wtorek, 7 stycznia 2020

Kanalizacja sanitarna, deszczowa czy ogólnospławna? A może jeszcze inne rozwiązanie?

Na zadane w tytule pytania nie ma prostych odpowiedzi.  Obecnie coraz mniej buduje się kanalizacji ogólnospławnej, a coraz większe jest grono zwolenników kanalizacji rozdzielczej. Przewagi takiego rozwiązania wydają się oczywiste:

  • możliwość lepszego dostosowania parametrów technicznych i właściwości materiałów i technologii wykonania do potrzeb konkretnego rozwiązania (kanalizacji sanitarnej lub deszczowej);
  • możliwość właściwego zwymiarowania kanalizacji sanitarnej, bez konieczności jej przewymiarowania ze względu na wody opadowe i roztopowe;
  • zapewnienie właściwej prędkości w kanałach ze względu na samooczyszczenie;
  • zapewnienie rozdziału strumieni ścieków i poziomu oczyszczania adekwatnego do rodzaju ścieków i niesionego ładunku zanieczyszczeń;
  • zapewnienie stabilności parametrów pracy oczyszczalni ścieków sanitarnych.

Kanalizacja ogólnospławna

Kanalizacja ogólnospławna znajduje nadal wielu sympatyków.  Wskazują oni na możliwość „naturalnego” czyszczenia kanalizacji podczas deszczów nawalnych, na zmniejszenie agresywności ścieków, co może przekładać się na zwiększenie żywotności infrastruktury. Kanalizacja ogólnospławna ma także uzasadnienie, gdy mamy mało miejsca na wybudowanie dwóch systemów kanalizacji, szczególnie w ścisłych centrach miast. Takie rozwiązanie stwarza jednakże pewne ryzyko – w przypadku przepełnienia kanalizacji przy deszczach nawalnych może dojść do przekroczenia przepustowości oczyszczalni ścieków i zrzutu nieoczyszczonych ścieków do odbiornika (lokalnych zbiorników lub cieków wodnych).
Przy stosowaniu kanalizacji ogólnospławnej zanieczyszczenie odbiornika może nastąpić także za sprawą przelewów burzowych. Zgodnie z zapisami Rozporządzenia Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019r. w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu do wód lub do ziemi ścieków, a także przy odprowadzaniu wód opadowych lub roztopowych do wód lub do urządzeń wodnych,  ilość maksymalnych zrzutów określona jest w paragrafie 14.1 „ścieki z przelewów burzowych komunalnej kanalizacji ogólnospławnej mogą być wprowadzane do śródlądowych wód powierzchniowych płynących, wód przybrzeżnych oraz wód przejściowych, jeżeli średnia roczna liczba zrzutów z poszczególnych przelewów nie jest większa niż 10”. Przy coraz częściej występujących deszczach nawalnych eksploatatorzy odnotowują, że przelewy burzowe działają dużo częściej. Aby sprostać przepisom zarządcy sieci podejmują różne działania, wśród których pojawiają się m.in. wymóg stosowania włazów niewentylowanych przy studzienkach, co stanowi zabezpieczenie przed napływem wody deszczowej poprzez włazy.

Celem tego artykułu nie jest jednak wskazanie, które podejście jest bardziej właściwe. Z uwagi na występowanie coraz większej liczby anomalii dotyczących opadów, w tym zwiększenie częstotliwości występowania deszczy nawalnych i w konsekwencji  występowanie podtopień w terenach skanalizowanych, zakłócanie pracy systemów kanalizacyjnych i oczyszczalni ścieków oraz przekraczanie dopuszczalnej liczby zrzutów ścieków i wód opadowych przez przelewy awaryjne, celowe jest przystosowanie systemów odwadniania do zmienionych warunków.

Racjonalną alternatywą dla tradycyjnej kanalizacji wydaje się jej rozbudowa o lokalne systemy zagospodarowania wód deszczowych.

Kanalizacja sanitarna

Kanalizacja sanitarna charakteryzuje się bardzo agresywnym środowiskiem. Dlatego w kanalizacji sanitarnej  stosuje się rury i studzienki kanalizacyjne, odporne na ścieki agresywne, o szerokim zakresie pH (nawet 2-12). Konieczne jest zapewnienie szczelności systemów kanalizacji sanitarnej – połączenia elementów powinny eliminować infiltrację i eksfiltrację. Systemy kanalizacji sanitarnej dostosowane powinny być do innych czynników takich jak: zmienne temperatury, zawartość tłuszczów czy materiałów powodujących ścieranie.

Kierując się powyższymi wymaganiami doskonale do wykonania tych sieci nadają się systemy tworzywowe z tworzyw termoplastycznych, takich jak PVC-U, PP czy PP-MD (polipropylen modyfikowany dodatkami mineralnymi).  Niska chropowatość ścianek elementów zapewnia poprawną hydraulikę, zapobiega  tworzeniu się złogów i zatorów, ułatwia także płukanie i czyszczenie przewodów metodą hydrodynamiczną. Systemy te produkowane są z bardzo wysoką dokładnością, mają wąskie zakresy tolerancji i ich połączenia z uszczelkami dostosowanymi do kanalizacji zapewniają szczelność w wymagających warunkach.

Powyższe wymagania dotyczą również studzienek kanalizacyjnych. Tu o prawidłowej hydraulice decyduje właściwie wykonana kineta studzienki. Należy tu zwrócić uwagę, aby kineta posiadała odpowiednio wyprofilowane, łagodne włączenia kanałów bocznych do kanału zbiorczego. Należy także zapobiegać powstawaniu złogów i zastoisk (np. w niewykorzystywanych kanałach bocznych), w których może dojść do gnicia i powstawania niebezpiecznych, agresywnych gazów (np. H2S - siarkowodór). Studzienki kanalizacyjne na sieci kanalizacji sanitarnej muszą dodatkowo zapewnić możliwość inspekcji telewizyjnej oraz czyszczenia. W tym celu wystarczające jest wykonanie mieszanego systemu studzienek inspekcyjnych (np. DN/ID 315, 425, 600) oraz włazowych (np. DN/ID 1000 i większych).

Wavin  - kineta studzienki

Kanalizacja deszczowa

Przy wyborze rozwiązań dla odprowadzenia wody deszczowej należy zacząć od miejsca jej zbierania.  Od tego zależy rodzaj i ilość zanieczyszczeń jaki nieść będzie woda deszczowa oraz technologia zastosowana w celu zatrzymania ich w elementach zbierających osady czy innych podczyszczających. Charakterystyka spływu wody z powierzchni utwardzonych jest bardzo różna w zależności od zanieczyszczenia pyłami z powietrza, wykorzystania powierzchni i dynamiki opadów.

Wody z dachu uważać zwykliśmy za wody czyste. Woda ta niesie jednak zanieczyszczenia związane z zanieczyszczeniem powietrza, pochodzące z otaczających roślin, drzew, naniesione przez ptaki, a także metale ciężkie pochodzące z pokryć dachu np. miedzianych zabytkowych kościołów, czy cynk z rynien. Odpowiednio dobrany system podczyszczający powoduje, że zanieczyszczenia nie będą przedostawać się dalej do kanalizacji deszczowej i nie będą stwarzać problemów dla sieci, czy wręcz zagrożeń dla środowiska.

Woda z ulic, dróg i placów niesie głównie zanieczyszczenia organiczne, mineralne oraz ropopochodne. Pierwsze mogą być usuwane za pomocą studzienek wpustowych, osadników opartych na studzienkach osadnikowych czy separatorów osadu i pasku. Lokalnie wykorzystywać należy także filtry chemiczne.

Zbieranie wody

Do  zbierania wody deszczowej najczęściej stosowanymi rozwiązaniami są:

- Studzienki wpustowe, zwane też wpustami ściekowymi. Studzienki wpustowe są pierwszym elementem, który można, a nawet należy wykorzystywać do skutecznego zatrzymania substancji organicznych i mineralnych (piasek, szlam itp.). Tylko właściwa konstrukcja studzienki wpustowej, uwzględniająca zarówno możliwość skutecznego zatrzymania i gromadzenia osadu, a w późniejszym czasie jego usunięcia, pozwoli na efektywną eksploatację zarówno samych studzienek wpustowych jak i kanalizacji deszczowej. Studzienki wpustowe firmy WAVIN – TEGRA RG- zapewniają wszystkie te funkcjonalności.
Zobacz video: link
-  Odwodnienia liniowe, najczęściej polimerobetonowe lub betonowe.  Mają zastosowanie zarówno przy odwodnieniach  placów a także montowane są w obrębach dróg (zwłaszcza skrzyżowań).
- Otwarte rowy. Zazwyczaj stosowane wzdłuż dróg w zabudowie rozproszonej lub poza terenami zabudowy mieszkalnej.
- Rynny. Służą do odprowadzenia wody z dachów budynków. - Wpusty dachowe. Stosowane zazwyczaj dla dachów płaskich.

Transport

Dla kanalizacji deszczowej stosuje się takie same systemy, jak dla kanalizacji ogólnospławnej lub sanitarnej. Dodatkowo ze względu na uwarunkowania ekonomiczne można zastosować rury o ściankach gładkich lub karbowanych o sztywności obwodowej SN8 (X-Stream lub TwinWall PE/PP).

Na odpływach z kanalizacji deszczowej do odbiornika należy zastosować odpowiednio dobrane separatory substancji ropopochodnych lub separatory zintegrowane.


Poprawa niezawodności systemu odwadniania poprzez lokalne systemy zagospodarowania wody deszczowej.

W systemach kanalizacji deszczowej koniecznie należy przewidzieć zbiorniki retencyjne i retencyjno-rozsączające, które przejmą nadmiar wody deszczowej. W przypadku starszej infrastruktury, która wobec rosnącej ilości powierzchni uszczelnionej i wzrostu intensywności opadów nie jest w stanie odebrać wody deszczowej, wyposażenie jej w zbiorniki buforowe i retencyjno-rozsączające wydaje się jak najbardziej racjonalne. Ma to znaczenie ze względów ekonomicznych (brak konieczności przebudowy sieci) i społecznych (zapobieganie zalewaniu ulic i budynków przy opadach nawalnych). Rozwiązania takie można oprzeć o rozwiązania „naturalne” i techniczne.

Do rozwiązań naturalnych można zaliczyć oczka wodne, rowy chłonne, pułapki żwirowe przy drogach, ogrody deszczowe, itp. Do rozwiązań technicznych należeć będą zbiorniki retencyjne i buforowe (w ofercie Wavin są to zbiorniki z GRP oraz oparte na bazie skrzynek retencyjno-rozsączających), zbiorniki retencyjno-rozsączające (w ofercie Wavin są to skrzynki Q-Bic/Q-BB oraz Q-Bic Plus, a także Aquacell) czy specjalne systemy rur rozsączających (IT Sewer).

Układy „naturalne” i techniczne można łączyć. Wybór rozwiązania należy poprzedzić analizą warunków gruntowo-wodnych. W przypadku korzystnych warunków gruntowo-wodnych można rozpatrzyć zastosowanie zbiornika retencyjno-rozsączającego. Jako warunki korzystne przyjmuje się (wg ATV – DVWK-A 138) grunty przepuszczalne o wartości współczynnika infiltracji kv większych niż 5x10-6 m/s i mniejszy niż 1x10-3 m/s).

W przypadku wartości kv większych niż 1x10-3 m/s wody deszczowe, przy małych odległościachod wody gruntowej, przesiąkają tak szybko do wody gruntowej, że nie można uzyskać wystarczającegoczasu filtracji, a tym samym dostatecznego czyszczenia procesami chemicznymi i biologicznymi
Jeżeli wartości kv są mniejsze niż 1x10-6 m/s , to urządzenie do infiltracji długo spiętrza się. Wtedy mogą wystąpić warunki beztlenowe.
Odległość dna urządzenia filtracyjnego w odniesieniu do najwyższego poziomu wody gruntowej powinna wynosić zasadniczo minimum 1m, aby zagwarantować wystarczającą drogę filtracji dla wprowadzonych wód deszczowych. W przypadku nie budzących zastrzeżeńwód deszczowych i małego obciążenia zanieczyszczeniami wód deszczowych, w uzasadnionym wyjątkowym przypadku można dopuścić odległość 0,5 m. Przy czym należy wziąć pod uwagę, że w przypadku odległości mniejszej niż 1m mogą zostać zatrzymane tylko niektóre substancje. W przypadku mniejszej odległości niż 0,5 m przy najwyższym poziomie wód gruntowych,wody deszczowe mogą dotrzeć bezpośrednio do wody gruntowej. Należy także przewidzieć możliwość czyszczenia i inspekcji systemów, co jest szczególnie ważne  w terenach miejskich  ze względu na zapewnienie długotrwałej eksploatacji.

Zbiorniki retencyjne powinny zapewniać przyjęcie wody opadowej i opróżnianie w ciągu do 24 godzin. Obecnie istniejące technologie pomiarowe pozwalają na lepsze wykorzystanie pojemności zbiorników i zoptymalizowanie ich pojemności. Przyszłością jest automatyczne sterowanie opróżnianiem zbiorników retencyjnych w uwarunkowaniu od precyzyjnie wyznaczonych prognoz opadów.

Storm Harvester graph mayRys. Zarządzanie pojemnością wodną zbiorników w zależności od przewidywanej intensywności opadów

 
W ograniczonej przestrzeni miejskiej lokalizacja „naturalnych” rozwiązań wymaga planowania przestrzennego, dlatego częściej będziemy mieć tutaj do czynienia z układami zabudowanymi pod placami, parkingami czy ulicami (rozwiązania techniczne). Mieszkańcy  natomiast chętnie akceptują rozwiązania poprawiające klimat i jakość życia, które wprowadza wodę w ich otoczenia, a więc rozwiązania „naturalne”.  Konieczne są zatem takie plany zagospodarowania terenu, które zminimalizują ilość wody wprowadzanej do kanalizacji (przeciwdziałanie przeciążeniu kanalizacji) oraz wprowadzą wodę w krajobraz miast. Jeżeli warunki gruntowo-wodne pozwalają należy przekonywać mieszkańców o odłączeniu od kanalizacji deszczowej, nie tylko poprzez wydawanie warunków zabudowy z koniecznością rozsączania wody w obrębie własnej działki, ale także poprzez uświadamianie daleko idących skutków ekologicznych i społecznych.

W rozwiązaniach indywidualnych świetnie sprawdzają się rozwiązania pakietowe skrzynek rozsączających. Ilość pakietów zależy od rodzaju gruntu i powierzchni odwadnianej . Każdy użytkownik może sam oszacować, a następnie zmontować odpowiednią ilość pakietów. Należy pamiętać, że pakiety są przygotowane i dobrane w sposób profesjonalny, w reżimie takim samym, jak przy w wykonywaniu innych doborów – uwzględniona jest tu ta sama, specjalna geowłóknina i zapewnione najwyższe parametry wytrzymałościowe i funkcjonalne skrzynek retencyjno-rozsączających.

Paleta z Wavin Aquacell zestaw
Rys. Pakiet skrzynek retencyjno-rozsączających

Również woda deszczowa zbierana z powierzchni ulic w zabudowie rozproszonej może być wprowadzana do gruntu za pomocą odpowiednio dobranych systemów retencyjno-rozsączających. Taką funkcjonalność umożliwia system IT-SEWER (DN/ID200-DN/ID800). W tym zakresie jako optymalny uznawany jest system zbudowany z rur strukturalnych z PP o sztywności obwodowej SN 8, który zapewnia odporność chemiczną, odporność na ścieranie i jednocześnie umożliwia zastosowanie pod terenami obciążonymi ruchem. Rurociągi powinny być zaprojektowane w taki sposób, aby zapewnić maksymalną retencję wód deszczowych w miejscu powstania opadu i następnie optymalne rozsączanie do gruntu, a powierzchnia ich perforacji powinna wynosić minimum 90 000 mm2/ 6 mb rurociągu. Dla polepszenia pracy hydraulicznej przy rozsączaniu oraz zabezpieczenia rurociągu przed kolmatacją stosuje się specjalną geowłókninę PE/PP. Dzięki zastosowaniu studzienek na kolektorze możliwe jest cykliczne prowadzenie przeglądów oraz czyszczenia.


Zbieranie i rozsączanie wody deszczowej przez systemy poziomego rozsączania Wavin IT -Sewer
Rys. Zbieranie i rozsączanie wody deszczowej przez systemy poziomego rozsączania IT -Sewer (po lewej bez wspomagania systemem skrzynek, po prawej z wykorzystaniem dodatkowych zbiorników retencyjno-rozsączających).


W samej infrastrukturze miejskiej,  „naturalne” rozwiązania mogą funkcjonować obok rozwiązań technicznych, które są zabudowane pod „naturalnymi”.
Prawidłowe  rozwiązanie techniczne (głównie zbiornik skrzynkowy) powinno mieć kanały i studzienki tak zaprojektowane, aby umożliwić swobodą pracę sprzętu inspekcyjnego i czyszczącego. Przyjmuje się, że kanały nie powinny mieć średnicy mniejszej niż 260 mm, a studzienki inspekcyjne średnicę wewnętrzną nie mniejszą niż 425 mm.
Zastosowane studzienki inspekcyjne powinny być zamontowane na systemie ze względu na konieczność oszczędzania miejsca w przestrzeni miejskiej. Każdorazowo należy sprawdzić czy eksploatator nie wymaga większych średnic, ze względu na posiadany sprzęt. W przypadku wymogu czyszczenia całego dna zbiornika powinno się stosować systemy o maksymalnie dużym stosunku otwartej powierzchni do wymiaru skrzynki/rury (min. 60%) i pełnej wysokości skrzynki.



Dostęp do dna zbiornika na deszczówkę Wavin
Rys. Dostęp do  70% dna zbiornika w  zbiorniku retencyjno  -rozsączającym


Ten warunek spełniają również systemy pionowe i poziome rozsączania. Posiadają one średnice DN/ID 200 – 800 dla systemów poziomych i DN/ID 425 – 1000 dla systemów pionowych. Systemy poziome współpracują także z studzienkami kanalizacyjnymi, dzięki czemu układy są pełnoprawnymi odpowiednikami „tradycyjnej” kanalizacji deszczowej. Ważne jest, aby producent dostarczał pełen zakres kształtek do systemu.

PODSUMOWANIE

Z uwagi na trendy dotyczące opadów (zwiększona częstotliwość deszczy nawalnych) odpowiedź na pytanie zadane w tytule jest złożona. Poprzez wody deszczowe systemy kanalizacyjne narażone są na nieprawidłowości:

a) w kanalizacjach przyjmujących wody opadowe (kanalizacji deszczowej i ogólnospławnej) i powiązanych z nimi oczyszczalniach coraz częściej dochodzi do przeciążenia hydraulicznego oraz (często ponadnormatywnego) zadziałania przelewów,

b) w kanalizacjach sanitarnych zwiększa się znacznie ilość wód wpadających przez włazy wentylowane i dochodzi do przeciążeń hydraulicznych, rozwadniania ścieków i zaburzeń pracy oczyszczalni ścieków,

c) przeciążone i przepełnione systemy kanalizacyjne nie odbierają nadmiaru wód, występują lokalne zalania / podtopienia, które stanowią uciążliwość dla społeczeństwa i powodują szkody.

Dedykowane rozwiązania odrębne dla kanalizacji sanitarnej i dla kanalizacji deszczowej pozwalają na lepsze dostosowanie do wymagań konkretnej sieci. Przyszłościowym rozwiązaniem wydaje się poprawa niezawodności systemów kanalizacyjnych przez wzbogacenie o lokalne systemy zagospodarowania wody deszczowej oraz systemy zarzadzania dostępną pojemnością zbiorników na wodę deszczową w zależności od prognozy pogody. Istniejące technologie lokalnego zagospodarowania wody deszczowej umożliwiają coraz więcej sensownych opcji rozwiązań. Współpraca urbanistów i eksploatatorów systemów kanalizacyjnych (przedsiębiorstw wodno-kanalizacyjnych, zarządów dróg) jest niezbędna i wymaga sięgania po coraz bardziej zaawansowane rozwiązania. Prowadzą one w kierunku racjonalnego gospodarowania sieciami odbierającymi wody deszczowe, pozwalają na rozwój miast, a nawet w sposób celowy mogą być włączone w systemy  podlewania zieleni, czy nawet mogą służyć uzyskaniu przyjaznych dla społeczności miast „zielonych” czy „niebieskich”.

W każdym wypadku konieczne jest szersze spojrzenie na zagospodarowanie, warunki techniczne, społeczne, ekonomiczne, które uwzględni właściwą technologię, materiały, a na koniec odciążenie w przypadku obu systemów. Przy okazji należy wspomnieć o oszczędnościach związanych z szybkością układania, czasem czynności towarzyszących (np. odwadnianie wykopu), ceną samego systemu, a także coraz ważniejszym czynnikiem, jakim jest ślad węglowy w całym cyklu użycia. Niski ślad węglowy oznacza niski wpływ na środowisko, a cały cykl życia obejmuje wytworzenia, transport, montaż, eksploatację oraz utylizację lub recykling. Ma to ogromne znaczenie dla zrównoważonego rozwoju, gdy uwzględniamy wszystkie aspekty procesu inwestycyjnego.






Udostępnij stronę

X
Strona korzysta z plików "cookies". Kontynuowanie przeglądania strony oznacza akceptację naszej polityki dotyczącej "cookies". 
Zgadzam się