie lub płukanie, nawet przy zachowaniu tzw. minimalnych spadków (dla średnicy 200 mm - 5 ).

Uświadomienie tego faktu jest waŜne z tego względu, Ŝe o zastosowanym sposobie czyszczenia kanałów decyduje system, wielkość kanalizacji, a takŜe materiał rur.

Nie zawsze mogą być stosowane znane sposoby czyszczenia lub płukania sieci. Na przykład płukanie sieci kanalizacyjnej wodą w połączeniu z małą oczyszczalnią ścieków moŜe

doprowadzić do przeciąŜeń hydraulicznych obiektów, a zbytnie rozcieńczenie ścieków - do zachwiania procesów biologicznych w reaktorach. Problem wytrącania się i zalegania

osadów ściekowych w kanałach grawitacyjnych moŜna łagodzić przez dodawanie do ścieków biopreparatów. Rozkładają one część zanieczyszczeń stałych. Doświadczenia

prowadzone w tym zakresie przynoszą interesujące rezultaty.

Sieć kanalizacyjna małośrednicowa o przepływie grawitacyjnym jest atrakcyjną alternatywą do wywoŜenia ścieków w sytuacji, gdy nie ma moŜliwości rozsączania

ścieków po osadniku, a budowa klasycznej sieci grawitacyjnej jest nieopłacalna. Stosując sieć kanalizacyjną małośrednicowa, zapewniamy stały odpływ wód nadosadowych.

W tym celu wystarczy wybudować sieć z rur o średnicach znacznie mniejszych niŜ w sieci grawitacyjnej klasycznej, bo o minimalnej średnicy 90 mm i ze znacznie mniejszymi

spadkami (min. 1,5-2). Osady ściekowe wywoŜone są tak jak w przypadku kanalizacji lokalnej, raz na 6-12 miesięcy. Wadą tego rozwiązania jest konieczność budowy osadników na

posesjach oraz wywóz osadów taborem asenizacyjnym6. OpróŜnianie osadników kojarzy się mieszkańcom z przykrymi zapachami i znacznym kosztem. Ale to, co dzisiaj jest

powszechną praktyką, nie musi być standardem. Czynność opróŜniania osadników moŜe być hermetyzowana. Ponadto, przy dobrze rozwiązanych osadnikach, jeden kurs wozu

asenizacyjnego o pojemności 10 m 3 moŜe obsłuŜyć 3-4 posesje. Inną korzyścią z zastosowania kanalizacji małośrednicowej jest moŜliwość uproszczenia technologii oczyszczania

ścieków. W tym przypadku niepotrzebna jest część mechaniczna i ciąg osadowy. NaleŜy natomiast zapewnić wywóz osadów do innej oczyszczalni ścieków, posiadającej pełną

technologię.

W Polsce do tej pory obszar zastosowań sieci kanalizacyjnych o przepływie wymuszonym jest niewielki. Małe zainteresowanie tym typem kanalizacji jest wynikiem obawy

przed czymś nowym, nieznanym. Innym problemem jest brak jednoznacznych zasad i wytycznych projektowania tego rodzaju sieci kanalizacyjnych. TakŜe słuŜby eksploatacyjne nie

mają doświadczeń i wypracowanych metod kontroli i obsługi.

Inwestorzy często opatrznie interpretują pojęcie kanalizacji ciśnieniowej. Bywa, Ŝe pojedyncza przepompowania z rurociągiem tłocznym nazywana jest kanalizacją

ciśnieniową. Oczywiście, w przypadku zastosowania przepompowni w układzie grawitacyjnej sieci kanalizacyjnej, przepływ w rurociągu tłocznym z przepompowni jest wymuszony.

Jednak taki układ to w dalszym ciągu kanalizacja klasyczna, tyle Ŝe z przepompownią ścieków. Kanalizacja ciśnieniowa lub podciśnieniowa to takie rozwiązania, w których w całej

sieci zbiorczej przepływy są wymuszone. JeŜeli w części jednostki występuje sieć o przepływie grawitacyjnym, a w części o wymuszonym, wtedy mamy do czynienia z

kanalizacją mieszaną. To rozgraniczenie ma istotne znaczenie w projektowaniu, budowie i eksploatacji sieci kanalizacyjnej.

Na świecie znane są i stosowane róŜne rozwiązania sieci kanalizacyjnych o przepływie wymuszonym. Sposób rozwiązania ma wpływ na dobór urządzeń, warunki

pracy i eksploatacji. Średnice przewodów sieci kanalizacyjnych ciśnieniowych naleŜy dobierać biorąc pod uwagę prawdopodobieństwo jednoczesnej pracy przydomowych

przepompowni ścieków. Ponadto powinny być tak dobrane, aby w zaleŜności od stopnia rozdrobnienia zanieczyszczeń stałych znajdujących się w ściekach, przynajmniej raz na

dobę przepływ odbywał się z prędkością 0,6-0,8 m/s. W przeciwnym wypadku naleŜy przewidzieć moŜliwość przedmuchiwania sieci z wykorzystaniem stacjonarnych lub

przewoźnych urządzeń. Przewody w profilu podłuŜnym mogą być układane ze zmiennym spadkiem, tzn. zgodnym lub przeciwnym do kierunku przepływających ścieków. W

miejscach, gdzie następuje zmiana spadku ze wznoszącego się na opadający, naleŜy montować zawory odpowietrzające lub odpowietrzająco-napowietrzające. JeŜeli

przewód zmienia nachylenie z opadającego na wznoszące się, to w tych złamaniach trzeba stosować napowietrzanie ścieków i stworzyć moŜliwość odwodnienia przewodów.

Co z przepływem dwufazowym?

W sieci kanalizacyjnej podciśnieniowej ze zbiornikami próŜniowymi przewody dobiera się z uwzględnieniem przepływu dwufazowego, tj. ścieków i powietrza, a ściślej emulsji

http://www.proekologia.pl/print.php?plugin:content.10731

2010-03-15 21:45

Proekologia.pl: Strona do druku

Strona 2

W sieci kanalizacyjnej podciśnieniowej ze zbiornikami próŜniowymi przewody dobiera się z uwzględnieniem przepływu dwufazowego, tj. ścieków i powietrza, a ściślej emulsji

ściekowo-powietrznej. Powietrze dopływa do sieci wraz z ściekami przez zawory opróŜniające, montowane w studzienkach zaworowych. Aby nie dopuścić do swobodnego

przepływu powietrza w sieci przewodów, wzdłuŜ poszczególnych ciągów przewodów naleŜy przewidzieć zamknięcia wodne. Zalecana minimalna średnica przewodów sieci

kanalizacji podciśnieniowej wynosi 100 mm. W pompowni próŜniowo- tłocznej trzeba umieścić dwa zbiorniki próŜniowe: główny i zapasowy, W Polsce budowana i eksploatowana

jest równieŜ sieć kanalizacjna podciśnieniowa, działająca na zasadzie układu lewarowego8.

Z punktu widzenia wykonawstwa, budowa obu rodzajów kanalizacji o przepływie wymuszonym nie wywołuje problemów. Realizacja sieci i obiektów jest znacznie

łatwiejsza i tańsza w porównaniu z siecią kanalizacyjną o przepływie grawitacyjnym. Kłopotliwa moŜe być jedynie budowa przepompowni próŜniowo-tłocznej w kanalizacji

podciśnieniowej. Kontrowersje związane z budową kanalizacji o przepływie wymuszonym występują na płaszczyźnie: -kosztów inwestycji, partycypacji mieszkańców w kosztach

budowy i eksploatacji, metod projektowania, spełnienia warunków niezawodnej pracy oraz zasad i metod eksploatacji.

O wyborze sieci kanalizacyjnej dla danej aglomeracji powinny decydować przedewszystkim koszty inwestycyjne. To kryterium w warunkach zachodnich w wielu

przypadkach przesądza o budowie -w miejsce kanalizacji o przepływie grawitacyjnym - sieci kanalizacyjnych ciśnieniowych lub podciśnieniowych. W Polsce, dla porównywalnych

warunków urbanistycznych, koszty inwestycyjne kształtują się inaczej. Na Zachodzie budowa sieci o przepływie wymuszonym jest tańsza nawet o 40% od kanalizacji grawitacyjnej.

W Polsce koszty budowy kanalizacji grawitacyjnej i o wymuszonym przepływie są podobne. Wynika to z innych relacji cen między kosztami urządzeń a wykonawstwa sieci

w państwach Europy Zachodniej i w Polsce. Z tym wiąŜe się równieŜ problem partycypacji mieszkańców w budowie i eksploatacji sieci. Stosując kanalizację o przepływie

wymuszonym, największe oszczędności daje budowa sieci zbierającej ścieki. Natomiast najdroŜszymi elementami są przepompownie i studzienki zaworowe, instalowane między

kanalizacją wewnętrzną i siecią zewnętrzną, a lokalizowane na posesjach. Fakt ten powoduje kontrowersje, kto powinien ponosić koszty zakupu i eksploatacji tych urządzeń. Innym

problemem jest organizacja słuŜb eksploatacyjnych. Często mylnie interpretuje się stwierdzenie, Ŝe urządzenia zbiornikowo-tłoczne i studzienki zaworowe są

urządzeniami „bezobsługowymi". Oznacza to tylko tyle, Ŝe nie wymagają zapewnienia stałej obsługi. Natomiast muszą być monitorowane, okresowo kontrolowane i

konserwowane. W przypadku kanalizacji ciśnieniowej, podnoszone przez mieszkańców obawy związane z kosztami energii za pompowanie ścieków są nieuzasadnione. Natomiast

pomija się (lub zapomina) w kalkulacjach dotyczących eksploatacji koszty przeglądów i konserwacji pomp, które są wielokrotnie wyŜsze od kosztów wynikających z tytułu zuŜycia

energii. Decydując się na zastosowanie kanalizacji o przepływie wymuszonym, problemy te powinny być zawczasu rozstrzygnięte.

Działanie kanalizacji o przepływie wymuszonym, z uwagi na występujące urządzenia i konieczność dostarczenia energii dla wymuszenia przepływu, jest zaleŜne od

niezawodności tych elementów. W kanalizacji o przepływie grawitacyjnym taka zaleŜność nie występuje. Dzisiejsze rozwiązania techniczne urządzeń stosowanych na sieciach

kanalizacji o przepływie wymuszonym niemal w całości eliminują moŜliwe przerwy w odbiorze ścieków. Problemem natomiast moŜe być zasilanie w energię elektryczną.

Większość wsi w Polsce posiada tzw. jednostronne zasilanie w energię elektryczną. Stąd w okresach wyłączeń prądu następuje przerwa w pracy sieci. W związku z tym, w

kanalizacji ciśnieniowej powinno się projektować odpowiednią objętość rezerwową dla gromadzenia ścieków w zbiornikach urządzeń zbiornikowo- tłocznych. NaleŜy równieŜ

odpowiednio rozwiązać sterowanie włączaniem pomp, aby po dłuŜszej przerwie w dostawie prądu nie włączyły się wszystkie pompy. O ile pobierana moc przez

kilkanaście pomp jest pomijalnie mała, to w przypadku włączenia się kilkudziesięciu pomp moŜe to spowodować zakłócenia w sieci energetycznej. W kanalizacji podciśnieniowej

przepompownie próŜniowo-tłoczne muszą mieć zapewnione drugie niezaleŜne źródło energii. MoŜe to być drugostronne zasilanie zawodowe lub agregat prądotwórczy.

Ścieki opadowe

Dla odprowadzenia ścieków opadowych z obszarów zurbanizowanych stosowane są sieci kanalizacyjne ogólnospławne lub deszczowe. Sieć deszczowa stanowi z reguły element

sieci rozdzielczej lub półrozdzielczej. Poglądy dotyczące zakresu zastosowań systemów sieci grawitacyjnych kształtowały się blisko 100 lat temu. Od tego czasu wiele czynników

przemawiających za danym rozwiązaniem uległo zmianie. Jednym z załoŜeń przyjmowanych w przeszłości było to, Ŝe ścieki opadowe są czyste i mogą być odprowadzane do

odbiornika bez oczyszczania. Konsekwencją tego załoŜenia było stosowanie w kanalizacji ogólnospławnej przelewów burzowych, z których rozcieńczone ścieki „czystymi wodami

deszczowymi" trafiały do odbiornika. Prowadzone w kraju badania nad zanieczyszczeniem ścieków opadowych wykazały, Ŝe chwilowe wskaźniki zanieczyszczeń ścieków

opadowych wielokrotnie przekraczają podobne wskaźniki dla ścieków bytowo-gospodarczych. Przy stosowaniu sieci kanalizacyjnej półrozdzielczej zakładano, Ŝe

najbardziej zanieczyszczone są ścieki opadowe w pierwszej fali przepływu, które naleŜy skierować do kanalizacji ściekowej poprzez separatory. Prowadzone badania nie

potwierdziły tego załoŜenia.

Obecnie w Polsce system ogólnospławny jest rzadko stosowany. Praktycznie utrzymywane i eksploatowane są jedynie istniejące sieci tam, gdzie przebudowa systemu jest

niemoŜliwa lub nieracjonalna. Powodem odejścia od budowy systemów ogólnospławnych są duŜe wahania przepływu ścieków i stęŜeń zanieczyszczeń, w naturalny sposób

wynikające z okresowego charakteru opadów atmosferycznych. Wahania te powodują zakłócenia w prawidłowej pracy oczyszczalni ścieków, zwłaszcza w jej części biologicznej.

System półrozdzielczy jest najmniej rozpowszechnionym w Polsce. Jego budowa moŜe być rozwaŜana w szczególnych sytuacjach w duŜych systemach. Systemu pół-

rozdzielczego nie naleŜy stosować w małych miastach, z tych samych powodów, co systemu ogólnospławnego.

W ostatnim czasie wyraźnie zmieniły się wymagania, cele, zasady i sposoby odprowadzania wód opadowych z terenów osiedli mieszkaniowych. Przede wszystkim ścieki opadowe

przed odprowadzeniem do odbiornika muszą być podczyszczane. Dla racjonalnego rozwiązania urządzeń podczyszczających ścieki deszczowe, jeŜeli jest to tylko moŜliwe, spływ

wód opadowych powinien być w odpowiedni sposób opóźniany lub dławiony.

W przeszłości projektowało się odprowadzenie wszystkich wód opadowych, w moŜliwie krótkim czasie, do wód powierzchniowych. Obecnie celem racjonalnie prowadzonej

gospodarki wodnej powinno być maksymalne zatrzymanie, zretencjonowanie tych wód w zlewni przez ich bezpośrednie rozsączanie w gruncie lub odprowadzenie czystych wód

opadowych do przygotowanych zagłębień terenowych na terenie zlewni9.

Literatura

1. Niedzielski W.: Uwarunkowania budowy i eksploatacji kanalizacji wiejskich. Materiały Konferencyjne. Wisła 6-8 września 1999 r. Wydawca Abrys Poznań.

2. Błaszczyk P. i inni: Zasady planowania i projektowania systemów kanalizacyjnych w aglomeracjach miejskoprzemysłowych i duŜych miastach. IKS, Warszawa 1983 r.

3. Yao K. M.: Sewer Linę Design Based on Critical Shear Stress. Journal ofthe Enuironmen-talEng. Div. Proceedings ofASCE. Vol. 100, No 2, 1974 r.

4. Błaszczyk W., Blaszczyk P., Stamatello H.: Kanalizacja T.l Warszawa, Arkady 1983 r.

5. Praca zbiorowa: Wodociągi i kanalizacja w Polsce - tradycja i współczesność. Polska Fundacja Ochrony Zasobów Wodnych. Poznań-Bydgoszcz 2002 r.

6. BłaŜejewski R.: Grawitacyjna kanalizacja małośrednicowa. ABRYS sp. z o.o. Materiały konferencyjne. Poznań 1998 r.

7. GrabarczykC, Kanclerz A., MądrzyckaB.: Hydrauliczne warunki przepływu w przewodach sieci kanalizacji podciśnieniowej. Materiały Konferencyjne. Wisła 6-8 września 1999 r.

Wydawca Abrys Poznań.

8. Olszewski W.: Dośioiadczenia w projektowaniu i eksploatacji kanalizacji podciśnieniowej. ABRYSsp.zo.o. Materiały konferencyjne. Poznań 1999 r.

9. Geiger W., Herbert D.: Noive sposoby odprowadzania wód deszczowych. Poradnik. Oficyna wydawnicza Projprzem EKO. Bydgoszcz 1999 r.

Wodociągi Kanalizacja

Ta publikacja pochodzi ze strony Proekologia.pl

( http://www.proekologia.pl/e107_plugins/content/content.php?content.10731 )

Drukuj stronę

http://www.proekologia.pl/print.php?plugin:content.10731

2010-03-15 21:45