Lietaus nuvedimo ir nuotekų sistemų poveikio aplinkai mažinimas

Medžiagos, iš kurių gaminami žemėje klojami Lietaus nuvedimo ir nuotekų sistemų elementai, neabejotinai daro poveikį aplinkai. Bet daug didesnį poveikį aplinkai turi pats lietaus nuvedimo ir nuotekų sistemų funkcionavimas, nes numatomas jų eksploatavimo laikotarpis yra ne mažesnis kaip 50 metų. Todėl svarbu suprasti, kokią įtaką esamos sistemos turi aplinkai, nes be didėjančių baudų už taršą, kurios yra skiriamos nustatytų reikalavimų neatitinkančioms bendrovėms ir vandens tiekimo bei tvarkymo įmonėms, esamą padėtį gali padėti pagerinti tik šių aspektų suvokimas.

Visos medžiagos turi tam tikros įtakos aplinkai, o lietaus nuvedimo ir kanalizacijos sistemų poveikis aplinkai yra sudėtingas įvairių veiksnių derinys. Kalbame apie tokį poveikį, kurį lemia žaliavų išgavimo ir perdirbimo procesai, sistemos elementų gamyba, jų transportavimas ir montavimas, veikiančios sistemos eksploatavimas, taip pat atliekų apdorojimas ir perdirbimas užbaigus eksploatavimą. Visi šie veiksniai nuo eksploatavimo pradžios iki pabaigos kartu sudaro vadinamąjį „ekologinį pėdsaką“, t. y. visos inžinerinės sistemos, kurią sudaro vamzdžiai, jungiamosios detalės ir šuliniai, poveikį aplinkai.

Išlaidos plastikinių sistemų, kurios žemėje atlieka tokias pačias funkcijas kaip ir standūs vamzdžiai, montavimui ir eksploatavimui būna mažiausios.

Jų svoris sudaro vos apie 7 % betono vamzdžių ir 14 % molinių vamzdžių svorio. Todėl jų transportavimas ir perkėlimas statybvietėje yra daug paprastesnis, nes tam rečiau būtina sunkioji technika.

Plastikinių vamzdžių savybės žemėje skiriasi nuo standžiųjų medžiagų. Standžiosios medžiagos išsiskiria atsparumu deformacijai, o plastikiniai vamzdžiai yra lankstūs. Jie deformuojasi, bet neįtrūksta veikiant apkrovai.

Plastikinių sistemų paviršius yra daug glotnesnis, todėl hidrauliniu požiūriu jos tinkamesnės. Tai savo ruožtu lemia mažesnes siurbimo sąnaudas, mažesnį nuosėdų kiekį ir rečiau pasitaikančius užsikimšimus, todėl ne taip dažnai reikia atlikti valymo darbus ar naudoti aukšto slėgio plovimo įrenginius.

Lietaus nuvedimo ir kanalizacijos sistemos ne tik transportuoja lietaus vandenį ar nuotekas, bet taip pat funkcionuoja kaip svarbus užkardas nuo taršos ir grėsmės visuomenės sveikatai. Daugelyje šalių kyla sunkumų dėl kanalizacijos infrastruktūros senėjimo, o korozijos paveikti požeminiai vamzdžiai kelia rimtą grėsmę aplinkai. Didžiausią problemą gali sukelti vamzdžių ir požeminių kamerų (įskaitant šulinius) nesandarumas ir įtrūkimai.

2003 m. Vokietijoje, Švedijoje ir Danijoje visos šalies mastu vykdytuose tyrimuose buvo lyginamas lanksčiųjų sistemų (plastikinių vamzdžių) ir sistemų iš standžiųjų vamzdžių (daugiausiai iš betono ir molio) avaringumas.

Buvo naudojami ne senesni nei 30 metų vamzdžiai. Tačiau, plastikinės sistemos per šį laikotarpį tik pradėjo populiarėti, todėl tiriamų plastikinių sistemų vidutinis amžius buvo mažesnis nei standžiųjų.

Dėl savo masto ir metodikos šio tyrimo rezultatams verta skirti daugiau dėmesio. Specialistams tai yra labai įdomus žinių šaltinis, nors taikant šiuos rezultatus patartina atsižvelgti ir į ekspertų nuomonę.

Tyrimas atskleidė įdomių dalykų dėl gedimų tipo ir dažnumo. Pagrindinė išvada yra ta, kad „sistemoms iš plastiko būdingas daug mažesnis gedimų skaičius“. Tyrimas taip pat parodė, kad ir plastikiniuose vamzdžiuose, ir sistemose iš standžiųjų medžiagų buvo septynis kartus daugiau gedimų, sukeliančių eksfiltraciją, nei tų, kurie sukelia infiltraciją. Maždaug pusė gedimų atsirado dėl netinkamai įrengtų ir atsilaisvinusių vamzdžių sujungimų, o kitus sukėlė įtrūkimai ar tarpai tarp sistemos elementų, jų paviršiniai pažeidimai, užsikimšimai bei deformacijos.

Tyrimas taip pat parodė, kad pagrindinė gedimų priežastis buvo montavimo klaidos ir nepakankama priežiūra. Šis vertingas pastebėjimas leidžia daryti išvadą, kad yra veiksmingas ir gana lengvai įgyvendinamas būdas pagerinti sistemų sandarumą bei taip sumažinti poveikį aplinkai. Tai yra labai svarbu, nes ypač nuotekų vamzdynuose (įskaitant technologinių ir pramoninių procesų nuotekas) gali atsirasti pavojingų cheminių medžiagų, kurių netgi nedidelis nuotėkis gali turėti rimtų pasekmių. Prie pavojingų teršalų nuotekose taip pat priskirtini gyvūnų ekskrementai ir negyvų gyvūnų audinių elementai, kurie patekę į priimančiojo vandens telkinius gali tapti mikroorganizmų, pvz., Cryptosporidium, atsiradimo priežastimi ir sukelti geriamojo vandens šaltinių užteršimą dešimtims tūkstančių žmonių.

Siekiant nustatyti sistemų techninę būklę ir susieti įvairias priežastis bei pasekmes ar nubrėžti galimus ryšius, tyrime buvo pritaikyta neraiškioji logika, kurią inžinieriai naudoja vertindami techninius objektus, ir objektų būklę modeliuojanti programinė įranga (1 pav.).

1 pav. Priežasčių ir pasekmių sąsajų grafikas taikant neraiškųjį modelį potencialiai infiltracijos ir eksfiltracijos grėsmei nustatyti lietaus nuvedimo ir kanalizacijos sistemose

Šaltinis: Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH

Buvo atlikta daugybė tyrimų siekiant palyginti iš įvairių medžiagų pagamintų požeminių sistemų įtaką aplinkai.

Nepriklausoma audituota gyvavimo ciklo analizė, atlikta ir paskelbta šių metų pradžioje Šiaurės Amerikoje, parodė, kad plastikinės sistemos (šiuo atveju PVC-U sistemos) per visą savo gyvavimo ciklą daro mažesnį poveikį aplinkai ir išsiskiria mažesniu išmetamu anglies dioksido kiekiu (vadinamuoju „anglies pėdsaku“) nei iš kitų medžiagų pagamintos sistemos. „Sustainable Solutions Corporation“ (SSC) tyrimas atliktas pagal ISO standartus ir buvo grindžiamas sistemų kaip funkcinių vienetų poveikio vertinimu per visą gyvavimo ciklą „nuo pradžios iki pabaigos“, kurio trukmė – 100 metų. Nustatyta, kad palyginti su kitų medžiagų sistemomis, sistemų iš PVC-U gamybai ir eksploatavimui reikia mažiau energijos. Be to, joms būdingas ilgesnis eksploatacijos laikas.

Buvo tiriami 4–60 colių (100–1 500 mm) skersmens vamzdžiai, naudojami geriamojo vandens tiekimui ir sanitariniam nuotekų bei lietaus vandens tvarkymui.

Tyrime nustatyti keli aspektai, kuriais PVC-U yra geresnis už įprastas medžiagas, o tą patį patvirtino visame pasaulyje atliekami gyvavimo ciklo vertinimai (angl. Life Cycle Assessment, LCA). Buvo pabrėžta, kad pagrindinė kietųjų vamzdynų įtrūkimų ir gedimų priežastis JAV yra korozija. Ją gali paspartinti nuotekos, vandens cheminė sudėtis ir pH ar kiti sistemoje esantys skysčiai bei dujos. Ją taip pat gali sukelti bakterijos, kurios metabolizuoja sieros junginius į rūgštinius cheminius junginius ir kelia ypatingą pavojų betonui, plienui ir geležiai, nes jų augančios kolonijos gali lemti vamzdžių tirpinimą ar koroziją.

Tyrimai parodė, kad iš PVC-U pagamintos sistemos išsiskiria ilgiausiu eksploatavimo laiku iš visų vamzdžių sistemų, „įskaitant klinkerio plytas, molį, betoną, stiklo pluoštą, polimerbetonį, polietileną, ketų ir plieną“. PVC-U neveikia korozija, jis neapsitraukia rūdimis, nepadidėja jo šiurkštumas, todėl pradiniai hidraulinio projektavimo parametrai yra išlaikomi visą iš jo pagamintos sistemos eksploatavimo laiką (2 pav.).

2 pav. Vandentiekio tinklo vidinė ir vietinė korozija:

priežastys ir poveikis pralaidumui

Šaltinis: „Sustainable Solutions Corporation“.

Tyrimas patvirtino, kad PVC-U vamzdžių gamybos metu neišskiriamos toksiškos medžiagos, jų taip pat nepatenka į vamzdžiais tekantį vandenį. PVC-U būdingas mažiausias išskiriamo anglies dioksido kiekis, t. y. nedidelis „anglies pėdsakas“, vamzdžių gyvavimo ciklo sąnaudos taip pat yra mažiausios dėl nedidelių montavimo, eksploatavimo ar keitimo išlaidų. Apskritai jie išsiskyrė mažiausiu energijos poreikiu per 100 metų gyvavimo ciklą, o tam įtakos taip pat turėjo gerokai mažesnės siurbimo energijos sąnaudos. Be to, PVC-U gravitacinis vamzdis, turintis mažesnį skersmenį, dažnai gali transportuoti tiek pat, kiek įprasti didesnio skersmens vamzdžiai. Tai lemia mažesnis trinties koeficientas, nes vamzdžių skersmuo nesumažėja dėl nuosėdų ar korozijos produktų kaupimosi.

LCA vertinimas, atliktas TEPPFA organizacijos prašymu, taip pat parodė, kad plastikinės lietaus nuvedimo ir nuotekų sistemos paprastai turi mažesnį poveikį aplinkai, t. y. „ekologinį pėdsaką“, nei kitų alternatyvių medžiagų sistemos (3 pav.). Šiame tyrime Flandrijos technologinių tyrimų institutas (VITO) surinko duomenis apie plastikinių vamzdžių sistemas iš bendrovių, užimančių daugiau nei 50 % Europos rinkos.

Tyrimas parodė, kad plastikinės sistemos sumažina vamzdynų poveikį aplinkai „vidutiniškai dviem trečdaliais, palyginti su kitomis medžiagomis“.

3 pav. VITO institutas įvertino kiekvienos medžiagos, iš kurios gaminami vamzdžiai, poveikį aplinkai, atsižvelgdamas į šešis skirtingus poveikio kriterijus per visą gyvavimo ciklą. (Šaltinis: TEPPFA)

Kitame TEPPFA tyrime, susijusiame su žemėje klojamomis sistemomis, buvo nagrinėjama sąveika tarp aplinkinio dirvožemio ir vamzdžių, taip pat buvo stebimos skirtingomis dirvožemio ir vandens sąlygomis sumontuotų kanalų savybės. Taip buvo nustatyti žemėje klojamų plastikinių vamzdžių apkrovos perdavimo mechanizmai. Jų pagrindu padaryta išvada, kad plastikiniai vamzdžiai, kurie buvo sėkmingai naudojami per pastaruosius 50 metų, gali būti eksploatuojami net daugiau nei 100 metų.

Tyrime nustatyta, kad plastikas sugeba atlaikyti didžiulius įtempius, o tai lemia puikias termoplastinių medžiagų savybes. Kaip ir per ankstesnius ilgalaikius žemėje klojamų plastikinių vamzdžių tyrimus, ketverių metų stebėjimo laikotarpiu nenustatyta jokių defektų ar problemų dėl stabilumo.

Organizacija TEPPFA pabrėžė, kad svarbu yra nagrinėti įvairius duomenų rinkinius, kad būtų galima prognozuoti sistemų funkcionalumą remiantis dabartinėmis vamzdžių savybėmis.

Pažymėtina, kad plastikinių vamzdžių pramonė vis dar nėra išanalizavusi visų šių vamzdžių projektavimo ir montavimo aspektų.

Tačiau aplinkosauginiai aspektai jau dabar gali būti lyginami pagal gaminių atitikties aplinkosaugos reikalavimams deklaracijas (angl. Environmental Product Declarations, EPD), kurios užtikrina vienodą gyvavimo ciklo vertinimo rezultatų pateikimo būdą ir kuriose nurodomos poveikio aplinkai kategorijos (3 pav). Šios deklaracijos padeda įvertinti plastikinių vamzdynų elementų poveikį aplinkai ir palyginti su poveikiu, kurį aplinkai daro iš alternatyvių medžiagų pagaminti elementai. Deklaracijos yra grindžiamos standartais ISO 14025 ir EN 15804. Šiuo metu „Environdec“ internetinėje duomenų bazėje yra virš 700 EPD deklaracijų, kurias įmonės iš 36 šalių parengė įvairių kategorijų produktams. Tai yra labai svarbus žingsnis siekiant suvienodinto požiūrio į skirtingų produktų aplinkosauginių parametrų lyginimą.

Aplankikite, pvz. šį puslapį su EPD deklaracijomis.

Šaltiniai:

• „S&P Consult GmbH“: Europos vamzdynų eksploatavimo ir komunalinėse nuotekų sistemose naudojamų medžiagų tyrimas, ypač atsižvelgiant į poveikį aplinkai eksploatavimo metu.
• „Sustainable Solutions Corporation“: PVC vamzdžių vandentiekio ir nuotekų sistemose gyvavimo ciklo analizė ir lyginamoji vamzdžių medžiagų tvarkymo galimybių analizė.
• TEPPFA: Lyginamieji LCA tyrimai.
• Environdec.com: „The International EPD System“.

Standartai

EN ISO 14025:2010

Aplinkosauginiai ženklai ir aplinkosauginės deklaracijos. III tipo aplinkosauginės deklaracijos. Principai ir procedūros

EN 15804+A1:2014-04

Statinių tvermė. Ekologinės gaminių deklaracijos. Pagrindinės taisyklės, taikomos statybinių gaminių kategorijoms