Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych 311[39].Z1.01

Transkrypt

1 MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Andrzej Świderek Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych 311[39].Z1.01 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

2 Recenzenci: mgr inż. Witold Kapusta mgr inż. Marzena Więcek Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Andrzej Świderek Konsultacja: Korekta: Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[39].Z1.01 Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik urządzeń sanitarnych. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom

3 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 4 2. Wymagania wstępne 6 3. Cele kształcenia 7 4. Materiał nauczania 4.1. Ujęcia wody Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Jakość wody i jej uzdatnianie Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Zbiorniki wody i pompownie wodociągowe Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sieci wodociągowe i ich uzbrojenie Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Zasady wykonywania sieci wodociągowych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Odbiór i eksploatacja sieci wodociągowych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Lokalne zaopatrzenie w wodę Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Rodzaje sieci kanalizacyjnych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Zasady wykonywania sieci kanalizacyjnych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów 65 2

4 4.10. Obiekty inżynierskie na sieciach kanalizacyjnych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Odbiór i eksploatacja sieci kanalizacyjnych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Oczyszczalnie ścieków Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Lokalne oczyszczanie ścieków Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sprawdzian osiągnięć 6. Literatura

5 1. WPROWADZENIE Poradnik ten będzie pomocny w przyswajaniu wiedzy o zasadach wykonywania sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, ich odbiorze, a także ułatwi zrozumienie przyczyn nieprawidłowości występujących podczas eksploatacji sieci. W poradniku zamieszczono: Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej. Cele kształcenia tej jednostki modułowej. Materiał nauczania (rozdział 4), który umożliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Obejmuje on również ćwiczenia, które zawierają wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczeń. Po ćwiczeniach zamieszczony został sprawdzian postępów. Wykonując sprawdzian postępów powinieneś odpowiadać na pytania tak lub nie, co oznacza, że opanowałeś materiał albo nie. Sprawdzian osiągnięć, w którym zamieszczono instrukcję dla ucznia oraz zestaw zadań testowych sprawdzających opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu całej jednostki. Zamieszczona została także karta odpowiedzi. Wykaz literatury obejmujący zakres wiadomości dotyczących tej jednostki modułowej, która umożliwia Ci pogłębienie nabytych umiejętności. Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność. Jednostka modułowa: Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, której treści teraz poznasz, zawarta jest w module 311[39].Z1 Sieci komunalne i jest zaznaczona w schemacie na stronie 5. Bezpieczeństwo i higiena pracy W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki. 4

6 311[39].Z1 Sieci komunalne 311[39].Z1.01 Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych 311[39].Z1.02 Wykonywanie i eksploatacja sieci ciepłowniczych 311[39].Z1.03 Wykonywanie i eksploatacja sieci gazowych Schemat układu jednostek modułowych 5

7 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: przestrzegać przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska podczas wykonywania robót budowlanych i sieciowych, stosować procedury udzielania pierwszej pomocy w stanach zagrożenia zdrowia i życia, stosować odpowiednie zabezpieczenia i oznaczenia terenu budowy, dobierać odzież ochronną oraz środki ochrony indywidualnej do określonych robót budowlanych i sieciowych, charakteryzować elementy dokumentacji technicznej, stosować oznaczenia graficzne materiałów i elementów budowlanych oraz sieci komunalnych, wykonywać szkice i rysunki robocze elementów budowlanych i sieciowych, posługiwać się dokumentacją techniczną, normami, normatywami technicznymi oraz przepisami prawa budowlanego, rozróżniać rodzaje i kategorie gruntów oraz oceniać ich przydatność do celów budowlanych, określać zasady wykonywania robót ziemnych, określać zasady wykonywania prostych pomiarów geodezyjnych, korzystać z map i planów sytuacyjno-wysokościowych, charakteryzować metody wykonywania oraz umacniania skarp wykopów i nasypów, charakteryzować sposoby odwadniania wykopów, wykonywać przedmiary i obmiary robót, określać warunki uzyskania pozwolenia na budowę, prowadzić dokumentację budowy zgodnie z obowiązującymi przepisami, opracowywać projekt organizacji budowy, opracowywać projekty zagospodarowania i likwidacji terenu budowy, posługiwać się dokumentacją techniczną w różnych fazach procesu budowlanego, klasyfikować roboty ziemne, rozróżniać rodzaje wykopów i nasypów, charakteryzować sposoby wykonywania wykopów, dobierać sposoby zabezpieczania ścian wykopów w różnych gruntach, zabezpieczać wykopy przed napływem wód powierzchniowych i gruntowych, charakteryzować bezwykopowe metody układania rurociągów, wykonywać roboty ziemne zgodnie z warunkami technicznymi ich wykonywania i odbioru, dobierać metody zagospodarowania terenu po zakończeniu robót budowlanych i sieciowych, określać rodzaje i źródła zanieczyszczenia gleby, określać sposoby ochrony gleby oraz zasobów naturalnych, korzystać z różnych źródeł informacji. 6

8 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: sklasyfikować wody powierzchniowe i wody podziemne, określić zasoby i metody ochrony wód powierzchniowych i podziemnych, scharakteryzować ujęcia wód powierzchniowych i podziemnych, określić zasięg strefy ochrony sanitarnej ujęć i źródeł wody, określić zasady eksploatacji ujęć wody powierzchniowej i podziemnej, scharakteryzować źródła zanieczyszczenia wody, określić fizyczne, chemiczne, biologiczne i bakteriologiczne cechy wody, określić wymagania, jakie powinna spełniać woda wykorzystywana do różnych celów, scharakteryzować metody uzdatniania wody, wyjaśnić procesy zachodzące podczas uzdatniania wody, wyjaśnić budowę i zasadę działania urządzeń stosowanych do uzdatniania wody, dobrać urządzenia do uzdatniania wody w zależności od stopnia jej zanieczyszczenia oraz przeznaczenia, określić zasady obsługi, kontroli działania i eksploatacji urządzeń do uzdatniania wody, scharakteryzować sposoby magazynowania wody, określić zasady, warunki montażu i odbioru technicznego zbiorników wodociągowych, dobrać zbiorniki do magazynowania wody w zależności od ich przeznaczenia i usytuowania, sklasyfikować pompy i pompownie, określić wielkości charakterystyczne pomp, dobrać pompy wodne do określonych warunków pracy, dobrać wyposażenie pompowni wodociągowej, określić zasady użytkowania, konserwacji i remontów zbiorników wodociągowych oraz pompowni wodociągowych, scharakteryzować rodzaje sieci wodociągowych, określić właściwości materiałów stosowanych do budowy sieci wodociągowych, rozróżnić rodzaje oraz określić miejsca i warunki montażu uzbrojenia sieci wodociągowej, posłużyć się dokumentacją techniczną sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, posłużyć się dokumentacją techniczno-ruchową urządzeń stosowanych w wodociągach i kanalizacji, zaplanować wykonywanie sieci wodociągowej, określić zasady wyznaczania w terenie trasy sieci wodociągowej, dobrać materiały, uzbrojenie, narzędzia i sprzęt do budowy sieci wodociągowej w określonej technologii, dobrać metody wykonania i obudowy wykopu, zorganizować wykonanie robót ziemnych oraz zabezpieczenie ścian wykopów, zaplanować montaż przewodów i uzbrojenia sieci wodociągowej, wykonać połączenia rur, kształtek i uzbrojenia w określonej technologii, dobrać materiały do izolacji przewodów sieci wodociągowych, określić warunki wykonywania próby szczelności sieci wodociągowej, przygotować sieć wodociągową do odbioru technicznego, zorganizować prace związane z zasypywaniem wykopów oraz płukaniem i dezynfekcją przewodów, wykonać prace przy instalacji urządzeń lokalnych ujęć wody, przygotować materiały potrzebne do montażu urządzeń lokalnych ujęć wody, ocenić stan techniczny urządzeń lokalnych ujęć wody do montażu, 7

9 dobrać urządzenia lokalnych ujęć wody i lokalnego jej uzdatniania, zamontować aparaturę kontrolno-pomiarową i sterującą, wykonać ciśnieniowe próby szczelności po wykonaniu montażu urządzeń lokalnych ujęć wody, ocenić stan techniczny sieci oraz dokonać jej konserwacji i naprawy, określić źródła powstawania ścieków, scharakteryzować rodzaje ścieków i określić ich ilość, scharakteryzować rodzaje odbiorników ścieków, określić warunki odprowadzania ścieków do odbiorników, scharakteryzować systemy sieci kanalizacyjnych, określić właściwości materiałów stosowanych do budowy sieci kanalizacyjnej, określić zasady tyczenia trasy kanałów, dobrać metody odwodnienia wykopu, dobrać materiały, narzędzia i sprzęt do budowy sieci kanalizacyjnej, dobrać uzbrojenie przewodów sieci kanalizacyjnych i wyznaczyć miejsca jego montażu, zorganizować prace związane z budową sieci kanalizacyjnych, wykonać sieć kanalizacyjną zgodnie z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska, przygotować sieć kanalizacyjną do odbioru technicznego, określić zasady eksploatacji sieci kanalizacyjnej, ocenić stan techniczny sieci kanalizacyjnych, scharakteryzować rodzaje pompowni ścieków, określić wyposażenie pompowni kanalizacyjnych, sklasyfikować oczyszczalnie ścieków, określić wymagania dotyczące jakości ścieków oczyszczonych, scharakteryzować metody oczyszczania ścieków, wyjaśnić procesy zachodzące podczas oczyszczania ścieków, scharakteryzować schematy technologiczne oczyszczalni ścieków, zaplanować wykonanie przydomowej oraz zbiorczej oczyszczalni ścieków, dobrać metody i urządzenia do oczyszczania ścieków w zależności od rodzaju i stopnia ich zanieczyszczenia, sklasyfikować osady ściekowe, scharakteryzować procesy zachodzące podczas przeróbki osadów ściekowych, dobrać urządzenia do przeróbki osadów ściekowych, przewidzieć skutki niewłaściwej gospodarki osadami ściekowymi, ocenić wpływ osadów ściekowych na środowisko, określić zasady eksploatacji oczyszczalni ścieków i urządzeń do unieszkodliwiania osadów ściekowych, przygotować na podstawie wykazu (dokumentacji) materiały potrzebne do montażu urządzeń lokalnych oczyszczalni ścieków, wykonać lokalne oczyszczalnie ścieków, przeprowadzić próby szczelności zamontowanych urządzeń lokalnych oczyszczalni ścieków, określić zagrożenia pojawiające się podczas budowy sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, zastosować zasady racjonalnej gospodarki wodą, ściekami i odpadami, zastosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska podczas wykonywania robót związanych z budową oraz użytkowaniem sieci wodociągowej i kanalizacyjnej. 8

10 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Ujęcia wody Materiał nauczania Wody powierzchniowe Do wód powierzchniowych zalicza się: wody opadowe, wody powierzchniowe płynące, wody powierzchniowe stojące. Wody opadowe pochodzą wprost z opadów atmosferycznych (deszcz, śnieg). Mogą być wykorzystywane do lokalnego zaopatrzenia w wodę pod warunkiem zbierania wody o odpowiedniej jakości, odbywa się to: w terenach górskich wysoko położonych nad dolinami, na wyspach pozbawionych wody słodkiej, na terenach oddalonych od innych źródeł wody. Ilość wód opadowych zależy od natężenia opadów. Woda ta jest miękka, nie zmineralizowana. Zawiera zanieczyszczenia z powietrza oraz ze spływu powierzchniowego (pyły, sadze, rdza, kwas azotowy i siarkowy, fenole, mikroorganizmy). Woda opadowa jest w smaku niezbyt przyjemna, mdła, o temperaturze zbliżonej do temperatury otoczenia. Wody powierzchniowe płynące (rzeki, strumienie, potoki) posiadają ilość wód zależną od opadów w dorzeczu. Charakteryzują się niewielką twardością, dużą ilością zanieczyszczeń mechanicznych i organicznych, temperaturą wahającą się od 0,3 o C do 20 o C. Zmienna jest ich mętność i barwa, zależnie od podłoża zlewni, natężenia opadów atmosferycznych, rodzaju i jakości odprowadzanych ścieków. Wody powierzchniowe płynące noszą nazwę cieków. Nazwa ciek obejmuje również koryto (łożysko), w którym płynie woda. W cieku porusza się nie tylko woda, ale i materiał stały stanowiący materiał łożyska. Poruszający się materiał to: cząstki iłu, piasek, żwir, a nawet kamienie. Materiał ten nosi nazwę rumowiska: wleczonego, gdy całość materiału porusza się po dnie, zawieszonego, gdy całość jest unoszona przez strumień płynącej wody. W wodach powierzchniowych stojących (określenie wody stojące nie jest zupełnie ścisłe z uwagi na to, że we wszystkich wodach występuje ruch wody), jakość wody jest różna na różnych głębokościach. Na głębokości ok m woda jest klarowna. W miejscach wpływu cieków występują zanieczyszczenia fizyczne, chemiczne i bakteriologiczne. Temperatura wody jest stała. Woda z jeziora jest miękka, zawiera mniej domieszek mineralnych niż woda w cieku. Do wód powierzchniowych stojących zaliczamy: oceany, morza, jeziora naturalne, stawy i jeziora sztuczne (zbiorniki). Wody podziemne Do wód podziemnych zaliczamy: wody zaskórne zalegające najpłycej pod ziemią, posiadające kontakt ze środowiskiem zewnętrznym, a zatem możliwość skażenia, duże wahania temperatur, co ma duży wpływ na ich jakość i cechy fizyko-chemiczne oraz biologiczne (z tego względu woda zaskórna nie powinna być ujmowana do celów spożywczych), wody gruntowe oddzielone od powierzchni gruntu warstwą przepuszczalną będącą naturalną barierą oddzielającą je od gleby. Wody te zasilane są opadami atmosferycznymi 9

11 wsiąkającymi w powierzchnię ziemi oraz wodami powierzchniowymi. Woda gruntowa ma zwierciadło swobodne (nie przykryte warstwą nieprzepuszczalną) i podlega zmianom poziomu zwierciadła oraz składu chemicznego. Wpływ środowiska zewnętrznego na ten poziom wodonośny maleje wraz z głębokością. Wodę gruntową można ujmować za pomocą studni abisyńskiej lub studni kopanej. Używanie tej wody jako wody pitnej jest możliwe po odpowiednim uzdatnieniu, ale nadaje się ona do nawadniania ogrodu, wody wgłębne artezyjskie o stałym składzie i cechach fizyko-chemicznych. Powyżej zwierciadła wody zalega warstwa nieprzepuszczalna, która chroni przed wpływami atmosferycznymi i wahaniami składu, pozwala na zachowanie stałej temperatury. Wody te są pod ciśnieniem. Skład chemiczny i temperatura oraz łatwość w pozyskiwaniu sprawiają, że wody te są często wykorzystywanie w lokalnych ujęciach, wody głębinowe zlegające na dużych głębokościach w związku z tym nie mające kontaktu z wodami powierzchniowymi dzięki odizolowaniu wieloma warstwami nieprzepuszczalnymi. Woda głębinowa jest czysta pod względem bakteriologicznym i chemicznym. Może mieć podwyższoną zawartość żelaza i manganu, co dyskwalifikuje je jako przydatne do bezpośredniego wykorzystywania w celach wodociągowych. Związki te można usunąć za pomocą stosunkowo prostej i taniej technologii uzdatniania wody. Ujęcia wód powierzchniowych Ujęcie wód powierzchniowych z rzek i potoków powinno być usytuowane w sposób zapewniający pobór wody możliwie czystej, gdyż koryta wód płynących są naturalnymi odbiornikami wszelkich spływów powierzchniowych i kanalizacyjnych, a jakość wody jest stosunkowo niska. Ujęcie powinno być zabezpieczone przed lodem powierzchniowym i dennym, umieszczane ok. 1,0 1,5 m pod zwierciadłem niskiej wody i ok. 1,0 1,5 m nad dnem, aby zapobiec dostawaniu się rumowiska. Wlot powinien być zabezpieczony kratami rzadkimi o prześwicie mm i kratami gęstymi o prześwicie mm, a często i sitami o oczkach ok. 3 mm. Ujęcia wód powierzchniowych powinny być tak usytuowane, by nie tworzyły przeszkód w przepływie wielkich wód i nie utrudniały normalnego użytkowania rzeki. Lokalizacja ujęcia musi uwzględniać kształt profilu poprzecznego, sposób zabezpieczenia brzegów, budowle regulacyjne, obwałowanie. Rodzaje ujęć wód powierzchniowych płynących to: brzegowe, nurtowe, zatokowe. Ujęcia brzegowe (otwarte, komorowe) stosowane jest wówczas, gdy głębokość przy brzegu jest wystarczająca. Budowane są na brzegu wklęsłym, gdy prędkość wody w rzece nie przekracza 0,3 m/s. Ujęcia nurtowe wykonuje się, gdy głębokość przy brzegu jest mała. Składają się one z wlotu (czerpni) założonego w nurcie rzeki, przewodu doprowadzającego wodę oraz komory zbiorczej usytuowanej na brzegu. Ujęcia zatokowe stanowią pośrednie ujmowanie wód z dużych rzek, w których prędkość przekracza 0,3 m/s, w okresie zimowym tworzy się lód denny lub śryż, a stężenie zanieczyszczeń w wodzie jest znaczne. Ujęcie składa się z zatoki przybrzeżnej i czerpni zlokalizowanej na końcu zatoki. Głębokość zatoki powinna być większa o 0,5 1,0 m od głębokości rzeki, i powinna stanowić rodzaj osadnika. Prędkość przepływu wody w zatoce powinna stanowić 25% prędkości wody w rzece. Ujęcia wód powierzchniowych stojących ze względu na jakość wody i falowanie powierzchni powinno być zakładane na głębokości od 5,0 do 15,0 m pod zwierciadłem wody, a ze względu na opadające zawiesiny i obumarłe organizmy roślinne i zwierzęce od 3,0 do 6,0 m ponad dnem. Ujęcia wody z jezior naturalnych to: ujęcia denne (za pomocą czerpni stojakowej), brzegowe i przegubowe. 10

12 Ujęcie za pomocą czerpni stojakowej stosowane jest dla jezior głębokich (wlot wykonany w kształcie leja zaopatrzonego w kratę rzadką). Ujęcie przegubowe wykonane jest zazwyczaj z dwóch rurociągów zakończonych koszem ujmującym. Za pomocą podnośnika można regulować położenie czerpni dostosowując je do aktualnego stanu wody w jeziorze. Do ujmowania wody ze zbiorników sztucznych stosowane jest ujęcie zaporowe (ujęcie szybowe w korpusie zapory).wloty czerpalne umieszczane są na kilku poziomach odpowiadających charakterystycznym stanom wody w zbiorniku. Ujęcia wód podziemnych Do ujęcia wód podziemnych stosowane najczęściej są: studnie kopane (szybowe) dla wód zalegających na głębokości m i wydajności wodociągu do 90 m 3 /h; studnie wiercone stosowane do ujmowania wód podziemnych z głęboko położonych warstw wodonośnych przykrytych warstwami gruntu nieprzepuszczalnego. Jest to obecnie najlepsze rozwiązanie dla gospodarstw domowych. Zasoby wody w tych warstwach są znaczne, nie ma więc problemu z wydajnością studni. Woda ze studni wierconych jest mniej niż w innych studniach narażona na zanieczyszczenia. Strefy ochrony sanitarnej ujęć i źródeł wody Zgodnie z ustawą Prawo wodne z dnia 18 lipca 2001r (Dz. U. Nr 115 poz. 1229) z późn. zm. w celu zapewnienie odpowiedniej jakości wody ujmowanej na cele wodociągowe oraz z uwagi na fakt ochrony zasobów wodnych, mogą być ustanawiane: strefy ochronne ujęć wody, obszary ochronne zbiorników wód śródlądowych. Strefa ochronna ujęcia i źródła wody jest to obszar poddawany zakazom i ograniczeniom w użytkowaniu gruntów i korzystaniu z wody obejmujący ujęcie wody, zbiornik wody stanowiący źródło wody dla jej poboru oraz tereny przyległe do ujęcia i zbiornika wody. Strefę ochronną ujęcia wody stanowi obszar, na którym obowiązują zakazy, nakazy i ograniczenia w zakresie użytkowania gruntów oraz korzystania z wody. Przy określaniu zasięgu i granic terenów strefy ochronnej dla podziemnych ujęć i źródeł wody należy uwzględnić dane hydrogeologiczne: budowę geologiczną terenu, głębokość zalegania utworów wodonośnych, głębokość zalegania źródła wody i jego wahania, kierunki i prędkości przepływu w utworach wodonośnych, zasoby eksploatacyjne wody, cechy fizyczne, chemiczne i bakteriologiczne wody, wielkość i zasięg depresji. Przy określaniu zasięgu i granic strefy ochronnej dla powierzchniowych ujęć i źródeł wody należy uwzględniać: rodzaj powierzchniowego źródła wody, kształt, rozmiary i charakter zlewni, dane w zakresie spływu podziemnego i powierzchniowego, dane dotyczące stanów wody i ich wahań, cechy fizyczne, chemiczne, bakteriologiczne i hydrobiologiczne wody, źródła zanieczyszczenia wody. Wyróżnia się strefy ochrony: bezpośredniej, pośredniej. 11

13 Tereny ochrony bezpośredniej obejmują: część zbiornika wody w miejscu poboru wody, obiekty i urządzenia związane bezpośrednio z poborem wody, część terenu przylegającego do tych obiektów i urządzeń. Na terenie strefy może być dozwolone użytkowanie gruntów tylko do celów związanych z eksploatacją urządzeń do ujmowania wody. Zasięg terenu strefy na potrzeby ujęć wód podziemnych należy określić tak, aby budowle i urządzenia związane z poborem wody były otoczone pasem terenu o szerokości: dla studni wierconych 8 10 m, dla studni kopanych m, ujęcia naturalnego wypływu wód podziemnych m. Zasięg terenu strefy dla ujęć wód powierzchniowych należy określić tak, aby budowle i urządzenia związane z poborem wody były otoczone pasem terenu o szerokości m. Teren ochrony bezpośredniej powinien być ogrodzony. Tereny ochrony pośredniej mogą być objęte ograniczeniami w użytkowaniu gruntów i korzystaniu z wód, jeżeli użytkowanie to mogłoby spowodować pogorszenie jakości tych wód, warunków zdrowotnych lub wydajności ujęcia i źródła wody. Ograniczenia te mogą dotyczyć: wprowadzania ścieków do wód powierzchniowych i wód podziemnych, wydobywania materiałów i lodu, wycinania roślin z wód powierzchniowych, pojenia bydła i trzody chlewnej, moczenia lnu i konopi, prania bielizny, kąpieli, rolniczego wykorzystania ścieków, grzebania zwierząt, urządzania obozowisk, postoju obiektów pływających, lokalizacji zbiorników i rurociągów do magazynowania lub transportu materiałów i olejów łatwo palnych, stosowania środków ochrony roślin. Zasięg terenu ochrony pośredniej dla wód podziemnych wynosi: dla studni wierconych zależy od głębokości zamontowania filtru w studni; może być od 20 do 40 m a może też dochodzić do 100 m, dla studni kopanych od 70 do 100 m. Zasięg terenu ochrony pośredniej na potrzeby ujęć wód powierzchniowych ustala się zależnie od charakterystyki hydrologicznej źródła wody, zdolności wody do samooczyszczania się, kształtu i wielkości terenu ochrony bezpośredniej, ukształtowania i zagospodarowania terenu otaczającego ujęcie wody Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie wody powierzchniowe ujmowane są do celów wodociągowych? 2. Kiedy budowane są ujęcia brzegowe? 3. W jakim celu tworzone są zatoki przybrzeżne? 4. Jakie wody ujmowane są przez studnie wiercone? 5. Jakie są uwarunkowania dla ustanowienia strefy bezpośredniej ochrony sanitarnej ujęcia wód podziemnych? 12

14 4.1.3.Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Na arkuszu papieru formatu A4 przedstaw porównanie warunków wykonywania ujęć wód powierzchniowych. Wykonaj schemat blokowy tych ujęć według różnych kryteriów, które wynikają z rozwiązań lokalizacyjnych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować warunki sytuowania ujęć wód powierzchniowych, 2) w punktach przedstawić uwarunkowania wykonywania i sytuowania ujęć wód powierzchniowych, 3) wykonać schemat blokowy ujęć wód powierzchniowych podając kryteria podziału na schemacie, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, linijka, gumka, literatura z rozdziału 6 dotycząca ujęć wody. Ćwiczenie 2 Określ zasięg strefy ochrony sanitarnej ujęcia wody ze studni wierconej na podstawie dokumentacji hydrogeologicznej ujęcia wody. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować dokumentację hydrogeologiczną ujęcia wody, 2) określić zasięg i wypisać uwarunkowania ustanowienia strefy ochrony sanitarnej ujęcia wody, 3) dokonać oceny poprawności ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: dokumentacja hydrogeologiczna ujęcia wody ze studni wierconej, przepisy prawne w zakresie ustanawiania stref ochrony sanitarnej ujęć wody, plan sytuacyjny terenu na którym znajduje się ujęcie wody, arkusz papieru A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca ujęć wody. 13

15 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyjaśnić, kiedy stosuje się ujęcia wód opadowych? 2) określić warunki prawidłowego wybudowania ujęcia brzegowego? 3) określić miejsce lokalizacji czerpni wody w ujęciu nurtowym? 4) wyjaśnić, na czym polega ujęcie wód z jezior naturalnych? 5) wyjaśnić, które wody podziemne stosowane są do celów wodociągowych? 6) wyznaczyć zasięg strefy ochrony bezpośredniej dla studni wierconej? 7) wyjaśnić, czego dotyczą ograniczenia w strefie ochrony bezpośredniej ujęcia? 8) wody powierzchniowej? 14

16 4.2. Jakość wody i jej uzdatnianie Materiał nauczania Źródła zanieczyszczania wody Wody przesiąkające przez warstwę gleby oraz spływające po jej powierzchni wzbogacane zostają w jony soli mineralnych oraz w związki organiczne ługowane z ziemi. Wody opadowe spływające do otwartych cieków mogą pobierać z gleby znaczne ilości zawiesin i cząstek koloidalnych. Wody opadowe zawierają znaczne ilości rozpuszczonych gazów, śladowe ilości soli. W rejonach o dużym zanieczyszczeniu atmosfery zawierają większe ilości domieszek. Wody przesiąkające do gruntu wzbogacają się, w miarę przesiąkania, w CO 2, a ubożeją w tlen zużywany na utlenianie związków organicznych. Wody podziemne są na ogół pozbawione tlenu, podczas gdy wody powierzchniowe zawierają znaczne jego ilości aż do nasycenia, a niekiedy przy intensywnych procesach fotosyntezy, mogą być nawet przesycone. Wody powierzchniowe zawierają oprócz rozpuszczonych związków mineralnych także związki organiczne pochodzenia naturalnego i obcego oraz produkty ich biologicznego rozkładu. Specyficzną grupę domieszek stanowią związki organiczne pochodzenia przemysłowego trudno podatne na procesy biologicznego rozkładu, których nawet śladowe ilości skażają wodę i komplikują proces jej oczyszczenia. W wodach powierzchniowych występują często znaczne ilości zawiesin szczególnie w okresie wysokich stanów wód i powodzi. Substancje koloidalne (związki rozproszone pochodzenia organicznego i nieorganicznego i powodujące wzrost mętności) występują w wyższym stężeniu przy stanach niskich wody. Organizmy żywe w wodach powierzchniowych to: glony, bakterie, wirusy. O powstawaniu zakwitu glonów czyli zabarwieniu wody spowodowanym występowaniem zwykle jednego gatunku mikroskopijnych, samożywnych organizmów decyduje obecnośćw wodzie powierzchniowej związków biogennych: fosforanów, związków azotu, które mogą pochodzić z mineralizacji zanieczyszczeń odprowadzanych do rzek oraz spływów powierzchniowych z terenów upraw rolnych. Przy dużym nadmiarze fosforanów i związków azotowych, czynnikiem limitującym rozwój glonów może być CO 2. Występowanie bakterii chorobotwórczych w wodach jest przeważnie skutkiem zanieczyszczenia ściekami i fekaliami, natomiast obecność pozostałych bakterii w wodach należy uważać za zjawisko normalne. Wody powierzchniowe zawierają rozpuszczony tlen w różnym stopniu nasycenia, z wyjątkiem dolnych partii wody w głębokich zbiornikach zaporowych i jeziorach, które mogą być całkowicie odtlenione. CO 2 w wodach powierzchniowych występuje w niewielkich ilościach i przeważnie wody te są w stanie równowagi węglanowo wapniowej. W górskich zbiornikach zaporowych, w wodach z topnienia śniegu, obecność CO 2 powoduje obniżenie odczynu. Skład wód podziemnych zależy od ich pochodzenia, rodzaju skał, z którymi woda się kontaktuje, stopnia zwietrzenia skał, uziarnienia, prędkości ruchu wody podziemnej oraz stopnia kontaktu z wodami powierzchniowymi i opadowymi. Zawierają one zazwyczaj: więcej rozpuszczonych soli niż wody powierzchniowe, CO 2, sole żelaza i manganu, które są najbardziej uciążliwe. Ujęte wody podziemne sprzyjają rozwojowi bakterii żelazistych w rurociągach. Sprzyja to zarastaniu przewodów, co w konsekwencji prowadzi to do zmniejszenia ich średnicy 15

17 i straty ciśnienia wody w sieci. Proces ten przy wodomierzach może powodować błędne odczyty. Wodociąg miejski powinien dostarczać wodę: pewną pod względem sanitarnym nie powodującą zakażenia chorobami np. durem brzusznym, czerwonką, biegunką, nie zawierającą metali ciężkich, na przykład arsenu, ołowiu, a jeżeli one występują, to ich zawartość nie powinna przekraczać wartości granicznych wskazanych w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dn. 29 marca 2007r w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, bez domieszek niekorzystnie wpływających na organizm ludzki, apetyczną, pozbawioną domieszek nadających jej nieprzyjemny smak i zapach, w dostatecznej ilości, w sposób ciągły. Warunki stawiane wodzie mogą być spełnione przez ujmowanie wody odpowiedniej jakości, stosowanie właściwych procesów oczyszczania i uzdatniania oraz należyte podawanie wody do sieci wodociągowej. Fizyczne cechy jakości wody Do cech fizycznych wody należą: temperatura, mętność, barwa, zapach, smak Temperatura dla wód powierzchniowych zmienna w ciągu dnia i roku, zależy od głębokości. Dla wód podziemnych jest zwykle prawie stała, w granicach od 7 12 o C. Jedynie wody z głębokich warstw wodonośnych mogą mieć temperaturę podwyższoną do 17 o C Mętność może być wywołana obecnością w wodzie drobno dyspergowanych (rozproszonych) zawiesin mineralnych i organicznych. Dla wód powierzchniowych mętność zależy od rodzaju koryta rzeki, rodzaju zlewni, stanu wody w rzece (przy stanach wysokich mętność jest wyższa ni z przy stanach niskich wody) i wynosi ona od kilku do mg/dm 3. Dla wód podziemnych przeważnie jest niewielka, jednak po wypompowaniu na powierzchnię może wytrącać się Fe(OH) 2 i Fe(OH) 3 oraz CaCO 3 przy wysokiej twardości węglanowej. Mętność jest odwrotnością przezroczystości wody: 100% mętności = 0% przezroczystości. Barwa wywołana jest związkami humusowymi lub zanieczyszczeniami zawartymi w ściekach. Wody o podwyższonej barwie pochodzą ze zlewni zalesionych bądź bagnistych i torfowych. Oznacza się ją w skali platynowej np. 15 mg Pt / dm 3 oznacza wodę pozbawioną barwy (woda bezbarwna) lub przez opisowe określenie barwy np. szaro-zielona. Zapach mogą go powodować różne związki pochodzenia organicznego i gazy. W wodach podziemnych najczęstszą przyczyną zapachu jest obecność H 2 S. W wodach powierzchniowych zapach powstaje w wyniku zakwitu glonów, mineralizacji osadów dennych oraz doprowadzania zanieczyszczeń ze ściekami. Rodzaje zapachów: R roślinny, G gnilny, S specyficzny. Zapach może być oznaczany na zimno w temp. 20 o C lub na gorąco w temp. 60 o C. Skala intensywności: 0 brak zapachu, 1 bardzo słaby, 2 słaby, 3 wyraźny (dyskwalifikujący wodę do picia), 4 silny (dyskwalifikujący wodę do picia i na potrzeby gospodarcze), 16

18 5 bardzo silny (dyskwalifikujący całkowicie wodę). Smak wody podziemne zazwyczaj ze słabo wyczuwalnym smakiem, niekiedy może go powodować H 2 S. Wody powierzchniowe zazwyczaj o wyczuwalnym smaku nadawanym produktami procesów biochemicznych. Wyróżnia się smak: słony, gorzki, alkaliczny, kwaśny. Wszelkie inne odczucia smakowe to posmaki, np.: chlorowy, rybi, metaliczny. Chemiczne wskaźniki jakości wody Decydują one o ocenie przydatności danego źródła wody na potrzeby komunalne i do celów przemysłowych. Wśród nich wyróżnia się: Odczyn wyraża stopień kwasowości lub zasadowości wody, czego wyrazem jest wartość stężenia jonów wodorowych w wodzie. Tabela 1. Odczyn wody [źródło własne] Nazwa odczynu Warunek dla stężenia jonów Wartość [ph] obojętny [ H + ] = [ OH ] 6,5 8,5 kwaśny [ H + ] > [ OH ] < 6,5 zasadowy [ H + ] < [ OH ] > 8,5 Wody o małych wartościach ph powodują korozję, a wody o wysokim ph wykazują zdolności pienienia się jej. Twardość jest to właściwość wywołana obecnością substancji rozpuszczonych w wodzie głównie jonów Ca +2 i Mg +2. Twardość powodowana przez węglany /CO 3 2 /, wodorowęglany / HCO 3 /, wodorotlenki / OH / wapnia i magnezu to twardość węglanowa (t w ). Twardość powodowana przez chlorki / Cl /, siarczany / SO 4 2 / wapnia i magnezu to twardość niewęglanowa (t nw ). Twardość ogólna wody jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej: t o = t w + t nw. Jednostkami twardości wody mogą być: 1 mval/dm 3 = 2,8 o n = 10 mg CaO / dm 3. Tabela 2. Twardość wody [źródło własne] Rodzaj twardości wody Wartość [ o n] woda bardzo miękka 0 5 woda miękka 5 10 woda średniotwarda woda twarda woda bardzo twarda powyżej 30 Zasadowość wody zdolność wody do zobojętniania kwasów mineralnych w obecności określonych wskaźników. Jest wynikiem zawartości w wodzie soli słabych kwasów, a niekiedy wolnych zasad. Żelazo występuje w wodach podziemnych jako Fe(HCO 3 ) 2, FeSO 4 i FeCl 2. Nadmiar żelaza w wodzie pogarsza jej smak, może być przyczyną rozwoju bakterii żelazistych i zarastania rurociągów. W wodach powierzchniowych występuje w postaci Fe(OH) 3, a w przypadku wód z terenów bagiennych może występować w postaci fosforanów i związków humusowych. Mangan występuje w wodach podziemnych zazwyczaj razem z żelazem w ilości ok % zawartości żelaza. Powoduje pogorszenie smaku wody. Chlorki są łatwo rozpuszczalne w wodzie i występują w niej różnych ilościach. W wodach podziemnych są pochodzenia geologicznego. W wodach powierzchniowych 17

19 mogą dodatkowo pochodzić ze ścieków i z nawożenia gleb. Występują razem ze związkami azotowymi i bakteriami. Siarczany występują we wszystkich wodach naturalnych, a ich występowanie w wodach zbliżone jest jak w przypadku chlorków. Azot amonowy może pochodzić z rozkładu związków białkowych, z procesów redukcji NO 2, NO 3, z nawożenia gleby solami amonowymi, ze ścieków. W wodach podziemnych NH 3 może powstawać w wyniku redukcji NO 2, NO 3 przez H 2 S i piryty. Azotany (III) i azotany (V) mogą pochodzić z utleniania azotu amonowego. Azotany (V) są końcowym produktem rozkładu białek. Azotany (III) mogą również powstawać w wyniku redukcji azotanów (V). Zawiesiny są to substancje nierozpuszczalne, pływające lub zawieszone w wodzie. Mogą być pochodzenia naturalnego np. cząstki drobnego piasku, gliny, wytrącone związki Fe i Mn, różne organizmy wodne lub pochodzić z zanieczyszczenia wód ściekami, odpadami komunalnymi. Dzielą się na: łatwo opadające, trudno opadające, mineralne składają się ze związków nieorganicznych, lotne składające się ze związków organicznych. Tłuszcze są to substancje ekstrahujące się eterem naftowym (ekstrakt eterowy). Mogą pochodzić z zanieczyszczeń ściekami, smarami, olejami. Oleje mogą pochodzić z rozkładu planktonu, lub innych organizmów wodnych. Występują w wodach pod postacią emulsji lub jako roztwory koloidalne. Biologiczne zapotrzebowanie tlenu pięciodobowe (BZT 5 ) pojęcie umowne określające ilość tlenu potrzebną do utlenienia w czasie 5 dni związków organicznych obecnych w wodzie, przez mikroorganizmy bakterie aerobowe (tlenowe). Oznaczenie wykonuje się w temp. 20 o C. Procesy biochemiczne najintensywniej przebiegają w ciągu pierwszych 5 dni. Procesy biologicznego całkowitego rozkładu substancji organicznych odbywają sięw okresie ok. 20 dni w warunkach tlenowych i prowadzą do stabilizacji, tj. do przekształcenia związków organicznych w proste, stabilne związki nieorganiczne. Końcową fazą procesów biologicznych jest nitryfikacja związków azotowych. Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT) pojęcie umowne, oznaczające ilość tlenu potrzebnego do utlenienia związków organicznych i nieorganicznych (sole Fe +2, NO 2 SO 3 2, S 2 ). Utlenienie związków organicznych nie zawsze przebiega w 100%, zależy od rodzaju utleniacza: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, warunków prowadzenia utleniania, rodzaju substancji zawartych w wodzie. Biologiczne i bakteriologiczne właściwości wody W naturalnych wodach powierzchniowych mogą występować znaczne ilości bakterii chorobotwórczych. Zawartość bakterii (liczba kolonii bakterii w 1 cm 3 wody)zależy od rodzaju źródła wody. Rodzaje organizmów występujących w zbiornikach wodnych określają odbywające się w niej procesy biochemiczne. Organizmy te są wskaźnikami stopnia czystości wody. Wymagania stawiane wodzie stosowanej do różnych celów Wymagania stawiane wodzie zależą od sposobu jej wykorzystywania. Ujęcie wody, miejsce, z którego jest czerpana, warunki geologiczne na trasie jej przebiegu, wpływają na skład wody, a w związku z tym na jej jakość. W zależności od sposobu jej wykorzystania do celów: bytowych, komunalnych, gospodarczych i wymagań dodatkowych związanych np. z wykorzystaniem jej w określonej gałęzi przemysłu, woda powinna posiadać określone aktami prawnymi obowiązującymi w Polsce, wartości wskaźników jakości.. Jakość wody do 18

20 picia reguluje Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. Nr 61, poz. 417, z dn r.). Woda w gospodarstwach rolnych używana do hodowli zwierząt, nawadniania upraw, hodowli ryb nie nadaje się do picia, jej jakość jest niższa niż wody pitnej, ale jest zgodna z wielkościami dla niej dopuszczalnymi. Specyfika różnych gałęzi przemysłu w wymaganiach technologicznych jasno i wyraźnie precyzuje wymagania jakościowe dla wody zarówno w zakresie wskaźników fizycznych jak i wymagań co do zawartości zanieczyszczeń chemicznych i biologicznych i często jakość jej jest wyższa niż wody do picia. Uzdatnianie wody Uzdatnianie wody polega na dostosowaniu jej właściwości fizykochemicznych do wymagań wynikających z jej przeznaczenia. Podstawowym czynnikiem decydującym o sposobie uzdatniania wody jest jej skład. Przed doborem technologii uzdatniania wody, urządzeń, konieczne jest wykonanie analizy fizykochemicznej. Od prawidłowej oceny składu wody zależy dobór odpowiednich urządzeń oraz efektywność usuwania z niej zanieczyszczeń. Zakres uzdatniania wynika z rozbieżności między stanem jakościowym ujmowanej wody, a warunkami, którym powinna ona odpowiadać. Przy uzdatnianiu stosowane są zabiegi i operacje: absorpcja pochłanianie objętościowe przez aktywny materiał cząstek zanieczyszczeń z wody, adsorpcja pochłanianie powierzchniowe przez aktywny materiał (sorbent) cząstek zanieczyszczeń z wody, aeracja (napowietrzanie) wprowadzenie tlenu do wody z jednoczesnym usunięciem rozpuszczonych w niej innych gazów, cedzenie przepływ strumienia wody przez płaską perforowana lub porowatą przegrodę, degazacja (odgazowanie) usuwanie gazów rozpuszczonych w wodzie, destylacja wydzielenie wody z roztworu przez kolejne odparowania i skraplania; w pozostającym roztworze zawartość zanieczyszczeń wzrasta, dezodoryzacja usuwanie przykrego i specyficznego zapachu i smaku wody, dezynfekcja niszczenie lub usuwanie drobnoustrojów chorobotwórczych, dializa jednokierunkowy transport rozpuszczonych substancji przez membranę półprzepuszczalną (przepuszczającą cząsteczki substancji, a nie przepuszczającą rozpuszczalnik) pod wpływem różnicy stężeń substancji po obu stronach membrany, filtracja wydzielenie rozpuszczonych w wodzie cząstek podczas jej przepływu przez ośrodek porowaty, flotacja (wypienianie) unoszenie do góry cząsteczek zanieczyszczeń o gęstości mniejszej od wody, flokulacja (kłaczkowanie) łączenie się mniejszych cząsteczek w większe pod wpływem dodatku flokulanta, klarowanie usuwanie lub zmniejszenie mętności wody spowodowanej obecnością zawiesin i koloidów (mineralnych i organicznych); zwiększenie przezroczystości wody, koagulacja usuwanie z wody zanieczyszczeń koloidalnych, zawiesin trudno opadających i niektórych zanieczyszczeń rozpuszczonych przez ich łączenie w większe skupiska, co prowadzi do wytrącenia się ich w formie osadu w wyniku dodania koagulantów, mieszanie wprowadzenie wody w ruch burzliwy w celu ujednorodnienia kilku substancji, neutralizacja doprowadzenie odczynu wody do bliskiego obojętnemu, 19

21 odbarwianie usuwanie lub obniżenie natężenia barwy wody spowodowanej obecnością związków koloidowych, związków humusowych, lub substancji pochodzących ze ścieków, odkwaszanie usuwanie rozpuszczonego w wodzie CO 2, odmanganianie usuwanie nadmiernej ilości związków manganu z wody, odtlenianie usuwanie z wody rozpuszczonego w niej tlenu, odsalanie (demineralizacja) częściowe lub całkowite usuwanie rozpuszczonych soli z wody, odżelazianie usuwanie nadmiernej ilości związków żelaza z wody, osmoza jednokierunkowy transport rozpuszczalnika przez membranę półprzepuszczalną (przepuszczającą rozpuszczalnik a nieprzepuszczającą cząsteczki substancji rozpuszczonej) pod wpływem różnicy stężeń rozpuszczalnika po obu stronach membrany, ozonowanie wprowadzanie ozonu do wody w celu jej dezynfekcji i poprawy walorów smakowych i zapachowych wody, sedymentacja rozdzielenie ciała stałego od cieczy (rozdzielenie substancji niejednorodnych); pod wpływem sił grawitacji następuje opadanie gęstszych składników wody na dno zbiornika lub urządzenia, stabilizacja utrwalanie składu wody, głównie ze względu na zapobieganie korozyjności wody i wydzielaniu z niej osadów, utlenienie zachodzenie reakcji chemicznej utleniania i redukcji w wodzie, wymiana jonowa usuwanie z roztworu wodnego wybranych jonów z jednoczesnym wprowadzeniem na ich miejsce innych jonów, zmiękczanie usuwanie substancji powodujących twardość wody. Urządzenia do uzdatniania wody Do usuwania z wody zanieczyszczeń mechanicznych stosuje się: karty (stałe, wymienne, oczyszczane ręcznie lub mechanicznie) i sita (płaskie, łukowe, obrotowe). Skuteczność usuwania zanieczyszczeń stałych z wody zależy od wielkości kraty lub sita oraz od prędkości przepływu wody przez urządzenie. Do zatrzymania drobnych zanieczyszczeń stosowane są osadniki: poziome, pionowe, radialne (odśrodkowe). W osadnikach następuje opadanie na dno urządzenia zanieczyszczeń cięższych od wody wówczas, kiedy woda przepływa przez osadnik z bardzo małą prędkością. Opadanie cząstek w wodzie zależy ponadto od ich stężenia, wymiaru i kształtu. Skuteczność usuwania zanieczyszczeń wynosi ok. 70%. W czasie koagulacji wody skuteczność jej uzdatniania osiąga się na poziomie ok.90% przy zastosowaniu środków chemicznych koagulantów np. sole żelaza, siarczan (VI) glinu. Wytwarzają one w wodzie galaretowatą zawiesinę zlepiającą drobne zawiesiny, które jako ciężkie kłaczki łatwo sedymentują. Urządzenia stanowiące ciąg technologiczny procesu koagulacji to: urządzenia zarobowe służące do przygotowania koagulanta, dozowniki, mieszalniki, komory reakcji, klarowniki. Dalsze oczyszczania wody może zachodzić podczas filtracji wody z wykorzystaniem filtrów powolnych, pospiesznych (otwartych lub zamkniętych) lub superpośpiesznych. Spośród elementów tworzących filtry największe znaczenie z uwagi na założony cel filtracji ma materiał filtracyjny stanowiący wypełnienie filtrów. Ważny jest jego rodzaj i uziarnienie. Do procesu związanego z usunięciem ponadnormatywnej ilości żelaza z wody stosowane są odżelaziacze otwarte lub zamknięte. W czasie zmiękczania wody następuje usunięcie związków nadających twardość wody. Stosowane są urządzenia do chemicznego zmiękczania wody (metody strąceniowe) oraz układy wymienników do jonitowej wymiany jonów powodujących twardość wody. 20

22 Odsalanie wody to przede wszystkim stosowanie układów polegających na szeregowej wymianie wodorowo wodorotlenowej z wykorzystaniem kationitu silnie kwaśnego H + i anionitu słabo zasadowego OH. Anionit usuwa wyłącznie aniony słabych kwasów. Uzdatniana woda nie jest wolna od bakterii znajdujących się w niej. Z tego też względu wodę przeznaczoną do picia dla ludzi i na potrzeby gospodarcze pooddaje się procesom dezynfekcji: chlorowaniu lub ozonowaniu. Można także zastosować metody fizyczne polegające na gotowaniu, pasteryzacji, naświetlaniu promieniami ultrafioletowymi (UV) lub z wykorzystaniem ultradźwięków. Najczęściej stosuje się jednak dezynfekcję metodami chemicznymi polegającymi na dodawaniu do wody silnych utleniaczy: ozonu, chloru gazowego (dodawanego do wody w postaci wody chlorowej), chloranu (I) sodu, chloroaminy, wapna chlorowanego. Chlorowanie wody wymaga wstępnego określenia dawki chloru i czasu jego kontaktu z dezynfekowaną wodą. Obie wielkości zależą od poziomu skażenia bakteriologicznego, składu fizykochemicznego ujmowanej wody. Do przygotowania i dawkowania wody chlorowej stosowane są chloratory. Ozonowanie wody polega na przepuszczeniu przez wodę powietrza nasyconego ozonem. Ozonowanie wody polega na wcześniejszym wytworzeniu ozonu w ozonatorze. Wprowadzane tam powietrze powinno być pozbawione pyłów, powinno być ochłodzone i osuszone. Kontakt ozonu z wodą odbywa się w komorze kontaktowej w czasie niezbędnym dla zapewnienia kontaktu ozonu z masą wody, dezaktywacją mikroorganizmów i usunięcia nadmiaru ozonu z wody. W zależności od rodzaju ujmowanej wody i urządzeń stacje uzdatniania wody mogą mieć różne schematy technologiczne, charakteryzujące się zestawem niezbędnych urządzeń technologicznych oraz ich wzajemnym funkcjonalnym powiązaniu w procesie uzdatniania. Wyboru układu technologicznego dokonuje się w oparciu o analizy fizykochemicznego i bakteriologicznego składu wody Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jaką wodę powinien dostarczać wodociąg miejski? 2. Jakie wskaźniki fizyczne i chemiczne decydują o przydatności wody na cele konsumpcyjne? 3. W jakim celu przeprowadza się odżelazianie wody? 4. Dlaczego wodę przeznaczoną do spożycia przez ludzi powinno się dezynfekować? 5. Jakie urządzenia stosowane są do usuwania zanieczyszczeń mechanicznych z wody? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Przedstaw w postaci schematu blokowego propozycję uzdatniania wody o parametrach wskazanych przez nauczyciela. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować skład wody podany przez nauczyciela, 2) przeanalizować procesy technologiczne wymagane podczas usuwania niepożądanych składników wody, 3) opracować w postaci schematu blokowego propozycję uzdatnienia wody, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. 21

23 Wyposażenie stanowiska pracy: akty prawne w zakresie wymagań jakości wody do picia i na potrzeby gospodarcze, arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, linijka, gumka, literatura z rozdziału 6 dotycząca jakości wody i jej uzdatniania. Ćwiczenie 2 Porównaj wynik analizy fizykochemicznej wody otrzymanej od nauczyciela z obowiązującymi przepisami w zakresie wymagań jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dokonaj oceny przydatności analizowanej próbki wody na cele wodociągowe. Wnioski wypisz na arkuszu papieru formatu A4. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować analizę fizykochemiczną próbki wody, 2) porównać wyniki analizy z obowiązującymi przepisami, 3) wypisać wnioski, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: analiza fizykochemiczna próbki wody, akty prawne w zakresie wymagań jakości wody, arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca jakości wody i jej uzdatniania Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić fizyczne wskaźniki wody? 2) wyjaśnić znaczenie procesów jednostkowych w uzdatnianiu wody? 3) scharakteryzować sposoby odsalania wody? 4) wyjaśnić, dlaczego wodę poddaje się zmiękczaniu? 5) wyjaśnić, na czym polega technologia ozonowania wody? 22

24 4.3. Zbiorniki wody i pompownie wodociągowe Materiał nauczania Zbiorniki do magazynowania wody Zbiorniki wody służą do magazynowania wody w okresie jej nadmiaru oraz do uzupełniania dostawy w okresach zwiększonego zapotrzebowania na wodę. W gospodarce wodnej noszą one nazwę zbiorników zapasowo wyrównawczych. Funkcje zbiorników: gromadzą wodę czerpaną lub dostarczaną z ujęć wodociągowych, przetrzymują zapas wody do celów specjalnych (w przypadku awarii urządzeń dostarczających wodę, cele przeciwpożarowe, dla zapewnienia odpowiedniego ciśnienia wody). Zadania zbiorników wody: wyrównywanie dostaw wody w czasie zmiennych rozbiorów. Rozbiór wody jest różny i zmienny w czasie, podczas gdy dostawa wody zarówno z ujęć grawitacyjnych jak i pompowych jest regulowana. Zadaniem zbiornika jest zmagazynowanie wody w czasie, gdy rozbiór jest większy, niż jej dostawa; wyrównywanie ciśnień w zbiornikach wodociągowych wysoko położonych ponad terenem zasilania, zadaniem ich jest wyrównywanie ciśnień zmieniających się w czasie doby. Dostawa wody do zbiornika odbywać się będzie grawitacyjnie, gdy ujęcia położone są powyżej zbiornika, lub za pomocą pomp, gdy ujęcia wody są nisko położone; gromadzenie wody do celów przeciwpożarowych oraz zapewnienia dostawy wody w razie awarii. Rodzaje zbiorników wody Dzielą się one ze względu na: 1. usytuowanie względem ukształtowania terenu na: terenowe (budowane na powierzchni terenu). Stosuje się je wówczas, gdy ich wysokościowe położenie lub układ topograficzny na to pozwala. Wyróżnia się: dolne wyrównujące różnice między dostawą a poborem wody, górne wyrównujące ciśnienie w sieci. Zbiorniki terenowe dolne magazynują wodę. Budowane są one wówczas, gdy mają za zadanie wyrównywać jedynie dostawę wody. Stosowane mogą być zamiast studzien zbiorczych na ujęciu wód podziemnych, jako zbiornik na początku lub końcu cyklu technologicznego, jako zbiorniki ujęciowe, zbiorniki wyrównawcze. Zbiornik terenowe górne wysoko położone, poza magazynowaniem wody, ustalają ciśnienie w sieci wodociągowej. Muszą być położone ponad obszarem zasilania. Budowane są tam, gdzie pozwalają na to warunki topograficzne. Gdzie indziej budowane są zbiorniki wieżowe. Ich położenie wysokościowe będzie decydować o układzie ciśnień w obszarze zasilania. Zbiorniki wieżowe oprócz funkcji zapasowo wyrównawczych, wyrównują ciśnienie w sieci wodociągowej, spełniają więc te same funkcje, co zbiorniki terenowe górne. 2. miejsce w systemie wodociągowym: zbiorniki ujęciowe zakładane na ujęciach wody, gromadzą wodę dopływającą przed jej dalszym transportem. Zależnie od rodzaju ujmowanej wody mogą być zbiornikami wody powierzchniowej, wody podziemnej lub źródlanej; 23

25 zbiorniki technologiczne są to zbiorniki zapasowo wyrównawcze będące końcowym obiektem ciągu technologicznego i gromadzące po uzdatnieniu wodę czystą przeznaczoną do przesyłania siecią wodociągową; zbiorniki sieciowe współpracują z siecią wodociągową. 3. usytuowanie względem obszaru zasilania: przepływowe (początkowe) położone między ujęciem a rozdzielczą siecią wodociągową, końcowe usytuowane na końcu obszaru zasilania po przeciwnej stronie sieci wodociągowej, niż ujęcie wody, centralne położone w obszarze zasilania w pobliżu największego odbiorcy wody. Położenie ich gwarantuje stosunkowo najlepszy i najbardziej równomierny rozkład ciśnień w sieci wodociągowej. Kształt zbiornika oraz usytuowanie wlotu i wylotu wody powinny zapewnić ciągłą wymianę całej masy wody gromadzonej w zbiorniku i nie dopuszczać do wytwarzania się martwych przestrzeni z zastoinami. Konstrukcja zbiornika musi być szczelna zarówno ze względu na przeciwdziałanie wyciekowi wody, jak i na zabezpieczenie przed przedostawaniem się do zbiornika wód deszczowych i gruntowych. Zbiornik powinien mieć odpowiednie właściwości cieplne (zimą, aby woda nie zamarzała, a latem, aby się nie podgrzewała).woda w nim powinna być chroniona przed światłem słonecznym w celu niedopuszczenia do rozwoju glonów. Wyposażenie zbiorników: Do wyposażenia zbiorników wody należą: komora zasuw wraz z układem przewodów powinna zapewnić możliwość łatwego wyłączenia go z eksploatacji, spuszczenia wody. Zgrupowane w niej uzbrojenie powinno zapewniać właściwe użytkowanie, cyrkulację i wymianę wody; przewody z uzbrojeniem: a) przewody doprowadzające wodę umieszcza się po przeciwległej stronie w komorze zbiornika niż przewody odprowadzające w celu zapewnienia cyrkulacji wody, b) przewody odprowadzające wodę mają wloty umieszczone na poziomie dna zbiornika (powyżej dna) i powinny być zaopatrzone w kosze, c) przewody przelewowe powinny zabezpieczać zbiornik przed przepełnieniem, mieć średnicę zapewniającą szybkie odprowadzenie wody bez wystąpienia spiętrzenia. Umieszczone są powyżej maksymalnego poziomu dopuszczalnego wody zwierciadła górnego wody, d) przewody spustowe powinny być umieszczone tak nisko aby zapewnić szybie i całkowite opróżnienie zbiornika z wody (w czasie awarii lub czyszczenia); wywietrzniki (rury wentylacyjne) powinny zapewniać stałą wymianę powietrza w zbiorniku, oraz utrzymywać ciśnienie atmosferyczne nad zwierciadłem wody; urządzenia kontrolno pomiarowe powinny pozwalać na kontrolę stanu napełnienia zbiornika wodą, oraz pozwalały określać ilość wody zgromadzoną w zbiorniku. Są to: wodomierze, poziomowskazy. Wszelkie mechanizmy i urządzenia wchodzące w skład wyposażenia zbiornika powinny być dostępne dla obsługi, ale tak, aby obsługa nie miała bezpośredniego kontaktu z przestrzenią nad wodą i aby nie mogło nastąpić przypadkowe skażenie wody. Pompy i pompownie Pompa to urządzenie do podnoszenia wody przez wytwarzanie różnicy ciśnień między stroną ssawną, a stroną tłoczną elementu roboczego. Wyróżniamy pompy: wyporowe, wirowe, strumieniowe. 24

26 Działanie pompy charakteryzują wielkości: wysokość ssania H s, tłoczenia H t, podnoszenia H p, wydajność: nominalna Q n, rzeczywista Q r, moc N, sprawność η. Każda pompa charakteryzowana jest poprzez: zależność między całkowitą wysokością podnoszenia H i wydajnością nominalną pompy Q określana jest charakterystyką przepływu (krzywą przepływu) H = f(q), zależność mocy na wale N od wydajności pompy Q to charakterystyka mocy (krzywa mocy) N = f(q), zależność sprawności pompy η od jej wydajności Q to charakterystyka sprawności (krzywa sprawności) η = f(q). Dobierając pompy należy wyznaczyć punkt pracy pompy. Jest on w punkcie przecięcia charakterystyki przepływu pompy H = f(q) z charakterystyką przewodu. Charakterystyka przewodu określana jest wzorem: H g + Δh r = f(q) H g geometryczna wysokość podnoszenia [ m ], Δh r suma strat hydraulicznych na przewodach ssawnych i tłocznych pompy Δh r = Δh l + Δh m, obejmująca wysokość strat hydraulicznych na długości Δh l oraz strat wywołanych przeszkodami miejscowymi Δh m. Pompy mogą współpracować ze sobą w układach równoległych lub szeregowych. Pompownie są to zespoły urządzeń technicznych wraz z budowlami, przewodami, uzbrojeniem i agregatami pompowymi służącymi do przetłaczania wody o odpowiednim ciśnieniu. Klasyfikowane są one jako: lokalizowane na ujęciach wody, stacjach uzdatniania wody, na sieci wodociągowej, centralne lub lokalne, komunalne lub przemysłowe, naziemne, nadziemne, podziemne, sterowane automatycznie lub ręcznie, elektryczne, spalinowe, wiatrowe, pneumatyczne, parowe. W skład każdej pompowni wchodzą: zbiornik czerpalny, z którego przewodami ssawnymi pompy pobierają wodę; hala pomp, w której oprócz pomp i silników znajdują się odcinki przewodów ssawnych i tłocznych, wraz z armaturą odcinającą, zabezpieczającą i kontrolno-pomiarową. Ponadto znajdują tutaj przeznaczenie dyspozytornia, urządzenia do montażu i demontażu zespołów pompowych. Hala pomp powinna być duża, umożliwiająca swobodne poruszanie się obsługi, zapewniająca łatwy montaż i demontaż pomp, silników, rurociągów i wyposażenia. Odległość między fundamentami zespołów pompowych wynosi od 1,0 1,2 m. Między ścianą a fundamentem odległość powinna być zachowana od 1,0 do 1,2 m. Pomieszczenie powinno być suche, oświetlone, ogrzewane, wentylowane, o wysokość hali powyżej 3,2 m; pomieszczenia pomocnicze urządzeń technicznych takie jak: stacja transformatorowa, rozdzielnia elektryczna, pompy próżniowe do zalewania pomp wodnych, do usuwania przecieków; pomieszczenia socjalne szatnia, natryski, toalety, palarnia, pomieszczenia administracyjne; ponadto mogą znajdować się: warsztat techniczny, magazyn, kotłownia. 25

27 Pompownie hydroforowe Pompownie hydroforowe są to obiekty, w których zespoły pomp tłoczą wodę do zbiorników wodno-powietrznych, skąd woda pod ciśnieniem sprężonego powietrza jest wtłaczana do sieci przewodów. Stosowane są do lokalnego podwyższania ciśnienia wody w instalacjach wodociągowych pojedynczych budynków lub zespołów budynków. Zastępować one mogą pompownie współpracujące ze zbiornikami wyrównawczymi. Pompownie hydroforowe mogą być stosowane w małych osiedlach mieszkaniowych i wodociągach grupowych. do podwyższania ciśnienia wody w zewnętrznej sieci wodociągowej. Należy je lokalizować w obiektach wolno stojących o naziemnej konstrukcji budowlanej. W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się lokalizowanie pompowni hydroforowych w obiektach podziemnych. Hydrofornie Hydrofornia powinna być wyposażona we wpusty podłogowe, ogrzewanie, wentylację i oświetlenie oraz otwory drzwiowe umożliwiające wymianę największego gabarytowo urządzenia hydroforni. Pomieszczenie, w których ma być zainstalowany zestaw hydroforowy, powinno mieć wymiary w rzucie, zapewniające dowolne ustawienie zestawu i innych urządzeń pompowni hydroforowej oraz swobodny dostęp w celu ich kontroli oraz wymiany. Dobór zestawu hydroforowego 1. Przy doborze urządzenia do podwyższania ciśnienia należy brać pod uwagę: parametry techniczne wymagane do prawidłowego zaopatrzenia w wodę obiektu (maksymalne zapotrzebowanie wody, wymagane ciśnienie zasilania, rozkład rozbiorów wody), warunki pracy pompowni w systemie wodociągowym (minimalne i maksymalne ciśnienie zasilania), relacje pomiędzy maksymalnym poborem wody na cele bytowo-gospodarcze i przeciwpożarowe oraz relacje pomiędzy ciśnieniem na wyjściu zestawu niezbędnym dla prawidłowej dostawy wody na oba cele. 2. Przy dużej dynamice poboru wody zaleca się dobór zestawów hydroforowych o większej liczbie pomp, ze względu na oszczędność energii, przy czym należy uwzględniać warunki współpracy ze źródłem zasilania urządzenia. 3. W przypadku gdy maksymalny rozbiór wody na cele gospodarcze jest znacznie mniejszy niż na cele pożarowe należy stosować zestawy dwusekcyjne do podwyższania ciśnienia. 4. Dla pompowni wielosekcyjnych, obsługujących instalacje lub sieci spełniające różne funkcje, należy oddzielnie wyznaczyć wielkość zapotrzebowania wody dla każdej z sekcji Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie zadania spełniają zbiorniki terenowe? 2. Które zbiorniki stosowane są do wyrównywania ciśnienia wody w sieci wodociągowej? 3. Gdzie lokalizuje się zbiorniki centralne? 4. Jakie jest wyposażenie zbiorników otwartych magazynujących wodę? 5. Który element składowy pompowni wodociągowej jest najważniejszy i dlaczego? 26

28 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Na podstawie kart katalogowych pomp wirowych dobierz pompę o wysokość podnoszenia, H = 25 m i wydajności Q = 15 m 3 /h. Wypisz dla wybranej pompy wielkości charakterystyczne. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować karty katalogowe pomp wirowych, 2) dobrać pompę o zadanych parametrach, 3) wypisać dla wybranej pompy wielkości charakterystyczne, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: katalogi pomp wirowych różnych producentów, arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca magazynowania wody i pompowni wodociągowych. Ćwiczenie 2 Porównaj wady i zalety zbiorników magazynowania wody. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować materiały związane tematycznie z magazynowaniem wody, 2) wypisać w punktach wnioski dotyczące wad i zalet wybranych zbiorników do magazynowania wody, 3) zaprezentować wykonane ćwiczenie na forum klasy. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca magazynowania wody i pompowni wodociągowych Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyjaśnić, jaki jest cel i sposoby magazynowania wody? 2) wskazać lokalizację zbiorników przepływowych? 3) określić konieczne wyposażenie zbiorników magazynujących wodę? 4) określić wymagania techniczno-prawne dla pompowni wodociągowych? 5) dobrać zestaw hydroforowy? 27

29 4.4. Sieci wodociągowe i ich uzbrojenie Materiał nauczania Sieci wodociągowe Sieć wodociągowa to układ połączonych ze sobą przewodów wraz z uzbrojeniem przeznaczonych do przesyłu wody między ujęciem, a odbiorcą. W zależności od roli, jaką spełniają przewody wodociągowe w układzie sieci wyróżniane są jako: tranzytowe zadaniem ich jest doprowadzenie wody z ujęcia lub stacji uzdatniania do początku magistrali miejskiej, nie ma z nich poboru wody, magistralne zadaniem ich jest doprowadzenie wody do początku obszaru zasilania, są to przewody o średnicy powyżej 300 mm, rozdzielcze układane wzdłuż ulic w obszarze zasilania z których odbiorcy pobierają wodę bezpośrednio poprzez połączenie wodociągowe. Wyróżniane są trzy układy sieci: pierścieniowy (obwodowy, zamknięty). Z uwagi na dwustronne zasilanie punktów rozbioru wody zapewnia pewność dostawy wody. rozgałęzieniowy (promienisty).w układzie tym przewód magistralny dzieli się na odcinki o stosunkowo coraz mniejszej średnicy i ślepo zakończonych. Do punktów rozbioru woda dopływa tylko z jednej strony, mieszany, w którym część przewodów istnieje w postaci obwodów zamkniętych, a pozostałe, położone na skraju sieci, pozostają obwodami otwartymi. Ciśnienie wody w sieci wodociągowej najczęściej utrzymuje się w granicach 0,3 0,4 MPa. Wystarcza ono na pokrycie zapotrzebowania na wodę przy zabudowie 6 8 kondygnacyjnej. Przy terenie zróżnicowanym wysokościowo dochodzić może do przekraczania wartości granicznych ciśnienia wody. W tej sytuacji powinno nastąpić strefowanie sieci wodociągowej. Sieć wodociągowa powinna zapewniać dostawę wody w wymaganej ilości o jakości i pod ciśnieniem, które spełnia wymagania określone przepisami prawa dla wszystkich użytkowników objętych działaniem urządzeń wodociągowych, niezawodność dostawy wody. Poszczególne elementy sieci wodociągowej powinny być szczelne, umożliwiać przepływ wody przy jak najmniejszych stratach energii oraz nie powinny wpływać na jakość wody i wprowadzać do niej składników szkodliwych dla zdrowia. Uzbrojenie sieci wodociągowej Dla zapewnienia właściwego korzystania z sieci wodociągowej, kontroli działania, umożliwienia wykonywania remontów, sieć ta powinna być wyposażona w urządzenia wodociągowe, czyli w uzbrojenie i armaturę. Elementami uzbrojenia regulacyjnego są zasuwy kielichowe lub kołnierzowe (ze względu na sposób połączenia) oraz płaskie, owalne lub okrągłe (ze względu na wartość ciśnienia). Elementami uzbrojenia czerpalnego są: hydranty podziemne lub nadziemne, zdroje uliczne. Elementami uzbrojenia zabezpieczającego montowanego na sieci wodociągowej są: klapy zwrotne, odwodnienia, odpowietrzniki, napowietrzniki, likwidatory uderzeń hydraulicznych, zawory bezpieczeństwa, zawory redukcyjne. Uzbrojenie kontrolno-pomiarowe stanowią wodomierze i manometry. 28

30 Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie są układy sieci wodociągowych? 2. Z jakich przewodów wodociągowych pobierana jest woda przez odbiorców? 3. Od czego zależy ciśnienie wody w sieci wodociągowej? 4. Jaki jest podział zasuw? 5. Jakie elementy uzbrojenia sieci wodociągowej stosowane są do bezpośredniego czerpania wody? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Dla fragmentu sieci wodociągowej przedstawionej na planie sytuacyjnym zaproponuj elementy uzbrojenia pozwalające na jej bezawaryjną eksploatację. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować przebieg sieci wodociągowej przedstawionej na planie sytuacyjnym, 2) przeanalizować cel i warunki instalowania elementów uzbrojenia sieci wodociągowej, 3) dobrać elementy wyposażenia sieci wodociągowej i zapisać je na arkuszu papieru, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: plan sytuacyjny z naniesionym przebiegiem sieci wodociągowej, arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca sieci wodociągowych i ich uzbrojenia. Ćwiczenie 2 Narysuj schematyczny układ sieci wodociągowej wraz z obiektami wodociągowymi na jego trasie od miejsca poboru wody do obszaru zasilania. Nazwij poszczególne przewody i obiekty wodociągowe. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować wiadomości z literatury dotyczące wykonywanego ćwiczenia 2) wykonać schemat sieci wodociągowej z opisaniem jej poszczególnych części, 3) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, linijka, gumka, literatura z rozdziału 6 dotycząca sieci wodociągowych i ich uzbrojenia. 29

31 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniować pojęcie: sieć wodociągowa? 2) dokonać klasyfikacji przewodów sieci wodociągowej? 3) określić cel instalowania klap zwrotnych? 4) dokonać podziału hydrantów sieci wodociągowej? 30

32 4.5. Zasady wykonywania sieci wodociągowych Materiał nauczania Do budowy sieci wodociągowej mogą być stosowane wyłącznie rury wykonane z: żeliwa, żeliwa sferoidalnego, stali ocynkowanej, rury z polietylenu, polichlorku winylu, betonu i żelbetu. Przewody wodociągowe układane na stokach lub w gruntach nawodnionych powinny być zabezpieczone przed przemieszczaniem. Korpusy armatury powinny być łączone z rurami przewodowymi za pomocą połączeń kołnierzowych. Trasa przewodów wodociągowych i usytuowanie armatury powinno być trwale oznakowane w terenie. Technologia oraz materiały użyte do łączenia rur powinny zapewniać wytrzymałość połączeń równą co najmniej wytrzymałości rur. Rury polietylenowe powinny być łączone za pomocą połączeń zgrzewanych. Przy wykonywaniu sieci wodociągowej należy zachowywać jednolitość technologiczną stosowanych materiałów, łączeń, kształtek i armatury. Należy uwzględniać szczegółowe warunki techniczne prowadzenia, wykonania i odbioru robót budowlano-montażowych przewodów wodociągowych określone w Polskich Normach, odrębnych przepisach oraz przez producentów rur i armatury. Przewody wodociągowe powinny być układane w odległości od przebiegających równolegle innych przewodów co najmniej: 1,5 m od przewodów gazowych i kanalizacyjnych, 0,8 m od kabli elektrycznych oraz 0,5 m i 1,0 m (w przypadku przewodów wodociągowych magistralnych) od kabli telekomunikacyjnych. Budowa sieci wodociągowych Trasę przewodu wodociągowego wytycza służba geodezyjna. Wyznaczona zostaje poprzez wbijanie kołków osiowych na każdym załamaniu trasy i osiach obiektów oraz co m na prostych odcinkach przewodów. Krawędzie wykopu wyznacza się od osi po obu stronach prostopadle do trasy przewodu połowę szerokości wykopu wbijając w tych punkach kołki świadki. Szerokość wykopu powinna umożliwić swobodne jego wykonanie i układanie przewodu. Z tych powodów powinna być szersza od średnicy nominalnej przewodu o 0,3 0,4 m z każdej jego strony. Szerokość wykopu powiększa się w przypadku obudowy o 0,1m i w odniesieniu do wykopu w gruncie nawodnionym o 0,1 m. Wykopy prowadzi się ręcznie lub mechanicznie. Ziemię z wykopu składa się po przeciwnej stronie niż nawierzchnię, pozostawiając wolny pas transportowy wzdłuż krawędzi wykopu o szerokości 0,6 1,0 m. Na dnie wykopu należy pozostawić ok. 10 cm warstwę ziemi, którą zdejmuje się bezpośrednio przed ułożeniem przewodu. W celu umożliwienia wykonania złączy przewodów wodociągowych konieczne jest wykonanie gniazd, których wymiary zależą od średnicy przewodu i rodzaju połączenia. Wykopy powinny posiadać zabezpieczone ściany w postaci obudowy pełnej lub ażurowej, której wykonanie zależy od głębokości układania przewodu i rodzaju gruntu. Bezwzględnie należy przewidzieć w przypadku napływu wód gruntowych odwodnienie wykopu. Sposób składowania rur zaleca ich producent. Technika opuszczania rur do wykopu zależy od masy i długości rury. Każdy z układanych odcinków rur powinien być ułożony na wyrównanym dnie na 2/3 swej długości. Po ułożeniu rur w wykopie podbija się je z obydwu stron ziemią sypką bez kamieni i gliny lub piaskiem. Montaż złączy zależy od rodzaju materiału rur i od kształtki połączeniowej. Układając rury z PVC, należy kształtki i uzbrojenie na przewodzie zabezpieczyć m.in. przed wyboczeniami poprzez wykonanie bloków oporowych. 31

33 Magistralne przewody wodociągowe 1. Przy wyborze trasy przebiegu przewodów wodociągowych magistralnych należy się kierować następującymi zasadami: po jak najkrótszej drodze powinny być łączone punkty zasilania o największym zapotrzebowaniu na wodę w obszarze zasilania, prowadzić przewody przez środki ciężkości obszarów o największym zapotrzebowaniu na wodę. 2. Przewody powinny być prowadzone w liniach rozgraniczających ulic pod ciągami pieszymi lub w liniach rozgraniczających specjalnie wydzielonych pasów technicznych. 3. Odległość osi przewodu wodociągowego magistralnego od obiektu budowlanego powinna zabezpieczać przed możliwością naruszenia stabilności gruntu pod fundamentami obiektu budowlanego podczas wykonywania prac eksploatacyjnych w otwartym wykopie. 4. Przewody wodociągowe magistralne powinny być układane w ziemi o 0,3 metra poniżej strefy przemarzania mierząc od górnej tworzącej przewodu do rzędnej projektowanego terenu. 5. Do budowy przewodów wodociągowych magistralnych powinny być stosowane rury i kształtki żeliwne łączone na uszczelki. Połączenia rur mogą być kołnierzowe lub kielichowe o konstrukcji zabezpieczającej przed nadmiernym przesuwaniem poosiowym rur względem siebie. 6. Na obszarach, na których mogą występować zwiększone obciążenia mechaniczne przewody wodociągowe magistralne powinny być wykonywane z rur i kształtek z żeliwa sferoidalnego. 7. Zasuwy na przewodach magistralnych należy rozmieszczać: w węzłach (zasuwy tzw. węzłowe), na odcinkach między węzłami (zasuwy tzw. liniowe) w odstępach nie większych niż 500 m, w miejscach zmiany średnicy przewodu (na przewodzie o średnicy mniejszej). 8. Na przewodach wodociągowych magistralnych należy instalować miękkouszczelniające zasuwy klinowe z gładkim i wolnym przelotem, wykonane z następujących materiałów: wrzeciono, wykonane ze stali nierdzewnej z walcowanym gwintem, uszczelnienie wrzeciona to uszczelka typu O ring, pokrywa i korpus wykonane z żeliwa sferoidalnego, klin wykonany z żeliwa sferoidalnego pokryty powłoką z EPDM, pokrycie antykorozyjne na zewnątrz i wewnątrz to nałożony proszek epoksydowy. 9. Zasuwy na przewodach o średnicach większych niż 300 mm należy instalować wraz z odciążeniem tj. z dodatkowym zaworem zainstalowanym na przewodzie obejściowym łączącym komorę korpusu zasuwy głównej przed i za elementem zamykającym. 10. Zasuwy o średnicach poniżej 500 mm mogą być umieszczane bezpośrednio w ziemi, z tym, że powinny one być wówczas wyposażone w przedłużający trzpień (zakończony kwadratem do klucza), umieszczony w specjalnej rurze ochronnej zakończonej skrzynką uliczną. Koniec trzpienia powinien znajdować się na głębokości od 0,2 do 0,27 m od powierzchni terenu. 11. Zasuwy o średnicy większej niż 500 mm należy umieszczać w komorach, a jeśli mają napęd elektryczny lub hydrauliczny, to bez względu na średnicę należy umieszczać je w komorach. 12. Odwodnienia należy umieszczać w każdym najniższym punkcie profilu podłużnego przewodu, z tym że, jeżeli w najniższym punkcie wypada zasuwa, to odwodnienie należy umieścić przed i za zasuwą. 32

34 13. Każdy odcinek między zasuwami powinien mieć odwodnienie w najniższym punkcie przed zasuwą. 14. Woda z odwodnienia powinna być odprowadzana do kanalizacji deszczowej lub do kanalizacji ściekowej, a w przypadku znacznego oddalenia odwodnienia od kanału, wodę można odprowadzać do dowolnego odbiornika (cieku wodnego, rowu melioracyjnego) lub do bezodpływowej studzienki o konstrukcji zapewniającej łatwe jej opróżnianie. 15. Jeżeli woda z przewodu wodociągowego odprowadzana jest do kanalizacji, przewód odprowadzający wodę ze studzienki do kanału powinien być zaopatrzony w syfon (zabezpieczający przed przedostawaniem się do studzienki gazów kanałowych) oraz zasuwę. 16. Odpowietrzniki należy umieszczać: w każdym punkcie szczytowym profilu podłużnego przewodu, z tym że, jeżeli w punkcie szczytowym wypada zasuwa, to zawór należy umieszczać przed i za zasuwą, na długich wznoszących się odcinkach w odstępach nie większych niż 800 m, za pompowniami. 17. Każdy odcinek przewodu między zasuwami powinien mieć odpowietrzenie w wyższym punkcie przewodu przed zasuwą. 18. Na przewodach wodociągowych magistralnych należy instalować zawory napowietrzająco-odpowietrzające, a na przewodach o średnicy większych niż 300 mm zawory należy umieszczać w specjalnych komorach 19. Na przewodach wodociągowych magistralnych o średnicy 300 mm dopuszcza się instalowanie zaworów napowietrzająco-odpowietrzających przeznaczonych do bezpośredniego montażu w ziemi. 20. Przewody wodociągowe magistralne narażone na powstawanie naprężeń rozrywających w ścianach rurociągu (wywołanych zjawiskiem uderzenia hydraulicznego), których wartość jest większa od wartości krytycznej, powinny być wyposażone w odpowiednie urządzenia techniczne, które spowodują stłumienie uderzenia hydraulicznego, czyli nie dopuszczą do osiągnięcia ciśnienia krytycznego, wywołującego naprężenia krytyczne. 21. Doboru typu urządzeń tłumiących uderzenia hydrauliczne należy dokonywać indywidualnie po przeprowadzeniu wnikliwej analizy warunków ewentualnego występowania uderzenia hydraulicznego, określeniu jego wielkości oraz opracowaniu odpowiedniej metody tłumienia skutków uderzenia hydraulicznego. 22. Zastosowanie upustowych zaworów bezpieczeństwa otwierających się przy obniżonym ciśnieniu, wymaga przeprowadzenia szczegółowych obliczeń warunków osiągnięcia koniecznego czasu trwania otwierania i zamykania. Przewody wodociągowe rozdzielcze 1. Przy doborze średnic przewodów wodociągowych rozdzielczych należy uwzględniać: stabilność hydrauliczną sieci (w przypadku awaryjnego wyłączenia określonych odcinków sieci, ciśnienie w głównych węzłach nie może spaść poniżej ustalonego minimum), koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, wymaganą przepustowość sieci na wypadek pożaru, zgodnie z zaleceniami Polskich Norm i odrębnych przepisów. 2. Przewody wodociągowe rozdzielcze powinny być prowadzone w liniach rozgraniczających ulic pod ciągami pieszymi w taki sposób, aby wykopy pod przewody nie naruszały pasa jezdni. 33

35 3. Przewody wodociągowe rozdzielcze powinny być umieszczane po tej stronie ulicy, po której będzie więcej przyłączy wodociągowych, chyba że koncentracja istniejących sieci podziemnych uniemożliwia takie rozwiązanie. 4. W przypadku drogi z jezdniami dwupasmowymi lub o szerokości ponad 20 m między liniami rozgraniczającymi oraz istnienia po obu jej stronach obszarów zabudowy zwartej lub przeznaczonych do takiej zabudowy przewody wodociągowe rozdzielcze powinny być układane po obu jej stronach, chyba że analiza ekonomiczna wykaże niecelowość takiego rozwiązania. 5. Przewody wodociągowe rozdzielcze prowadzone poza terenami przeznaczonymi na cele komunikacyjne należy prowadzić w liniach rozgraniczających specjalnie wydzielonych pasów technicznych. 6. Odległość pozioma osi przewodu wodociągowego rozdzielczego od obiektu budowlanego powinna zabezpieczać przed możliwością naruszenia stabilności gruntu pod fundamentami obiektu budowlanego podczas wykonywania prac eksploatacyjnych w otwartym wykopie. 7. Przewody wodociągowe rozdzielcze powinny być układane w ziemi o 0,4 metra poniżej strefy przemarzania mierząc od górnej tworzącej przewodu do rzędnej projektowanego terenu. 8. Do budowy przewodów wodociągowych rozdzielczych powinny być stosowane: rury i kształtki z polietylenu wysokiej gęstości (PEHD) łączone metodą zgrzewania doczołowego, rury i kształtki z żeliwa sferoidalnego łączone na uszczelki. 9. Połączenia rur i kształtek z żeliwa sferoidalnego powinny być: kołnierzowe, kielichowe o konstrukcji zabezpieczającej przed nadmiernym przesuwaniem poosiowym rur względem siebie. 10. Zasuwy na przewodach rozdzielczych należy rozmieszczać: w miejscach połączeń z przewodem magistralnym, na odcinkach między węzłami w odstępach nie większych niż 200 m, w miejscach zmiany średnicy przewodu, w węzłach (przy rozmieszczaniu zasuw w węzłach należy uwzględniać w miarę możliwości zasadnicze kierunki przepływu wody w przewodach, starając się zapewnić zasilanie w wodę sąsiednich odcinków z różnych stron w przypadku awarii danego odcinka). 11. Na przewodach wodociągowych rozdzielczych należy instalować miękkouszczelniające zasuwy klinowe z gładkim i wolnym przelotem. 12. Hydranty należy lokalizować: uwzględniając zasady wynikające przede wszystkim z zaleceń normy dotyczącej przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę, w najwyższych i najniższych punktach przewodów rozdzielczych, przy zasuwie przedziałowej od strony wysokiego punktu profilu danego odcinka, w pobliżu skrzyżowania ulic, na końcówkach przewodów. 13. Hydranty należy instalować na odgałęzieniach przewodów, zaopatrzonych w zasuwę odcinającą umożliwiającą odcięcie hydrantu bez konieczności przerywania przepływu wody w przewodzie wodociągowym. 14. Należy stosować hydranty nadziemne, jednak w miejscach stwarzających zagrożenie dla ruchu kołowego i pieszego należy instalować hydranty podziemne. 15. Hydranty nadziemne powinny być wyposażone w samoczynne urządzenie odwadniające komorę zaporową, zabezpieczone przed wypływem wody w przypadku złamania. 34

36 16. Hydranty podziemne powinny być wyposażone w samoczynne urządzenie odwadniające komorę zaporową. Ochrona przewodów przed korozją 1. Ochrona rurociągów żeliwnych przed korozją powinna być realizowana przez zastosowanie powłok ochronnych wewnętrznych i zewnętrznych wykonywanych fabrycznie. 2. Przewody wodociągowe żeliwne powinny być zabezpieczone przed korozją wewnętrzną przez zastosowanie powłok ochronnych cementowych lub epoksydowych oraz przed korozją zewnętrzną przez zastosowanie powłok ochronnych, dla: żeliwa sferoidalnego powłoka z metalizowanego cynku wraz z warstwą polietylenową lub z innego tworzywa sztucznego, żeliwa szarego powłoka polietylenowa albo powłoka z innych tworzyw sztucznych. 3. Wewnętrzne powłoki ochronne rur powinny szczelnie przylegać do ich ścianek oraz nie łuszczyć się. 4. W terenach, w których występują silnie agresywne grunty należy stosować zabezpieczenia antykorozyjne specjalne. 5. Połączenia rurociągów wykonanych z żeliwa należy zabezpieczać rękawami polietylenowymi termokurczliwymi, które powinny zachodzić co najmniej 0.15 m poza powłokę ochroną rur. Przejścia przewodów wodociągowych przez przeszkody naturalne i sztuczne 1. Usytuowanie oraz rozwiązania techniczno budowlane przejść przewodów wodociągowych pod i nad ciekami wodnymi, pod torami kolejowymi oraz drogami kołowymi wymaga uzgodnienia z instytucjami, którym podlegają ww elementy zagospodarowania terenu. 2. Przejścia przewodów wodociągowych pod torami kolejowymi oraz drogami kołowymi powinny być wykonywane w miejscach, gdzie są one położone na nasypach lub na rzędnej równej rzędnej terenu. 3. Kąt skrzyżowania przewodów wodociągowych z torami kolejowymi i drogami powinien być zbliżony do 90 o. 4. Przejścia przewodów wodociągowych pod drogami i torami kolejowymi powinny być wykonane w rurach ochronnych. 5. Głębokość ułożenia odcinków przewodów wodociągowych pod drogami powinna wynosić co najmniej 1,5 m od nawierzchni drogowej do górnej tworzącej rury ochronnej. 6. Pod drogami o normalnym ruchu kołowym przewody wodociągowe wykonane z rur z PEHD i żeliwa sferoidalnego można prowadzić bez rur ochronnych, jednak głębokość przykrycia rurociągu nie może być mniejsza niż 1,5 m. 7. Na rury ochronne powinny być stosowane rury stalowe zabezpieczone fabryczną powłoką polietylenową lub powłoką z innych tworzyw sztucznych, o średnicach wewnętrznych pozwalających na pomieszczenie w nich złącz przewodów wodociągowych. 8. Przewody wodociągowe w rurach ochronnych należy prowadzić osiowo, mocując w odstępach (zależnych od ich średnic) uchwyty umożliwiające montaż i demontaż przewodów wodociągowych. 9. Przestrzenie pomiędzy przewodem wodociągowym a wewnętrzną ścianą rury ochronnej, z obu jej końców należy zamknąć korkiem trwale plastycznym o nieagresywnym oddziaływaniu na materiał, z którego wykonany jest przewód wodociągowy. 35

37 10. Rura ochronna powinna kończyć się w studzienkach przystosowanych do demontażu odcinków przewodów wodociągowych umiejscowionych pod torami kolejowymi oraz drogami kołowymi. 11. Armatura odcinająca rurociągi na przejściach pod torami kolejowymi oraz drogami kołowymi powinna być zainstalowana po obu stronach przejścia na zewnątrz studzienek. 12. Na przejściach drogowych i kolejowych nie powinno się układać przewodów wodociągowych pod skrzyżowaniami dróg oraz pod zwrotnicami i rozjazdami torów kolejowych. 13. Przy budowie dróg lub torów kolejowych nad istniejącymi przewodami wodociągowymi dopuszcza się stosowanie zabezpieczeń w postaci kanałów. 14. Miejsca przejść przewodów wodociągowych przez cieki wodne należy wybierać na prostych stabilnych odcinkach o łagodnie pochyłych, niewypukłych brzegach koryta. 15. Tor przejścia podwodnego powinien być prostopadły do dynamicznej osi przepływu. 16. Rzędna górnej tworzącej rurociągu ochronnego powinna znajdować się poniżej 1 m przewidywanego profilu granicznego rozmycia koryta cieku lub planowanych robót pogłębiarskich. 17. Przejścia pod rowami melioracyjnymi należy układać na takiej głębokości, aby górna tworząca rurociągu ochronnego znajdowała się w odległości co najmniej 1,0 m od dna rowu. 18. Przejścia przewodów wodociągowych nad ciekami wodnymi (np. podwieszenie przewodów pod mostem) wymagają indywidualnego opracowania uwzględniającego zarówno układ nośny rury jak też ochronę termiczną. 19. Armatura odcinająca rurociągi na przejściach podwodnych powinna być zainstalowana po obu brzegach cieku wodnego. Studzienki wodociągowe na sieci 1. Studzienki wodociągowe przeznaczone do zainstalowania armatury regulującej przepływ wody, czerpalnej, zabezpieczającej należy lokalizować z zachowaniem następujących wymagań: powinna być zapewniona możliwość dojazdu do studzienki w celu wykonywania niezbędnych czynności eksploatacyjnych, należy unikać lokalizowania studzienek: na terenach zamkniętych i prywatnych, w jezdniach ulic i dróg, w zagłębieniach terenu i innych miejscach narażonych na dopływ wód opadowych. 2. Studzienki wodociągowe przeznaczone do zainstalowania armatury pomiarowej (np. wodomierzy) należy lokalizować na terenie nieruchomości zasilanych w wodę w odległości nie większej niż 1 m od linii rozgraniczającej nieruchomość od ulicy (drogi). 3. Studzienki wodociągowe przeznaczone do zainstalowania armatury regulującej przepływ wody, czerpalnej, zabezpieczającej powinny być wykonywane z materiałów trwałych, wodoszczelnych, jako żelbetowe monolityczne lub prefabrykowane. Zaleca się beton klasy nie mniejszej niż B45 lub polimerobeton. 4. Przejścia rurociągów przez ściany studzienki wodociągowej należy wykonywać jako wodoszczelne. 5. Studzienki wodociągowe o kubaturze powyżej 100 m 3 zlokalizowane na zieleńcach itp. należy wyposażać w rury nawiewne i wywiewne posiadające zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami mechanicznymi, wykonane ze stali nierdzewnej. 6. Studzienka wodociągowa powinna mieć stopnie lub klamry do schodzenia wykonane ze stali nierdzewnej oraz otwory włazowe o średnicy co najmniej 0,6 m w świetle, 36

38 zaopatrzone w dwie pokrywy, z których wierzchnia powinna być dostosowana do przewidywanego obciążenia ruchem pieszym lub kołowym. 7. W przypadku, gdy wymiary armatury lub innego wyposażenia nie pozwalają na wykorzystanie włazów do wyjmowania i wkładania tych elementów studzienki wodociągowe należy dodatkowo wyposażać w otwory montażowe, zaopatrzone w dwie pokrywy, z których wierzchnia powinna być dostosowana do przewidywanego obciążenia ruchem pieszym lub kołowym Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie materiały stosuje się do budowy sieci wodociągowych? 2. W jakim celu przy budowie wodociągu stosuje się kołki osiowe? 3. Kiedy stosuje się obudowę pełną podczas budowy wodociągu? 4. Od czego zależy wybór trasy wodociągu? 5. Gdzie na sieci wodociągowej umieszcza się zasuwy? 6. Jakie rodzaje połączeń stosuje się dla rur z żeliwa sferoidalnego? 7. W jaki sposób zabezpiecza się rury wodociągowe przed przesuwaniem w wykopach? 8. W jaki sposób zabezpiecza się przed korozją rury wodociągowe? 9. Przez jakie przeszkody terenowe można prowadzić przewody wodociągowe? 10. W jakim celu stosuje się studzienki wodociągowe? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Wzdłuż ulicy o szerokości 25 m ma przebiegać wodociąg rozdzielczy. Naszkicuj jego lokalizację zgodnie z wytycznymi sytuowania wodociągów. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować wytyczne lokalizowania przewodów rozdzielczych sieci wodociągowej, 2) zaplanować usytuowanie wodociągu opisując jego lokalizację względem ulicy na arkuszu papieru formatu A4, 3) naszkicuj planowaną trasę wodociągu na planie sytuacyjnym, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, plan sytuacyjny, literatura z rozdziału 6 dotycząca zasad wykonywania sieci wodociągowych. 37

39 Ćwiczenie 2 Opracuj harmonogram wykonania odcinka przewodu rozdzielczego sieci wodociągowej z PVC zlokalizowanej w terenie niezabudowanym, miejskim. Odcinek sieci jest nowo wybudowanym odgałęzieniem czynnej sieci wodociągowej z PVC. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować dokumentację projektowanego odcinka sieci wodociągowej, 2) opracować harmonogram robót związanych z wybudowaniem odcinka sieci z PVC uwzględniający pełny, zamknięty cykl prac, 3) zaprezentować wykonane ćwiczenie, 4) ocenić jakość swojej pracy. Wyposażenie stanowiska pracy: dokumentacja projektowa odcinka sieci wodociągowej, arkusz papieru formatu A4, linijka, ołówek, gumka, długopis, literatura z rozdziału 6 dotycząca zasad wykonywania sieci wodociągowych Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić w jakich odległościach od innych przewodów układa się przewody wodociągowe? 2) ustalić szerokość wykopu dla przewodu rozdzielczego sieci wodociągowej? 3) wyjaśnić, od czego zależy odległość osi przewodu wodociągowego od obiektu budowlanego? 4) określić warunki układania przewodów magistralnych? 5) wskazać minimalną głębokość ułożenia przewodu rozdzielczego? 6) wyjaśnić, gdzie umieszcza się przewody rozdzielcze w ulicy? 7) wskazać lokalizację hydrantów nadziemnych? 8) wyjaśnić, dlaczego stosuje się zabezpieczenia antykorozyjne rur wodociągowych? 9) wyjaśnić sposób przejścia wodociągu przez tory kolejowe? 10) wskazać cel stosowania studzienek wodociągowych? 38

40 4.6. Odbiór i eksploatacja sieci wodociągowych Materiał nauczania Przeprowadzenie badania szczelności przewodów wodociągowych jest jednym z warunków dokonania odbioru technicznego. Wymagania do wykonania próby szczelności są następujące: badanie szczelności powinno być przeprowadzone przy minimalnej temperaturze powierzchni zewnętrznej przewodu 1 o C, badany odcinek powinien wewnątrz być czysty, Tabela 3 Długości odcinków sieci dla wykonania próby szczelności [źródło własne] Rodzaj materiału Maksymalna przewodu długość odcinka [m] Uwagi wodociągowego W każdych warunkach wykonania rury żeliwne, 300 rury z tworzyw sztucznych 300 rury stalowe, żelbetowe 600 wykopu Rury ułożone w wykopie o ścianach umocnionych Rury ułożone w wykopach o ścianach nieumocnionych powinien być zapewniony dostęp do złączy, końcówki odcinka prostego, odgałęzienia do elementów uzbrojenia planowanej do montażu powinny być zaślepione i uszczelnione, zamontowane zasuwy powinny być otwarte, nie powinny być zamontowane hydranty i zawory odpowietrzające, wykopy powinny być zasypane ubitym piaskiem lub gruntem rodzimym do połowy średnicy rury, końcówki wyżej ułożonego odcinka przewodów wodociągowych i inne miejsca w których mogłoby się gromadzić powietrze powinny być zaopatrzone w rurki odpowietrzającez zaworami do odprowadzania powietrza, w zawór przelotowy z kurkiem spustowym przed manometrem, napełnianie odcinka przewodu powinno być powolne, od niżej położonego końca przewodu, należy zamknąć zawory w chwili pojawienia się wody w rurkach odpowietrzających, przyłączyć do dolnej końcówki przewodu pompkę hydrauliczną z manometrem, podnieść ciśnienie wody w przewodzie najpierw do wartości ciśnienia roboczego, a następnie do wartości ciśnienia próbnego, obserwować w odstępach 5 min. wartość ciśnienia, (w razie potrzeby uzupełnić ciśnienie w przewodzie), aż do ustabilizowania się na wysokości ciśnienia próbnego. Wartość ciśnienia próbnego powinna być większa o 50% od największego ciśnienia występującego w badanym odcinku przewodu, ale nie mniejsza niż: 1,0 MPa dla przewodów z rur żeliwnych, stalowych, z PVC, z PE, 0,2 MPa dla przewodów z rur betonowych i żelbetowych. Badany odcinek uznany może być za szczelny, gdy: w czasie 30 min. w przewodach z rur żeliwnych, stalowych, z PVC, z PE nie obserwowany jest spadek ciśnienia poniżej wartości ciśnienia próbnego, w czasie 2 godzin w przewodach z rur żelbetowych i betonowych nie obserwowany jest spadek ciśnienia poniżej wartości ciśnienia próbnego. 39

41 Badanie szczelności całego odcinka przewodu wykonywane jest wówczas, gdy przewód jest całkowicie ukończony, zaizolowany i zsypany, a poszczególne jego odcinku wykazały pozytywne próby szczelności. Podczas badania wszystkie zamontowane zasuwy powinny być otwarte. Podczas napełniania wodą przewodu hydrant powinien być otwarty celem odprowadzenia zgromadzonego powietrza. Jeśli w otwartych hydrantach pojawia się woda wówczas należy je stopniowo zamknąć i podnieść ciśnienie do wartości ciśnienia próbnego. Po ustabilizowaniu się ciśnienia próbnego powinny być skontrolowane wszystkie zamontowane hydranty, odpowietrzniki inne elementy uzbrojenia gdzie mógłby być zaobserwowany ubytek wody. W przypadkach pojawienia się kropel wody na złączach lub zaobserwowanego spadku ciśnienia należy ustalić przyczynę i zlikwidować źródła przecieków. Każdy z producentów rur przeznaczonych do budowy sieci wodociągowych określa szczegółowo procedury badania szczelności. Roboty wykończeniowe Roboty wykończeniowe obejmują: prace izolacyjne rur i złączy, montaż armatury niezamontowanej przed próbą szczelności, zasypywanie wykopu oraz płukanie i dezynfekcję przewodu. Roboty izolacyjne w celu ochrony przed korozją powinny objąć wszystkie złącza, które do czasu wykonania próby szczelności nie zostały zakończone. Montaż armatury niezamontowanej przed próbą szczelności, jak: hydranty czy odpowietrzniki, następuje po próbie na przygotowanych uprzednio kształtkach. Korpus hydrantów należy obsypać w dolnej części żwirem tworzącym odwodnienie hydrantu. Należy również sprawdzić drożność otworu do odwadniania korpusu hydrantu. Zasypywanie wykopu następuje dopiero po sprawdzeniu i zabezpieczeniu wszystkich złączy. Zasypywanie rozpoczyna się od gniazd pod złączami przez wypełnienie ich sypką ziemią i staranne ubicie. Dalsze zasypywanie prowadzi się warstwami ubijanymi, co cm na wysokość 0,3 0,4, m powyżej górnej krawędzi rury. Zasypywanie i ubijanie ziemi następuje jednocześnie po obu stronach rurociągu. Ziemie użyta na pierwsze warstwy powinna być sypka i mało spoista, bez kamieni i kawałków drewna. Dalsze zasypywanie wykopu może być wykonane ręcznie lub mechanicznie warstwami grubości 20 cm z jednoczesnym ubijaniem na całej szerokości wykopu. Jednocześnie z zasypywaniem przewodu należy stopniowo prowadzić demontaż obudowy, poczynając od dołu. Płukanie i dezynfekcja przewodu są ostatnimi czynnościami przed oddaniem przewodu do eksploatacji. Do płukania przewodu używa się wody wodociągowej, spuszczając brudną wodę przez hydranty lub odwodnienia aż do chwili, kiedy wypływająca woda będzie czysta (ocena wzrokowa). Dezynfekcja przewodu polega na wprowadzeniu do przewodu wody z dodatkiem chlorku wapnia w ilości 100 mg/dm 3 lub chloraminy w ilości mg/dm 3 i pozostawieniu roztworu w przewodzie przez dobę. Po ponownym przepłukaniu wodą należy pobrać próbkę wody do analizy bakteriologicznej. Eksploatacja sieci wodociągowych Podstawową zasadą eksploatacji sieci wodociągowej jest utrzymanie ciągłego dopływu wody do sieci i odbiorców przy zachowaniu odpowiedniego ciśnienia i właściwej jakości wody. Do spełnienia tej zasady konieczne jest: utrzymywanie przewodów, uzbrojenia i urządzeń w pełnej sprawności, przez systematyczne wykonywanie niezbędnych robót konserwacyjnych, niezwłoczne usuwanie uszkodzeń zdarzających się w różnych okresach doby i roku, badanie, analiza i regulacja pracy sieci w celu utrzymania najwłaściwszego rozkładu ciśnień, 40

42 badanie jakości wody dostarczanej do odbiorców i zapewnienie jej odpowiednich właściwości, ustalenie, które z przewodów wymagają wymiany ze względu na nieodpowiedni stan techniczny. Inwentaryzacja przewodów wodociągowych jest podstawą eksploatacji sieci. Powinna ona obejmować: przewody magistralne i rozdzielcze, uzbrojenie sieci, a więc hydranty, zasuwy, odpowietrzniki, odwodnienia oraz urządzenia specjalne: syfony, studnie dla zasuw itp., Podstawą inwentaryzacji przewodów magistralnych i rozdzielczych są: rysunek inwentaryzacyjny przewodu, plan orientacyjny w skali l:5000 oraz książki inwentarzowe przewodów i uzbrojenia, kartoteka przewodów, w której notuje się wszystkie uszkodzenia przewodów i ich przyczyny, liczbę połączeń itp., szkice i rysunki wykonawcze połączeń wodociągowych, szkice wykonawcze naprawy przewodów. Komputerowa baza danych o sieci może zastąpić kartoteki oraz książki inwentarzowe. Prace konserwacyjne są to czynności wykonywane na sieci podczas wykonywania których nie następuje przerwanie dostarczania wody do odbiorców, a mianowicie: przegląd (systematyczna kontrola obchód) urządzeń i budowli na sieci, przegląd uzbrojenia i kontrola jego oznakowania, utrzymanie przewodów w dobrym stanie technicznym, zabezpieczenie urządzeń wodociągowych przed zamarzaniem, drobne remonty bez wyłączania odcinków sieci z użytkowania. Drobne roboty montażowe wynikają z przeprowadzonych przeglądów. Polegają one na wymianie lub naprawie szybko niszczących się elementów urządzeń wodociągowych. Zalicza się je do remontów bieżących. Roboty naprawcze są to prace wykonywane na sieci wodociągowej połączone z przerwaniem dopływu wody do odbiorców. W grupie tej należy rozróżnić: roboty naprawcze, które po wykryciu uszkodzenia wymagają szybkiego usunięcia uszkodzeń przewodów wodociągowych i ich uzbrojenia a także odmrażania przewodów wodociągowych i ich uzbrojenia, zabezpieczenia sieci wodociągowej przed zakażeniem w czasie napraw i ewentualnego usunięcia zakażenia, roboty naprawcze, których miejsce i czas mogą być zaplanowane; najczęściej sprowadzają się one do oczyszczania przewodów wodociągowych z osadów. Roboty naprawcze charakteryzują się bardzo dużą nierównomiernością występowania. Szczególnie dotyczy to uszkodzeń oraz zamarznięć sieci wodociągowej i jej uzbrojenia, powstających w wyniku wahań temperatury lub jej spadku poniżej 0 C. O uszkodzeniu przewodów wodociągowych może świadczyć wypływanie wody na powierzchnię terenu, do piwnic domów, zwiększenie przepływu wody w kanałach lub zaobserwowanie mokrych miejsc w studniach rewizyjnych. Podczas uszkodzeń głównych przewodów magistralnych następuje gwałtowny spadek ciśnienia na stacji pomp wtłaczającej wodę do sieci. Czyszczenie sieci wodociągowej W trakcie eksploatacji sieci wodociągowych występuje zanieczyszczenie przewodów spowodowane: parametrami jakościowymi transportowanej wody, awariami sieci, montowanej uzbrojenia, podłączeniem nowych odcinków przewodów, prowadzeniem prac remontowych. 41

43 Podczas eksploatacji sieci wodociągowych na ich stan techniczny mają wpływ: korozja przewodów, ścieralność ścianek przewodów, gromadzenie się osadów, wpływ nadmiernych obciążeń stałych i dynamicznych. Wpływ na niezawodność eksploatacyjną sieci wywiera zastosowanie właściwych materiałów, prawidłowe wykonanie prac montażowych, odpowiednie wykonanie prac ziemnych. W tworzących się osadach można wyodrębnić strefę inkrustacji, tj. odkładania się jakiegoś materiału na wewnętrznych ściankach przewodów, łatwo rozpuszczalnego, o grubości 10 5 mm i strefę cementacji, trudno rozpuszczalną, o grubości 3 10 mm. W celu usunięcia osadów stosuje się metody: mechaniczne skrobakiem umocowanym do linki przeciąganej mechanicznie, hydrauliczne płukanie wodą lub płukanie wodą i powietrzem, chemiczne przez zastosowanie związków chemicznych rozpuszczających osad, hydrodynamiczne przez ciśnieniowe usuwanie osadów ze ścianek rury. Renowacja sieci wodociągowych Renowacja sieci jest bezodkrywkową rehabilitacją techniczną rurociągów w celu zwiększenia przepustowości przewodu i przy zachowaniu wymaganej wytrzymałości materiału. Sieci wodociągowe mogą być poddawane renowacji następującymi metodami: Wykładanie zaprawą cementową przewodów wodociągowych zmniejsza opory hydrauliczne, ochrania przed korozją wewnętrzną i zapobiega odkładaniu się osadów. Przewody wodociągowe przed wyłożeniem zaprawą cementową muszą być oczyszczone ze złogów i osadów powstałych na skutek korozji. Czyszczenie to wykonuje się mechanicznie za pomocą skrobaków i szczotek przeciąganych przez rurociąg. Wybieranie osadu z przewodu wykonuje się za pomocą przeciąganego czyszczaka gumowego. Czyszczenie przeprowadza się również przy zastosowaniu agregatu o wysokich parametrach ciśnieniowych do 1200 bar lub frezu wodnego, umożliwiających wyczyszczenie rur z zarostów do białej blachy, nawet przy istniejących resztkach wykładziny bitumicznej. Powierzchnia wewnętrzna oczyszczonego przewodu wodociągowego żeliwnego lub stalowego nie musi być metaliczna. Za pomocą kamery telewizyjnej należy zlokalizować wszystkie odgałęzienia, celem ich udrożnienia po zakończeniu cementowania. Zalecanym sposobem wykładania powierzchni wewnętrznych przewodów wodociągowych zaprawą cementową jest metoda odśrodkowa. Metoda ta polega na wprowadzeniu do przewodu wodociągowego turbiny, która poprzez dysze narzuca zaprawę cementową centrycznie na ścianki wewnętrzne rurociągu. Zaprawa ta jest wygładzana gładzikiem ciągnionym za turbiną. Po zakończeniu cementowania należy odessać zaprawę cementową z wszystkich uprzednio zlokalizowanych odgałęzień. Wprowadzenie do przewodu wodociągowego rur z tworzyw o przekroju okrągłym lub w kształcie litery U powoduje zwiększenie wytrzymałości, zmniejszenie oporów, brak korozji oraz inkrustacji na ściankach rur. Tworzywem, z którego wykonane są rury do renowacji przewodów wodociągowych jest polietylen PE 80 i PE 100. Przewody wodociągowe przed wprowadzeniem rur z PE muszą być oczyszczone ze złogów i osadów pozostałych na skutek korozji. Rury polietylenowe są wciągane do przewodu za pomocą wciągarki. Przy zastosowaniu rury o przekroju w kształcie litery U po jej wciągnięciu wtłacza się do niej parę wodną, powodując powrót rury do przekroju kołowego i ścisłe przyleganie do ścianki przewodu. Następnie po próbie szczelności należy wyciąć otwory na wszystkich odgałęzieniach przewodu. Wprowadzenie do wewnątrz przewodu wodociągowego rękawa z polietylenu grubości 5 8 mm i wytrzymałości na ciśnienie wewnętrzne do 24 bar. Nasączony on jest żywicami. Po wypełnieniu gorącą wodą, powietrzem czy promieniami UV następuje 42

44 utwardzenie rękawa w trakcie dociskania do odnawianej rury. Zasadniczą zaletą tej metody jest oprócz minimalnego zawężenia przekroju również zdolność dostosowania się do kształtu rury. Ograniczeniem może być grubość ścianki rękawa, która rośnie w przypadku większych średnic przewodów i dużych obciążeń zewnętrznych Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie elementy uzbrojenia sieci wodociągowej są konieczne dla jej prawidłowej eksploatacji? 2. Przy jakiej minimalnej temperaturze powierzchni zewnętrznej przewodu wodociągowego można przeprowadzić próbę szczelności odcinka wodociągu? 3. Jakimi metodami przeprowadza się renowację wodociągu? 4. Jaki jest zakres prac wykończeniowych na wodociągu? 5. Co ma wpływ na niezawodność eksploatacyjną sieci wodociągowej? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Określ warunki wykonania próby szczelności odcinka wodociągu średnicy 100 mm o długości 150 m wykonanego z rur żeliwnych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować wytyczne odbioru sieci wodociągowych, 2) na arkuszu papieru formatu A4 wypisać w punktach warunki wykonania próby szczelności odcinka wodociągu o zadanych wymiarach, 3) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, warunki wykonania i odbioru sieci wodociągowych, literatura z rozdziału 6 dotycząca odbioru i eksploatacji sieci wodociągowych. Ćwiczenie 2 W ulicy został zlokalizowany wyciek wody. Podaj jego ewentualne przyczyny i zaproponuj sposoby likwidacji. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować literaturę dotyczącą przyczyn awarii sieci wodociągowych, 2) na arkuszu papieru formatu A4 zapisać ewentualne przyczyny awarii, 3) zaproponować czynności zmierzające do jej likwidacji, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. 43

45 Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, ołówek, długopis, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca odbioru i eksploatacji sieci wodociągowych Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić procedury przeprowadzania badania szczelności odcinka wodociągu? 2) określić kolejność prac przy zasypywaniu wodociągu? 3) wyjaśnić, na czym polega eksploatacja sieci wodociągowej? 4) wyjaśnić, dlaczego przeprowadza się inwentaryzację sieci wodociągowej? 5) dobrać technologię czyszczenia przewodów sieci wodociągowej? 6) określić sposób bezwykopowej naprawy sieci wodociągowej? 44

46 4.7. Lokalne zaopatrzenie w wodę Materiał nauczania W lokalnych ujęciach wody wykorzystywane są tylko wody podziemne. Jeżeli w pobliżu nieruchomości nie ma sieci wodociągowej jedynym możliwym źródłem zaopatrzenia w wodę jest własna studnia. Jest ona także rozwiązaniem w przypadku, gdy teren jest uzbrojony, ale w sieci jest zbyt mało wody i zakłady wodociągowe nie zezwalają używać jej do podlewania. Można wtedy wybudować studnię tylko do tego celu. Studnia stanowiąca ujęcie wody dla indywidualnej instalacji wodociągowej powinna spełniać wymagania: konstrukcja powinna być dostosowana do czerpania z niej wody pompą o napędzie mechanicznym, woda czerpana ze studni powinna odpowiadać wymaganiom jakościowym wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Rodzaje studni: studnia abisyńska (studnia wkręcana) określana jako abisynka, studnia kopana (kręgowa), studnia wiercona (głębinowa). Wybór rodzaju studni zależy od głębokości zalegania wód gruntowych, ich wydajności i jakości, czyli przydatności wody do picia. Lokalizacja studni O lokalizacji studni decyduje obecność wody podziemnej i konieczność zachowania odległości gwarantujących ochronę studni przed zanieczyszczeniem. Lokalizując studnię kopaną lub z filtrem wbijanym, powinno uwzględnić się głównie wymagane odległości od potencjalnych źródeł zanieczyszczeń. Istotne jest także to, aby teren, na którym będzie zlokalizowana studnia, nie leżał niżej niż teren ze zbiornikiem na ścieki lub gnojowicę, z uwagi na niebezpieczeństwo, że gdyby nastąpiło przelanie zbiorników, nieczystości z nich spływałyby w kierunku studni. Każda studnia powinna być wykonana w odległości co najmniej: 5 m od granicy nieruchomości, a także studni wspólnej na granicy dwóch działek, 7,5 m od osi rowu przydrożnego, m od drzew o rozbudowanych systemach korzeniowych (jesion, topola, olszyna), 15 m od budynków inwentarskich i związanych z nimi silosów, szczelnych zbiorników na gnojowice, kompostników, szczelnego bezodpływowego zbiornika ścieków (szamba), 30 m od drenażu rozsączającego ścieki do gruntu, jeżeli są one uprzednio oczyszczane biologicznie, 70 m od nieutwardzonych wybiegów dla zwierząt hodowlanych oraz od drenażu rozsączającego ścieki nieoczyszczone biologicznie. Ze względu na zanieczyszczenie ujęcia wody dodatkowo należy unikać usytuowania studni blisko rur spustowych oraz miejsc spływu wody deszczowej. Studnia nie powinna być budowana w najniższym miejscu nieruchomości z uwagi na spływanie wód opadowych. 45

47 Rys. 1. Warunki usytuowania studni na działce [15] 1 studnia, 2 przewód wodociągowy, 3 przewód kanalizacyjny, 4 drenaż rozsączający, 5 osadnik gnilny Rys. 2. Schemat usytuowania studni [15] 46

48 Na terenie nieruchomości można wybudować studnie do poboru wody pitnej lub jako dodatkowe źródło wody (np. do podlewania ogrodu). Dla studni wykonanej na potrzeby własne gospodarstwa domowego gdzie: pobór wody nie przekracza 5 m 3 /d, wydajność pomp czerpiących wodę ze studni nie przekracza 0,5 m 3 /h, głębokość odwiertu studni nie przekracza 30 m, nie jest wymagane pozwolenie wodnoprawne i nie trzeba ustanawiać stref ochronnych. Również studnie kopane i z filtrem wbijanym ujmujące wodę z pierwszego poziomu wodonośnego nie wymagają żadnych zezwoleń. Jeśli studnia wymagałaby pozwolenia, trzeba wokół niej wyznaczyć bezpośrednią strefę ochronną o promieniu 10 m od jej obudowy. Najlepiej obsiać ją trawą i ewentualnie wygrodzić. Studnia z filtrem wbijanym abisyńska ujmuje wodę z pierwszego, najpłytszego poziomu wodonośnego, w którym występują wody zaskórne i gruntowe, średnio z głębokości 3 7 m. Nad miejscem wykonania otworu rozstawia się trójnóg z młotem, który opadając wbija rurę z filtrem w grunt. Filtr zakończony jest stożkiem, który ułatwia wbijanie. Umieszcza się go w warstwie wodonośnej. Studnię zakańcza się betonowym kręgiem, do którego przykręca się pompę z opuszczanym tłokiem (najczęściej z dźwignią ręczną abisynkę). Studnie takie wykonuje się wyłącznie w gruncie piaszczystym, ponieważ przebijanie się przez warstwę gliny wiąże się z ryzykiem uszkodzenia rury studziennej. Średnica studni wbijanej nie przekracza 50 mm, zwykle jednak ma mniejszą wydajność niż studnia kopana. Aby studnia dostarczała odpowiednią ilość wody, filtr musi być zagłębiony w warstwie przypowierzchniowej od 0,5 do 1,5 m jeśli prace prowadzone są w okresie suchym, oraz minimum 2 m, gdy wykonywane są po dużych deszczach dotyczy to studni korzystających z warstw wodonośnych przynajmniej częściowo zasilanych wodami opadowymi. Pobieranie wody następuje przez pompowanie ręczną dźwignią, co powoduje ruch tłoka i podniesienie słupa wody. Inne studnie z filtrem wbijanym mogą być wyposażone w pompę elektryczną. Do studni wąskorurowych powinna być zastosowana pompa elektryczna o małej wydajności z uwagi na zabezpieczenie jej przed zniszczeniem ujęcia w wyniku zbyt gwałtownego poboru wody. Studnie kopane głębokość studni dochodzi zazwyczaj do 20 m. Pobór wody przez studnie kopane może być: boczny przez otwory ścienne, denny, boczny i denny. Napływ wody do studni przez dno jest możliwy przez: założenie perforowanej płyty, pozostawienie dna otwartego. Studnie wykonuje się z kręgów betonowych lub żelbetowych o średnicach od 0,8 m do 1,8 m i wysokości 0,6 m. Na dnie studni powinien być wykonany filtr odwrotny składający się z 1 3 warstw materiału gruboziarnistego ułożonego w taki sposób, że ziarna o większych średnicach znajdują się na w górnej części filtra, a te o mniejszym uziarnieniu, na jego dole, czyli w najniższym punkcie studni. Elementy składowe studni to: wieniec (nóż), mur płaszczowy obudowa szybowa z kręgów, które stanowią umocnienie boczne wykopu, a jednocześnie zabezpieczają ujmowaną wodę przed przedostawaniem się do niej zanieczyszczeń z gruntu. obudowa górna. 47

49 Rys. 3. Schemat studni kopanej [15] Studnię powinien budować trzyosobowy zespół kopaczy pod kierunkiem wykwalifikowanego studniarza. Budowa studni obejmuje: prace przygotowawcze czynności polegające na wyrównaniu terenu i zapewnieniu dróg dojazdowych, zgromadzenie i przygotowanie narzędzi, urządzeń transportu pionowego, urządzeń do odwadniania szybu studziennego, wykonanie szybu studziennego do warstwy wodonośnej. Podczas przeprowadzania budowy studni kopanej powinny być stosowane narzędzia i urządzenia: czerpaki ręczne do podwodnego wybierania ziemi z szybu studziennego, świdry do wydobywania z szybu studziennego drobnego nawodnionego piasku pylastego, wyciąg kołowrotkowy, pompa ręczna ssąco tłocząca lub pompa elektryczna do obniżania poziomu wody gruntowej w studni. Wykonanie pionowego szybu studziennego obejmuje czynności: wykonanie szerokiego wykopu pomocniczego o wymiarach: średnica 1,5 m i głębokość 1,5 2,0 m, ustawienie pierwszego kręgu na wieńcu nożowym konieczne jest jego ustawienie pionowe, wybieranie równomierne gruntu z wnętrza kręgu powoduje opuszczanie kręgu w dół, oczyszczenie powierzchni styków kręgów, uszczelnienie spoiny zaprawą cementową, ustawienie kolejnego kręgu na poprzednim, wybieranie w wnętrza kręgu gruntu. Ważne jest, aby połączenia między kręgami wykonane były dokładnie, zapewniając szczelność całej cembrowinie. 48

50 Urobek ze studni wydobywany jest wiadrami zawieszonymi na linie na krążku trójnogu i składowany w odległości minimum 1,5 od szybu studziennego. Górna część studni powinna być obłożona tłustą gliną bez kamieni i części obcych. Szerokość warstwy ochronnej przy powierzchni terenu powinna wynosić 0,15 1,0 m, głębokość nie powinna być mniejsza od 1,5 m. Na ubitej glinie powinna być usypana warstwa piasku o grubości 0,2 0,3 m, a na niej wykonana wylewka betonowa lub ułożony bruk ze spadkiem 5 10 % w kierunku od studni. Obudowa studni powinna być wykonana jako jedna z trzech alternatywnych rozwiązań: wyprowadzona ponad powierzchnię terenu na wysokość 0,25 0,30 m i przykryta pokrywą większą o 0,2 m od średnicy kręgu studziennego, wyprowadzona ponad powierzchnię terenu o 0,2 m jeśli do ujmowania wody zastosowany jest zestaw pompowo-hydroforowy i przykryta szczelną pokrywą, wyprowadzona ponad powierzchnię terenu na wysokość co najmniej 0,9 m i zabezpieczona daszkiem okapowym. Woda ze studni kopanej ujmowana jest najczęściej pompą ssącą współpracująca z hydroforem, albo poprzez pompę zainstalowaną na pokrywie studni. W czasie budowy studni powinny być przestrzegane zasady: codziennie przed rozpoczęciem pracy powinien być sprawdzony stan sprzętu i urządzeń pomocniczych, w promieniu 2 3 m od szybu studziennego nie powinny być umieszczone żadne przedmioty, które mogłyby wpaść do otworu, robotnicy pracujący w szybie powinni być wyposażeni w kaski ochronne, szelki i liny asekuracyjne, w czasie pracy kopacza w szybie, pracownik będący na powierzchni powinien nie opuszczać stanowiska pracy pełniąc funkcje kontrolne. Ze względu na technologię wykonania studni najczęściej ujmuje ona wodę gruntową z pierwszego, najpłytszego poziomu wodonośnego. Zwykle występuje on bezpośrednio pod warstwą gleby i nie jest przykryty warstwami nieprzepuszczalnymi. Do wody mogą przenikać różne zanieczyszczenia, jej uzdatnianie jest skomplikowane i dla pojedynczego domu nieopłacalne. Studnie głębinowe wykonywane są dla ujęć wód podziemnych z głęboko położonych warstw wodonośnych. Stosowana jest do ujmowania wody gruntowej lub wgłębnej, najczęściej przy lokalnym zaopatrzeniu do głębokości 30 m. W otwór w gruncie wykonany wiertnicą, opuszcza się rurę osłonową i na odpowiednią głębokość perforowaną rurę filtracyjną, tak aby znalazła się w warstwie wodonośnej. Dno studni jest zaślepione. aby poprawić warunki dopływu wody, wokół rury filtracyjnej wykonuje się zwykle obsypkę (warstwę z gruboziarnistego żwiru). Czynnością końcową jest opuszczenie w głąb studni pompy głębinowej. Górna część studni wykończona jest obudową z kręgów betonowych lub gotową z tworzywa sztucznego. W obudowie znajduje się zakończenie rury osłonowej, głowica (element łączący rurociąg tłoczny pompy głębinowej z przyłączem wodociągowym), zawory służące do zamknięcia przepływu wody w rurociągu doprowadzającym wodę ze studni oraz zasilanie pompy. Powierzchnia ziemi wokół obudowy powinna być w promieniu 1 m wyłożona brukiem ze spadkiem na zewnątrz studni 49

51 Rys. 4. Schemat studni głębinowej [15] Lokalne urządzenia do uzdatniania wody W wodach podziemnych zazwyczaj występuje nadmiar żelaza i manganu, niekiedy dwutlenku węgla i siarkowodoru. Uzdatnianie wody w warunkach lokalnego zapotrzebowania na wodę ogranicza się do procesów odżelaziania, odmanganiania i odkwaszania. W przypadkach wątpliwości w zakresie jakości wody pod względem bakteriologicznym stosuje się jej odkażanie. Odżelazianie niewielkich ilości wody w warunkach lokalnych sprowadza się do zastosowania odżelaziacza zamkniętego, w którym następuje mieszanie wody z powietrzem, zajęcie reakcji chemicznej i wytrącenie osadu wodorotlenku żelaza (III) na złożu filtracyjnym. Zawartość żelaza w wodach podziemnych waha się od zawartości śladowych do kilkudziesięciu mg Fe/dm 3. Żelazo może występować: jako rozpuszczalne i bezbarwne jony dwuwartościowe lub jako utlenione, wytrącające się w postaci czerwonego osadu, jony żelaza trójwartościowego. Związki żelaza w wodzie mogą pochodzić z: gleby, ścieków przemysłowych odprowadzanych do naturalnych zbiorników wodnych i do ziemi, z wód kopalnianych oraz z korozji rur i zbiorników żelaznych. Odżelazianie polega na zmianie występujących związków żelaza w postaci rozpuszczonej w związki nierozpuszczalne, które są zatrzymywane na złożu filtracyjnym. Odmanganianie wody przeprowadzane jest równocześnie z jej odżelazianiem. Nadmiar CO 2 usuwany jest w czasie przepuszczania wody przez złoże filtracyjne zbudowane np. z rozdrobnionego marmuru wbudowane w obudowę stalową lub z tworzywa sztucznego. Usunięcie zanieczyszczeń będących przyczyną dyskwalifikacji wody pod 50

52 względem bakteriologicznym sprowadza się do zastosowania związków chloru do jej dezynfekcji. Lokalne urządzenia do podnoszenia i magazynowania wody Podobnie jak w systemach wodociągowych, w lokalnym zaopatrzeniu w wodę stosowane są różnego rodzaju pompy tłokowe i wirowe. Urządzenia zbiornikowe gromadzą wodę na potrzeby odbiorców oraz podnoszenie ciśnienia wody. Zbiorniki powinny być zlokalizowane w takich miejscach, aby nie było możliwości wtórnego zanieczyszczenia wody. Powinny być zasilane zawsze przez pompę. Pojemność zbiornika można przyjąć na podstawie tabeli nr 2. Tabela 4. Minimalne pojemności zbiorników wodociągowych przy zużyciu wody 120 dm 3 /M d [13, s. 524] Liczba mieszkańców Zużycie wody [dm 3 /M d] Pojemność zbiornika [dm 3 ] Do podwyższania ciśnienia wody stosowane są zbiorniki wodno powietrzne (hydrofory). Zasady eksploatacji lokalnych urządzeń wodociągowych Studnie kopane muszą być chronione przed zanieczyszczeniami, które mogą dostać się do studni albo z góry, albo przez nieszczelności w obudowie. Urządzenia miejscowe do uzdatniania wody są zazwyczaj eksploatowane przez użytkowników i w ich własnym interesie jest utrzymanie ich w dobrym stanie technicznym. Eksploatacja pomp polega na utrzymaniu ich zawsze w stanie zdolnym do pracy. Urządzenia zbiornikowe powinny być zabezpieczone przed korozją, a zapas wody nie powinien być większy niż 1 dobowe zapotrzebowanie na wodę. Zbiorniki hydroforowe powinny być poddawane zabiegom konserwacyjnym i przeglądom w taki sposób, aby były utrzymywane w ciągłej gotowości do pracy Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Z jakich wód podziemnych można pobierać wodę do lokalnego zaopatrzenia? 2. Jakie warunki lokalizacyjne muszą być spełnione, aby wybudować studnię? 3. Jakie czynności wykonywane są podczas budowy studni kopanej? 4. W jaki sposób zabezpiecza się teren wokół studni kopanej? 5. Jakie lokalne urządzenia stosuje się do podnoszenia wody? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Sporządź wykaz czynności, materiałów, sprzętu i narzędzi oraz środków ochrony osobistej dla wykonania studni kopanej w gruncie piaszczystym. Podaj skład zespołu pracowników do wykonania zadania. 51

53 Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować dokumentację hydrogeologiczną ujęcia wody, 2) przeanalizować wytyczne wykonania studni kopanej, 3) na arkuszu papieru wykonać niezbędne zestawienia i wykazy, 4) podać skład zespołu pracowników do wykonania zadania, 5) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, dokumentacja hydrogeologiczna ujęcia wody, wytyczne montażu studni kopanych, katalogi kręgów betonowych i żelbetowych, katalogi sprzętu i narzędzi, literatura z rozdziału 6 dotycząca lokalnego zaopatrzenia w wodę. Ćwiczenie 2 Sporządź wykaz czynności, materiałów, sprzętu i narzędzi oraz środków ochrony osobistej dla wykonania instalacji wodociągowej dla układu studnia pompa zbiornik górny. Podaj skład zespołu pracowników do wykonania zadania. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować dokumentację hydrogeologiczną studni, 2) przeanalizować karty katalogowe pomp, 3) przeanalizować wytyczne wykonania instalacji wodociągowych, 4) wykonać schemat montażowy układu wodociągowego, 5) na arkuszu papieru wykonać niezbędne zestawienia i wykazy, 6) podać skład zespołu pracowników do wykonania zadania, 7) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, dokumentacja hydrogeologiczna studni, katalogi zbiorników górnych, katalogi pomp, wytyczne wykonania instalacji wodociągowych, wymagania techniczne wykonania i odbioru instalacji wodociągowych w zakresie lokalnego zaopatrzenia w wodę, literatura z rozdziału 6 dotycząca lokalnego zaopatrzenia w wodę. 52

54 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wymienić i scharakteryzować sposoby zabezpieczania terenu wokół studni kopanej? 2) określić minimalną odległość studni od domku jednorodzinnego? 3) wyjaśnić, na czym polega wykonanie studni głębinowej? 4) dobrać sposób uzdatniania wody pobranej ze studni? 5) wyjaśnić, na czym polega eksploatacja lokalnych urządzeń wodociągowych? 53

55 4.8. Rodzaje sieci kanalizacyjnych Materiał nauczania Skład i właściwości ścieków Ścieki stanowią substancję płynną składającą się głównie z wody mniej lub bardziej zanieczyszczonej. Zanieczyszczenia te znalazły się w wodzie w wyniku procesów, do których została ona użyta. Ścieki to zużyte wody, nie wyłączając wód pozostałych po chłodzeniu oraz wody opadowe i wody z drenażu miejskiego ujęte w przewody otwarte lub zamknięte. Grupa ścieków związana z życiem codziennym ludzi w gospodarstwach domowych i ich bytowaniem to ścieki bytowe. Ścieki bytowe zawierają substancje organiczne i nieorganiczne, zawierają fekalia i odpadki pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Zanieczyszczenia w tych ściekach mają charakter stały. Ścieki pochodzące z ustępów spłukiwanych fekalia wydzielane przez człowieka, są to tzw. ścieki czarne. Ścieki szare pochodzą z kuchni, łazienki, pralni, a związane są z powtarzalnymi czynnościami życia codziennego: gotowanie, mycie, pranie. W ściekach znajdują się pływające części stałe (resztki pokarmów, papier, ekstrementy, drobne szmaty, piasek), cząstki koloidalne i rozpuszczone oraz drobnoustroje. Ścieki czarne zawierają w sobie prawie cały ładunek azotu utlenione związku azotu są zagrożeniem jakości wód podziemnych. Ponadto ścieki te są niebezpieczne głównie z powodu znajdujących się w nich bakterii chorobotwórczych, jaj pasożytów i wirusów. W 1 cm 3 mogą być dziesiątki milionów bakterii. Ścieki szare stanowią zagrożenie pod względem chemicznym. Zawierają one detergentu, organiczne związki aromatyczne, tłuszcze. Ilość ścieków bytowych jest równa w przybliżeniu ilości pobranej wody. Koncentracja zanieczyszczeń zależy od zużycia wody przez 1 mieszkańca w czasie 1 doby. Im większe zużycie wody, tym mniejsza koncentracja zanieczyszczeń, czyli tzw. ładunek zanieczyszczeń. Ścieki przemysłowe mają bardzo różnorodny charakter. Są to ścieki z zakładów przemysłowych, z terenów składowych, z magazynów, zaplecza budownictwa i komunikacji. Rodzaj zanieczyszczeń i stopień ich koncentracji zależy od procesów technologicznych. Skład ścieków jest zmienny w czasie, zależy od profilu produkcji lub jego faz produkcyjnych. Do obliczania ilości ścieków przemysłowych odpływających do kanalizacji można przyjmować, że ilość ścieków jest równa 90% ilości wody pobranej przez poszczególne zakłady. Spływy ścieków z terenów składowych należy przyjmować w ilości 2 dm 3 /s z 1 ha powierzchni. Ścieki opadowe powstają z opadów deszczów, topniejącego śniegu lub lodu. Rozpuszczają pyły, produkty nie spalonego paliwa i różnych substancji stałych i gazowych usuwanych przez zakłady przemysłowe. Inne zanieczyszczenia rozpuszczone w opadach atmosferycznych to: środki ochrony roślin, aerozole osiadłe na dachach i ulicach, odpadki, produkty ścierania powierzchni ulic i opon samochodowych. Ilość zanieczyszczeń dostających się do ścieków opadowych odprowadzanych z terenu miasta zależy od: zanieczyszczeń atmosferycznych w obrębie miasta, rodzaju nawierzchni ulic, placów i chodników, rodzaju transportu kołowego, intensywności ruchu kołowego i pieszego, organizacji i sposobu oczyszczania ulic od śmieci, sposobów walki z gołoledzią, ilości terenów zielonych, intensywności i czasu trwania opadu, długości okresu jaki upłynął od poprzedniego opadu. 54

56 Ścieki po oczyszczeniu trafiają do wód powierzchniowych lub do gruntu. Zazwyczaj odbiornikiem ścieków jest środowisko wodne: wody powierzchniowe płynące (rzeki, potoki, rowy melioracyjne), wody powierzchniowe stojące (jeziora, sztuczne zbiorniki retencyjne), wody morskie. Środowisko gruntowe to warstwa przypowierzchniowa użytków rolnych lub leśnych. Zazwyczaj tylko w niewielkim stopniu ścieki uprzednio podczyszczone są wprowadzane poprzez ich rozsączanie. Wybór odbiornika ścieków zależy od: położenia terenów kanalizowanych i zdolności przyjęcia określonych ilości ścieków i zanieczyszczeń. Warunki, jakim powinny odpowiadać ścieki odprowadzane do wód lub do ziemi określane są na podstawie obowiązującej w Polsce Ustawy z r. Prawo Wodne (Dz. U. 2005r Nr 239 poz. 2019) z późn. zmianami i stosownymi rozporządzeniami wykonawczymi. Elementy sieci kanalizacyjnej Kanalizacja to zespół budowli inżynierskich odprowadzających ścieki bytowe, przemysłowei opadowe z obszaru zabudowanego oraz oczyszczających te ścieki. Aby zostały spełnione zadania kanalizacji powinna ona być zbudowana z: kanałów bocznych zbierających ścieki z budynków usytuowanych wzdłuż ulicy lub innej linii rozgraniczającej, kanałów głównych (kolektorów) zadaniem ich jest odbieranie ścieków odprowadzanych kanałami bocznymi i skierowanie ich do oczyszczalni, pompowni kanalizacyjnych (pompowni ścieków) zadaniem ich jest podniesienie ścieków na poziom wyższy w przypadkach gdy zagłębienie przekracza wartości dopuszczalne, oczyszczalni ścieków w których zachodzą procesy oczyszczania i unieszkodliwiania ścieków i osadów ściekowych, wylotów kanalizacyjnych ścieków do odbiorników wodnych. Sieć kanalizacyjna powinna spełniać wymagania określone w Polskich Normach oraz odrębnych przepisach prawa, a przede wszystkim zapewniać ciągły odbiór ścieków, od wszystkich użytkowników objętych działaniem kanalizacji, w sposób nie powodujący obciążeń nieakceptowalnych dla środowiska naturalnego oraz niezawodność odbioru ścieków. Rodzaje kanalizacji Przepływ ścieków zewnętrzną siecią kanalizacyjną jest przeważnie grawitacyjny. W niektórych przypadkach stosowane są układy pracujące pod ciśnieniem jako podciśnieniowe lub nadciśnieniowe. W zależności od zadań, jakie spełnia kanalizacja wyróżnia się: kanalizację pełną odprowadzającą wszystkie rodzaje ścieków, kanalizację częściową odprowadzającą ścieki bytowe i przemysłowe lub w wybranych rejonach tylko ścieki opadowe. Kanalizacja konwencjonalna zewnętrzna może być realizowana w zależności od sposobu odprowadzania ścieków jako grawitacyjna: w systemie kanalizacji ogólnospławnej sieć jednoprzewodowa, którą płyną wszystkie rodzaje ścieków. Wymusza to konieczność wymiarowania kanału z uwzględnieniem spływów deszczowych mogących odpływać w dużych ilościach. Wadami tego systemu są m.in. wysokie koszty inwestycyjne wynikające z przewymiarowania kanału i jego zagłębienia, wysokie koszty eksploatacji wynikające z konieczności okresowego czyszczenia z nagromadzonych osadów przy małych prędkościach przepływu w okresach bezdeszczowych, ujemne oddziaływanie na pracę oczyszczalni ścieków. System tej 55

57 kanalizacji jest jednak najtańszym sposobem odprowadzania ścieków z uwagi na jeden przewód kanalizacyjny. w systemie kanalizacji rozdzielczej sieć dwuprzewodowa; jednym przewodem (sieć ściekowa) płyną ścieki bytowe i przemysłowe, drugim przewodem (sieć opadowa) płyną ścieki opadowe. Przy stosowaniu tego systemu w każdej ulicy znajdują się dwa kanały: jeden o mniejszej średnicy i głębiej położony to kanał ściekowy, drugi o znacznie większej średnicy położony płycej to kanał odprowadzający ścieki opadowe. Zaletą systemu są dobre warunki hydrauliczne (korzystne prędkości przepływu ścieków i napełnienie kanału ściekami). Wadą zaś podwójne połączenia z budynkami oraz zwiększone koszty utrzymania sieci. w systemie kanalizacji półrozdzielczej sieć dwuprzewodowa, gdzie jednym przewodem płyną ścieki bytowe i przemysłowe, drugim przewodem płyną ścieki opadowe. Współdziałanie obydwu przewodów polega na tym, że w początkowy najbardziej zanieczyszczony spływ ścieków deszczowych przelewa się poprzez separatory z kanału deszczowego do ściekowego, a ścieki deszczowe pozbawione tych zanieczyszczeń płyną dalej kanałem deszczowym. Ten system kanalizacji jest najbardziej kosztowny gdyż oprócz wysokich kosztów inwestycyjnych znamiennych dla kanalizacji rozdzielczej dodatkowymi kosztami jest budowa separatorów. w systemie mieszanym, gdzie część jednostki osadniczej posiada system ogólnospławny, a część system kanalizacji rozdzielczej. Kanalizacja niekonwencjonalna jest systemem alternatywnym względem kanalizacji grawitacyjnej. Niekonwencjonalność systemów polega na mechanicznym wymuszeniu w sieci kanalizacyjnej różnicy ciśnień, dzięki której odbywa się przepływ ścieków. Kanalizacja ta wymusza budowę zamkniętych kanałów bez możliwości dostępu do nich, a także użycie energii obcej do przemieszczania ścieków oraz stosowanie płukania przewodów kanalizacyjnych. Znajduje zastosowanie jeśli brak jest naturalnych spadków terenu, kiedy występuje wysoki poziom wód gruntowych, w niekorzystnych warunkach gruntowych, przy małej gęstości zaludnienia oraz gdy ścieki pojawiają się okresowo. Stosuje się systemy kanalizacji: ciśnieniową stosowane pompy zatapialne wywołują nadciśnienie dzięki czemu ścieki spływają do urządzeń zbiornikowo tłocznych skąd są transportowane przewodami ciśnieniowymi do kolektorów grawitacyjnych lub oczyszczalni ścieków. podciśnieniową zastosowane pompy próżniowe wywołują podciśnienie w sieci co powoduje przepływ ścieków. Są one zasysane przewodami podciśnieniowymi i kierowane do zbiorników próżniowych zlokalizowanych w budynku stacji próżniowej. Dalej ścieki kanałami grawitacyjnymi lub ciśnieniowymi płyną do oczyszczalni Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakiego rodzaju zanieczyszczenia znajdują się w ściekach opadowych? 2. Jakie są elementy sieci kanalizacyjnej? 3. Na czym polega odprowadzanie ścieków w systemach grawitacyjnych i ciśnieniowych? 4. Jaka jest różnica między kanalizacją rozdzielczą, a półrozdzielczą? 5. Kiedy występuje kanalizacja częściowa? 56

58 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Porównaj kanalizację konwencjonalną i niekonwencjonalną. Wykaż, dlaczego kanalizacja grawitacyjna jest częściej stosowana w układach sieciowych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować cechy charakterystyczne kanalizacji konwencjonalnej i niekonwencjonalneji ich uwarunkowania do stosowania, 2) wykonać analizę porównawczą kanalizacji konwencjonalnej i niekonwencjonalnej, 3) w punktach przedstawić te cechy kanalizacji grawitacyjnej, które powodują jej częstsze stosowanie, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca rodzajów sieci kanalizacyjnych. Ćwiczenie 2 Scharakteryzuj zadania poszczególnych rodzajów kanałów sieci kanalizacyjnej w systemie rozdzielczym. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować systemy sieci kanalizacyjnych, 2) rozróżnić rodzaje kanałów w systemie sieci kanalizacyjnej, 3) scharakteryzować zadania poszczególnych rodzajów kanałów sieci kanalizacyjnej w systemie rozdzielczym, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca rodzajów sieci kanalizacyjnych Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić ilość i rodzaj zanieczyszczeń w ściekach bytowo gospodarczych 2) wskazać odbiorniki ścieków? 3) ustalić rodzaj sieci kanalizacyjnej w zależności od warunków terenowych? 4) określić podstawowe zasady systemów grawitacyjnych sieci kanalizacyjnej? 5) wyjaśnić uwarunkowania stosowania niekonwencjowalnej sieci kanalizacyjnej? 57

59 4.9. Zasady wykonywania sieci kanalizacyjnych Materiał nauczania Materiały stosowane do budowy sieci kanalizacyjnej Zadaniem rur kanalizacyjnych i kształtek jest stworzenie właściwych warunków przepływu ścieków. Przewody kanalizacyjne powinny byś niezawodne, posiadać właściwie dobrane średnice, spadki, odpowiednio ukształtowane zmiany kierunku przepływu. Materiał, z którego wykonane są prostki i kształtki, powinien zapewniać ich trwałość, gładkość, szczelność, oraz posiadać wystarczającą odporność na agresywność ścieków i ścieralność. Ścieki płynące przewodami kanalizacyjnymi grawitacyjnymi wypełniają przekroje w 50 60%. Tylko w kanalizacji ciśnieniowej ścieki płyną całymi przekrojami kanałów. Do budowy kanałów używa się najczęściej rur o przekrojach kołowych, jajowych, gruszkowych i dzwonowych. Rury i kształtki kanalizacyjne wykonywane są z: betonu, kamionki, żeliwa, tworzyw sztucznych. Rury i kształtki betonowe są mało odporne na działanie wód agresywnych, dlatego też ich powierzchnie są izolowane powłokami asfaltowymi jednostronnie przy odprowadzaniu wód opadowych i dwustronnie w kanalizacji ściekowej. Do połączenia rur kielichowych stosowane są jako materiały wypełniające i uszczelniające: tradycyjnie sznur konopny smołowany, kit asfaltowy, zaprawa cementowa, a przy nowych rozwiązaniach wykładziny wewnętrzne z tworzyw sztucznych i systemy uszczelnienia. Rury bezkielichowe łączy się na pióro i wpust. Rury kamionkowe obustronnie szkliwione produkowane są jako kielichowe i bezkielichowe, Aby wykonać połączenie kanalizacyjne z zastosowaniem rur kamionkowych łączy się je przy pomocy złączy kielichowych z wklejonymi gumowymi uszczelkami poliuretanowo polistyrenowej lub uszczelniającymi pierścieniami z poliuretanu. Rury i kształtki kamionkowe łączone są także przy zastosowaniu złączy kielichowych, które uszczelnia się za pomocą sznura konopnego smołowanego lub pakuł impregnowanych materiałami bitumicznymi oraz kitu asfaltowego, zaprawy cementowej lub żywic epoksydowych. Rury kamionkowe można też łączyć za pomocą obejm z polipropylenu w systemie połączeń bezkielichowych. Rury kanalizacyjne żeliwne na całej powierzchni pokrywane są powłoką ochronną antykorozyjną, np. lakierem bitumicznym. Warstwa, którą utworzyła powłoka bitumiczna powinna ściśle przylegać do powierzchni rury, być elastyczna, nie złuszczać się, nie odpadać i nie lepić. Powłoka uznawana jest za prawidłowo wykonaną, jeżeli podczas uderzenia młotkiem stalowym 9,5 kg nie nastąpiło jej uszkodzenie. Dla rur kanalizacyjnych żeliwnych kielichowych wykonanie połączeń kielichowych polega na wsunięciu bosego końca jednej rury do kielicha drugiej rury do wyczuwalnego oporu. Powstałą wolną przestrzeń pomiędzy wewnętrzną ścianką kielicha, a zewnętrzną powierzchnią bosego końca rury, wypełnienia się materiałem uszczelniającym. Do głębokości 2/3 kielich uszczelnia się sznurem konopnym smołowanym, a resztę wolnej przestrzeni wypełnia się zaprawą cementową, folią aluminiową, pianką poliuretanową. Sznur nie powinien mieć miejscowych zgrubień. Coraz częściej znajduje zastosowanie sznur gumowy lub elastomerowy. Do wykonania uszczelnienia używa się ubijaka i młotka. Systemy rur i kształtek z PVC U przeznaczone są do budowy bezciśnieniowych sieci kanalizacyjnych. Połączenia wykonywane są za pomocą kształtek kielichowych z uszczelkami gumowymi lub uszczelkami z pierścieniem mocującym. Uszczelka taka składa się z: pierścienia uszczelniającego wykonanego z elastomeru TPE (w kolorze czarnym) i pierścienia mocującego wykonanego z PP wzmocnionego włóknem szklanym. Po 58

60 oczyszczeniu kielicha rury lub kształtki należy w suchy rowek kielicha włożyć uszczelkę. Włożenie ułatwia ściśnięcie jej na kształt ósemki. Następnie należy oczyścić zewnętrzną stronę bosego końca rury, posmarować ją talkiem lub środkiem dla zwiększenia poślizgu i dokonać połączenia przez wciśnięcie rury w kielich na odpowiednią głębokość. Pierścień mocujący naprężony podczas procesu kielichowania zapobiega ruchom uszczelki, utrzymuje ją we właściwym położeniu oraz uniemożliwia wyjęcie jej z kielicha, przesunięcie się w rowku kielicha, a także zapobiega podwinięciu (skręceniu) uszczelki. Oba pierścienie, trwale połączone ze sobą, ściśle przylegają zarówno do kielicha, jak i do wsuniętego końca rury. Konstrukcja uszczelek sprawia, że siły niezbędne do montażu są znacznie mniejsze niż przy uszczelnianiu tradycyjnym. Do klejenia rur PVC U należy bezwzględnie użyć kleju agresywnego. Powierzchnie rur podlegające klejeniu odtłuszcza się chlorkiem metylu. Należy zwracać uwagę, aby powierzchnia przed nałożeniem kleju była sucha i czysta. Klej nakłada się za pomocą pędzla rozprowadzając go od najgłębszej powierzchni kielicha. Klej należy nakładać równomiernie. Cała operacja nakładania kleju nie powinna trwać dłużej niż 1 minutę. Po nałożeniu kleju dokonuje się połączenia przez wcisk łączonych elementów aż do oporu. Po połączeniu należy niezwłocznie wytrzeć wyciśnięty nadmiar klej. Przez 5 minut od wykonania połączenia nie można poruszać połączonych elementów. Niewątpliwą zaletą systemu jest: duża żywotność rur (minimum 50 lat) oraz mały ciężar elementów systemu. Odcinki rur z PE (wykonanie PE 80 i PE 100) można łączyć poprzez: połączenia mechaniczne (zaciskowe i kołnierzowe), zgrzewanie doczołowe oraz przy pomocy złączek elektrooporowych. Rury z PP produkowane jako kielichowe oraz jako rury dwuścienne, z których wewnętrzna ścianka jest gładka, a zewnętrzna profilowana. Bosy koniec rury jest fabrycznie wyposażony w uszczelkę z elastomeru. Elementy systemu kanalizacyjnego i ciśnieniowego z PVC bez praktycznie bez ograniczeń mogą być łączone z innymi materiałami takimi jak stal, żeliwo, PE z zastosowaniem złączy kielichowych, kielichowo kołnierzowych. Połączenie rury dwuściennej z gładką rurą z PVC wykonywane jest z wykorzystaniem kielicha wyposażonego w uszczelkę z elastomeru wbudowano na stałe przy pomocy pierścieni zatrzaskowych. Rury polimerobetonowe w swoim składzie nie zawierają cementu, a spoiwem jest żywica poliestrowa. Rury te cechuje zwiększona odporność na ściskanie i rozciąganie w porównaniu z rurami betonowymi. Sposób wykonania połączenia zależy od przyjętej technologii wykonywania sieci kanalizacyjnych. Przy metodzie wykopu otwartego elementem stanowiącym połączenie jest sprzęgło wykonane z laminatu poliestrowo-szklanego z zatopioną w nim wargową uszczelką gumową. W metodzie przeciskowej wykonania odcinka sieci kanalizacyjnej elementem stanowiącym połączenie jest pierścień stalowy umieszczony na końcu jednego odcinka rury i uszczelka umieszczona na końcu drugiego odcinka rury. Wykonywanie sieci kanalizacyjnych Przed przystąpieniem do ułożenia przewodów kanalizacyjnych należy wykonać prace przygotowawcze obejmujące tyczenie osi kanałów, wykonanie wykopów i w razie konieczności ich odwodnienie. W warunkach miejskich, ze względu na uzbrojenie podziemne i odsunięcie głębokich wykopów od fundamentów budynków, przewody kanalizacyjne umieszczane zostają w ulicy. Szerokość wykopu powinna być jak najmniejsza i dlatego wykopy mają zabezpieczane ściany pionowe obudową. Wykopy kanalizacyjne są głębokie i z tego powodu wykonanie obudowy powinno być bardzo staranne i nie stanowić zagrożenia w postaci osunięcia się gruntu. 59

61 Podczas deskowania ścian wykopu powinna pozostawać wolna przestrzeń cm z każdej strony między ścianą wykopu a układaną rurą. Zagłębienie kanału powinno zabezpieczyć go przed przemarzaniem (minimalne zagłębienie to 1,4 m). W terenie płaskim ze względu na minimalny spadek kanału przeważnie stosuje się większe zagłębienia. Podczas prowadzenia robót ziemnych i układania rur utrudnienie stanowi napływ wody do wykopu. Należy zastosować zabezpieczenie przed napływem wód powierzchniowych w postaci bali deskowania wysuniętych na 5 10 cm ponad poziom terenu. W gruntach podmokłych stosuje się odwodnienia wykopów z napływającej wody gruntowej poprzez m.in. wypompowywanie wody z wykopu lub przy pomocy igłofiltrów, czyli filtrów igłowych, cienkich długich rur z filtrem zakończonych ostrzem ułatwiającym zagłębianie w grunt. Układanie rur kanalizacyjnych Ruch ścieków odbywa się grawitacyjnie zgodnie z spadkiem przewodu, który powinien zapewnić minimalną prędkość przepływu (prędkość samooczyszczania) 0,8 0 m/s, a nie spowodować sytuacji, w której ścieki przepływałyby z prędkością większą od 3 m/s (mogłoby to spowodować zniszczenie rur kamionkowych i betonowych). Układanie rur kanalizacyjnych rozpoczyna się od najniższego punktu trasy, aby zapewnić odpływ wód, które mogły przedostać się do wykopu. Rury o małych średnicach w gruntach piaszczystych i suchych układa się bezpośrednio na dnie wykopu kielichami zwróconymi przeciwnie do kierunku przepływu ścieków w taki sposób, aby ¼ obwodu przylegała do podłoża. W gruntach gliniastych i kamienistych rury układa się na podsypce piaskowo-żwirowej po uprzednim pogłębieniu wykopu. Przewody o większym przekroju układa się na podłożu z tłucznia kamiennego, a w miejscach o intensywnym ruchu na podłożu betonowym. Bezpośrednio przed opuszczeniem rury oczyszcza się dno wykopu z kamieni, wybiera grunt pod kielichami i przygotowuje wgłębienie dla przewodu. Opuszczanie rur lekkich wykonuje się ręcznie za pomocą lin, pasów, haków. Rury cięższe opuszcza się z zastosowaniem trójnogów, wielokrążków, a rury bardzo ciężkie o dużych przekrojach opuszcza się za pomocą dźwigów. Przy pracach należy zachować ostrożność. Nikt nie może znajdować się pod opuszczaną rurą. Wymagania w zakresie budowy sieci kanalizacyjnej Przewody kanalizacyjne układane na stokach lub w gruntach nawodnionych powinny być zabezpieczone przed przemieszczaniem. Przy wykonywaniu sieci kanalizacyjnej należy zachowywać jednolitość technologiczną stosowanych materiałów, łączeń, kształtek i armatury oraz należy uwzględniać szczegółowe warunki techniczne prowadzenia, wykonania i odbioru robót budowlano montażowych przewodów kanalizacyjnych określone w Polskich Normach, odrębnych przepisach oraz przez producentów rur i armatury. Przewody kanalizacyjne powinny być układane w odległości od przebiegających równolegle innych przewodów co najmniej: 1,5 m od przewodów gazowych i wodociągowych, 0,8 m od kabli elektrycznych oraz 0,5 m od kabli telekomunikacyjnych. Zabrania się bezpośredniego łączenia przyłączy kanalizacyjnych z kolektorami. Połączenia przyłączy kanalizacyjnych z kolektorami (w uzasadnionych przypadkach) należy wykonywać za pomocą studzienek połączeniowych o średnicy 1200 mm. Przy wyborze trasy przebiegu kolektorów należy się kierować następującymi zasadami: trasy kolektorów należy prowadzić wzdłuż najniższych punktów zlewni, dążąc do tego, aby odprowadzanie ścieków mogło się odbywać grawitacyjnie, 60

62 należy unikać spadków kolektorów niezgodnych ze spadkami terenu, należy unikać krętych tras kolektorów. Kolektory powinny być prowadzone w liniach rozgraniczających ulic w pobliżu osi jezdni lub w liniach rozgraniczających specjalnie wydzielonych pasów technicznych. Odległość osi kolektora w planie od obiektu budowlanego powinna zabezpieczać przed możliwością naruszenia stabilności gruntu pod fundamentami obiektu budowlanego podczas wykonywania prac eksploatacyjnych w otwartym wykopie. Kolektory powinny być układane w ziemi o 0,1 metra poniżej strefy przemarzania mierząc od górnej tworzącej przewodu do rzędnej projektowanego terenu. Kolektory powinny być wykonywane z rur i kształtek kamionkowych: pokrytych całkowicie szkliwem, łączonych na uszczelki. Dopuszcza się wykonywanie kolektorów z rur i kształtek z betonu sprężonego spełniającego wymagania klasy B 50 o nasiąkliwości nie przekraczającej 3%, łączonych na uszczelki. Przy wyborze trasy przebiegu kanałów bocznych należy się kierować następującymi zasadami: kanały boczne powinny po najkrótszej drodze odprowadzać ścieki do kolektorów, należy unikać spadków kanałów bocznych niezgodnych ze spadkami terenu, należy unikać krętych tras kanałów bocznych. Kanały boczne powinny być prowadzone w liniach rozgraniczających ulic w pobliżu osi jezdni z uwzględnieniem możliwości wykonania przyłączy do obydwu ciągów zabudowy. Wskazane jest, aby linia przebiegu tras kanałów bocznych była równoległa do linii regulacyjnej ulicy. Odległość pozioma osi kanału bocznego od obiektu budowlanego powinna zabezpieczać przed możliwością osuwania się gruntu spod fundamentów obiektu budowlanego podczas wykonywania prac eksploatacyjnych w otwartym wykopie. Kanały boczne powinny być układane w ziemi o 0,2 metra poniżej strefy przemarzania mierząc od górnej powierzchni przewodu do rzędnej projektowanego terenu. Kanały boczne w terenie o niekorzystnym układzie należy umieszczać, w początkowych odcinkach ich przebiegu, na minimalnej dopuszczalnej głębokości dla uniknięcia znacznego ich zagłębienia na dalszych odcinkach. Zagłębienie kanałów kanalizacyjnych nie powinno przekraczać granicy 7 m. Przebieg ciągu położenia przewodów kanalizacyjnych wyznaczony przez spadek linii dna kanału winien uwzględniać: przepływ ścieków z prędkością gwarantującą proces samooczyszczania kanału, wielkość dopuszczalnej (maksymalnej) prędkości przepływu ścieków w przewodach kanalizacyjnych, wymóg minimalnych i maksymalnych zagłębień kanałów kanalizacyjnych. Do budowy kanałów bocznych powinny być stosowane rury i kształtki kamionkowe pokryte całkowicie szkliwem, łączone na uszczelki. Dopuszcza się wykonywanie kanałów bocznych z rur i kształtek z tworzyw sztucznych charakteryzujących się niezbędnymi właściwościami wytrzymałościowymi, odpornością na ścieranie, korozję, temperaturę. Przy wykonywaniu kanalizacji z rur i kształtek z tworzyw sztucznych, ze względu na odmienne właściwości fizyczno-mechaniczne tworzyw w stosunku do materiałów tradycyjnych, dla danych warunków lokalizacyjnych, gruntowo-wodnych, jak i obciążeniowych, dobór odpowiedniej klasy rury należy dokonywać w oparciu o obliczenia statyczno-wytrzymałościowe. 61

63 Połączenia przyłączy kanalizacyjnych z kanałami bocznymi należy wykonać za pomocą trójników, studzienek połączeniowych lub studzienek spadowych. Połączenia przyłączy kanalizacyjnych z kanałami bocznymi wykonanymi z rur kamionkowych należy wykonać za pomocą trójników lub studzienek połączeniowych o średnicy 1200 mm. Połączenia przyłączy kanalizacyjnych z kanałami bocznymi żelbetowymi mogą być wykonywane wyłącznie w studzienkach kanalizacyjnych. W przypadku, kiedy połączenie przyłącza kanalizacyjnego do kanału bocznego jest wykonywane w istniejącej studzience, to różnica poziomów dna studzienki i przyłącza kanalizacyjnego nie może przekraczać 0,5 m. Przy dużych różnicach występujących pomiędzy zagłębieniem kanału bocznego i przyłącza kanalizacyjnego, w przypadku włączenia do istniejącej studni kanalizacyjnej o średnicy 1200 mm, należy stosować kaskadę ze spadem w rurze pionowej, umieszczonej wewnątrz studzienki, a w przypadku studni kanalizacyjnej o średnicy mniejszej od 1200 mm, należy stosować kaskadę ze spadem w rurze pionowej, umieszczonej na zewnątrz studzienki. W przypadku, kiedy połączenie przyłącza kanalizacyjnego do kanału bocznego jest wykonywane w nowobudowanej studzience to dno studzienki i dno przyłącza kanalizacyjnego powinno być na tym samym poziomie. Ścieki odprowadzane przyłączem kanalizacyjnym i kierunek płynących ścieków w kanale bocznym powinny tworzyć kąt połączeniowy α= Przejścia przewodów kanalizacyjnych przez przeszkody naturalne i sztuczne Usytuowanie oraz rozwiązania techniczno-budowlane przejść przewodów kanalizacyjnych pod i nad ciekami wodnymi, pod torami kolejowymi oraz drogami kołowymi wymaga uzgodnienia z instytucjami, którym podlegają. Przejścia przewodów kanalizacyjnych pod torami kolejowymi oraz drogami kołowymi powinny być wykonywane w miejscach, gdzie są one położone na nasypach lub na rzędnej równej rzędnej terenu. Kąt skrzyżowania przewodów kanalizacyjnych z torami kolejowymi i drogami powinien być zbliżony do 90 o. Przejścia przewodów kanalizacyjnych pod drogami i torami kolejowymi powinny być wykonane w rurach ochronnych. Głębokość ułożenia odcinków przewodów kanalizacyjnych pod drogami powinna wynosić co najmniej 1,5 m od nawierzchni drogowej do górnej tworzącej rury ochronnej. Na rury ochronne powinny być stosowane rury stalowe zabezpieczone fabryczną powłoką polietylenową lub powłoką z innych tworzyw sztucznych o średnicach wewnętrznych pozwalających na pomieszczenie w nich złącz przewodów kanalizacyjnych. Przestrzenie pomiędzy przewodem kanalizacyjnym a wewnętrzną ścianą rury ochronnej, z obu jej końców należy zamknąć korkiem trwale plastycznym o nieagresywnym oddziaływaniu na materiał, z którego wykonany jest przewód kanalizacyjny. Na przejściach drogowych i kolejowych nie powinno się układać przewodów kanalizacyjnych pod skrzyżowaniami dróg oraz pod zwrotnicami i rozjazdami torów kolejowych. Przy budowie dróg lub torów kolejowych nad istniejącymi przewodami kanalizacyjnymi dopuszcza się stosowanie zabezpieczeń w postaci kanałów lub konstrukcji odciążających. Miejsca przejść przewodów kanalizacyjnych przez cieki wodne należy wybierać na prostych stabilnych odcinkach o łagodnie pochyłych niewypukłych brzegach koryta. Tor przejścia podwodnego powinien być prostopadły do dynamicznej osi przepływu. 62

64 Rzędna górnej tworzącej rurociągu ochronnego powinna znajdować się poniżej 1 m przewidywanego profilu granicznego rozmycia koryta cieku lub planowanych robót pogłębiarskich. Przejścia pod rowami melioracyjnymi należy układać na takiej głębokości, aby górna tworząca rurociągu ochronnego znajdowała się w odległości co najmniej 1,0 m od dna rowu. Przejścia przewodów kanalizacyjnych nad ciekami wodnymi (np. podwieszenie przewodów pod mostem), wymagają indywidualnego opracowania uwzględniającego zarówno układ nośny rury jak też ochronę termiczną. Organizacja bezpiecznej pracy przy budowie sieci kanalizacyjnej Sieć kanalizacyjna wykonywana jest na podstawie projektu technicznego, w którym określona jest metoda wykonania, wyszczególniony jest sprzęt mechaniczny niezbędny do planowanego zakresu robót, rodzaj i liczba stanowisk pracy, opracowany jest harmonogram tych robót. Podczas wykonywania sieci kanalizacyjnej w miastach zakres zastosowania sprzętu mechanicznego może być utrudniony z powodu istniejącego uzbrojenia terenu. W terenie nie uzbrojonym zmechanizowanie prac powinno być znaczne. W czasie prowadzenia prac należy: napotkane przewody w wykopie zabezpieczyć, założyć izolację ochronną przed zamarzaniem, wyposażyć wykop w barierki ochronne z czerwonym światłem w nocy dla przechodniów i pojazdów, ustawić na ulicy właściwe znaki drogowe ostrzegające kierowców o prowadzeniu robót i zwężeniu jezdni oraz o ograniczeniu prędkości, dla pieszych zastosować kładki z poręczami ustawionymi w poprzek wykopu, starannie wykonać obudowę ścian wykopu, zabezpieczyć miejsca schodzenia i wychodzenia z wykopu, sprawdzić stan techniczny urządzeń podnoszących: lin, łańcuchów, wciągarek, dźwigów itd. powierzyć obsługę urządzeń pracownikom posiadającym stosowne kwalifikacje i przeszkolonych na stanowisku pracy, po zakończeniu pracy zabezpieczyć maszyny ustawione w bezpiecznym miejscu Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Dlaczego w sieciach kanalizacyjnych stosuje się rury z tworzyw sztucznych? 2. Jakie zalety i wady mają rury kanalizacyjne z żeliwa? 3. Kiedy stosuje się rury polimerobetonowe? 4. W jaki sposób łączy się ze sobą dwa odcinki rury z PP dwuściennej? 5. Dlaczego bezpośrednio przed opuszczaniem rury kanalizacyjnej oczyszcza się dno wykopu? 6. Na jakiej głębokości poniżej strefy przemarzaniu gruntu układa się kanały boczne? 7. Od czego zależy zagłębienie przewodów sieci kanalizacyjnej? 8. W jaki sposób wykonuje się przejście przewodu kanalizacyjnego nad rzeką? 9. Dlaczego stosuje się rury ochronne przy przejściu przewodu kanalizacyjnego pod drogami? 63

65 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Zaproponuj sposób przekroczenia przeszkody terenowej cieku wodnego o szerokości 3 m kanałem z żeliwa średnicy DN 200. Propozycję przedstaw w formie szkicu. Zaproponuj elementy uzbrojenia przejścia oraz sposób zabezpieczenia rury kanalizacyjnej. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zgromadzić dokumentację techniczną związaną z przekraczaniem przeszkód terenowych, 2) zapoznać się z literaturą z rozdziału 7 dotyczącą zasad wykonywania sieci kanalizacyjnych, 3) wykonać szkic przekroczenia przeszkody wodnej uwzględniając umowne oznaczenia graficzne elementów sieci kanalizacyjnej, 4) zwymiarować szkic, 5) wykonać zestawienie elementów uzbrojenia sieci kanalizacyjnej wskazać ich lokalizację, 6) zaproponować sposób zabezpieczenia rury kanalizacyjnej w formie opisu technicznego, 7) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca zasad wykonywania sieci kanalizacyjnych. Ćwiczenie 2 Na podstawie projektu sieci kanalizacyjnej ogólnospławnej przebiegającej w ulicy, zaproponuj materiał i technologię jej wykonania, wykonaj zestawienie: sprzętu, narzędzi i materiałów. Przedstaw harmonogram robót związanych z wykonaniem wskazanego przez nauczyciela fragmentu sieci, przedstaw skład ekipy i jej kwalifikacje oraz środki ochrony osobistej niezbędne do wykonania prac montażowych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować dokumentację projektową sieci kanalizacyjnej, 2) przeanalizować wytyczne techniczne obowiązujące dla wykonania przewodów sieci kanalizacyjnej, 3) przeanalizować warunki wykonywania prac ziemnych w zakresie wykonywania i zabezpieczania wykopów oraz obowiązujących przepisów bhp, 4) zaproponować materiał do budowy sieci i technologię wykonania, 5) zaplanować kolejność czynności dla wykonania fragmentu sieci kanalizacyjnej ogólnospławnej przebiegającej w ulicy i zapisać je na arkuszu papieru formatu A4, 6) wykonać niezbędne zestawienia, 7) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, projekt techniczny sieci kanalizacyjnej ogólnospławnej, 64

66 warunki techniczne wykonania i odbioru sieci kanalizacyjnej, literatura z rozdziału 6 dotycząca zasad wykonywania sieci kanalizacyjnych. Ćwiczenie 3 Zaproponuj materiał, zagłębienie, spadek i średnicę kanału bocznego przejmującego ścieki z zakładu przemysłowego w ilości 120 m 3 /dobę. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować warunki wykonania i odbioru sieci kanalizacyjnej, 2) zaproponować materiał do budowy kanału bocznego, jego zagłębienie, spadek i średnicę, 3) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, warunki techniczne wykonania i odbioru sieci kanalizacyjnej, literatura z rozdziału 6 dotycząca zasad wykonywania sieci kanalizacyjnych Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić rodzaje materiałów używanych do budowy sieci kanalizacyjnej 2) wskazać sposoby połączeń dla różnych rur kanalizacyjnych? 3) określić sposób prowadzenia kolektora w ulicy? 4) wskazać sposób połączenia przyłącza kanalizacyjnego z kanałem bocznym? 5) określać zasady wyboru trasy przebiegu kanału? 6) wskazać głębokość ułożenia przewodu kanalizacyjnego pod drogą szybkiego ruchu? 7) dobrać minimalną i maksymalną prędkość przepływu ścieków w kanale? 8) określić sposób przygotowania dna wykopu przed ułożeniem przewodu kanalizacyjnego z kamionki? 9) podać warunki przejścia przewodu kanalizacyjnego pod torami kolejowymi? 10) zastosować zasady bezpiecznej pracy przy budowie sieci kanalizacyjnej? 65

67 4.10. Obiekty inżynierskie na sieciach kanalizacyjnych Materiał nauczania Studzienki rewizyjne budowane w miejscach zmiany kierunku przewodu, zmiany przekroju, zmiany spadku, w miejscach podłączeń kanałów bocznych. Są niezbędne do kontroli kanałów, ich przewietrzania i oczyszczania. Umieszcza się je na kanałach nie przełazowych (do wysokości 1 m) w odległościach m, a na kanałach przełazowych co m 1. Studzienki kanalizacyjne należy lokalizować z zachowaniem następujących wymagań: powinna być zapewniona możliwość dojazdu do studzienki w celu wykonywania niezbędnych czynności eksploatacyjnych, należy unikać lokalizowania studzienek w zagłębieniach terenu i innych miejscach narażonych na gromadzenie się wód opadowych. 2. Na kanałach ściekowych należy budować studzienki kanalizacyjne φ1200 mm przy każdej zmianie spadku, kierunku i przekroju kanału w odstępach nie większych niż 50 m. 3. Studzienki kanalizacyjne powinny być wykonane z materiałów trwałych, wodoszczelnychi charakteryzujących się odpornością na czynniki chemiczne. Zaleca się tworzywa sztuczne, beton klasy nie mniejszej niż B 45, polimerobeton. 4. Dno studzienek betonowych powinno mieć płytę fundamentową oraz gotowe koryto wykonane fabrycznie, czyli kinetę lub kinety, w przypadku studzienek połączeniowych i rozgałęźnych. 5. Dopuszcza się wbudowywanie kinet tworzywowych w studzienkach betonowych, w przypadku prowadzenia renowacji starych kanałów betonowych, kamionkowych i innych metodą reliningu. 6. W przypadku zmiany średnicy kanału, kineta powinna stanowić przejście z jednego przekroju w drugi. 7. Złącza elementów studzienek z tworzyw sztucznych należy łączyć za pomocą uszczelek elestomerowych lub przez zgrzewanie, a złącza elementów studzienek z betonu lub polimerobetonu należy łączyć za pomocą uszczelek elestomerowych. 8. Tolerancja wykonania średnicy studzienki w stosunku do zewnętrznej powłoki stykającej się z uszczelką gumową powinna wynosić 2 mm, a tolerancja gniazda uszczelki 1 mm. Przewietrzniki zapewniają sprawną wentylację wnętrza kanału. Montuje się je na kanałach sieci kanalizacyjnej i między studzienkami w odległościach nie większych niż 40 m, w najwyższych punktach sieci. Zamknięcia kanałów ułatwiają płukanie kanałów przez zamknięcie odpływu ze studzienki do kanału i spiętrzenie ścieków. Po otwarciu zamknięcia duża ilość wody lub ścieków w czasie intensywnego przepływu przyczynia się do spłukiwania z dna kanału zanieczyszczeń wytrąconych ze ścieków. Stosowane są: korki, klapy, zastawki, zasuwy, drzwi kanałowe. Płuczki kanałowe znajdują zastosowanie do płukania kanałów; są to zbiorniki o różnych objętościach instalowane w najwyższych punktach sieci kanalizacyjnej. Uruchamiane są ręcznie lub automatycznie. Studzienki kaskadowe mają za zadanie przeprowadzić ścieki z kanału wyżej położonego przy znacznej różnicy rzędnych między kanałami wyżej i niżej położonymi. Stosowane są jako: z rurą pionową, bez rury pionowej, z ześlizgiem. Studzienki kaskadowe na kanałach o średnicy powyżej 0,3 m powinny mieć pochylnię o kształtach i wymiarach uzasadnionych obliczeniami. Studzienki kaskadowe na kanałach o średnicy do 0,3 m 66

68 i wysokości spadku do 4 m mogą być wykonane ze spadem w rurze pionowej, umieszczonej na zewnątrz studzienki. Syfony stosowane są przy przejściach kanałów pod różnymi przeszkodami terenowymi np. rzekami, tunelami podziemnymi, kanałami. Prędkość przepływu ścieków w przewodzie syfonowym podczas godzin dziennych powinna wynosić co najmniej 1 m/s, a przy przepływach minimalnych prędkość przepływu powinna być większa od 0.7 m/s. Wpusty deszczowe uliczne i podwórzowe; ich zadaniem jest odprowadzenie wody deszczowej z powierzchni ulic, chodników, podwórzy i dachów. Separatory budowane są jako kaskadowe na sieci ogólnospławnej lub półrozdzielczej celem odprowadzania ścieków lub najbardziej zanieczyszczonych ścieków opadowych z jednego układu kanałów do drugiego. Przelewy stosowane w sieciach deszczowych kanalizacji rozdzielczej do oddzielenia pierwszej najbardziej zanieczyszczonej fali ścieków opadowych i skierowanie ich do oczyszczalni ścieków. Przelewy burzowe sytuowane mogą być w kanalizacji ogólnospławnej dla odciążenia kanałów przy obfitych opadach deszczu i skierowanie tych ścieków bezpośrednio do odbiornika. Zsypy śniegowe budowane są na dużych przekrojach przewodów miejskiej sieci kanalizacyjnej systemu ogólnospławnego. Zbiorniki deszczowe przejmują nadmiar ścieków opadowych odprowadzanych z miejskich zlewni kanalizacyjnych. Mogą być wykonywane jako odciążające, akumulacyjne, oczyszczające. Pompownie ścieków W przypadkach braku możliwości prowadzenia sieci kanalizacyjnej z wykorzystaniem naturalnych spadków terenu należy zastosować układy z pompami w celu podniesienia płynących ścieków na wyższy poziom. Z uwagi na uciążliwości zapachowe pompownie powinny być lokalizowane 50 m od budynków mieszkalnych. Pompownie ścieków z pompami zanurzeniowymi, przeznaczone są do współpracy z małymi biologicznymi oczyszczalniami ścieków, a także do samodzielnej pracy w sieci kanalizacyjnej. Pompownia ścieków jest zblokowaną konstrukcją bazującą na stalowym podziemnym zbiorniku ścieków z dwoma szybami wyprowadzonymi ponad powierzchnię terenu, w których usytuowane są: w jednym mechaniczna krata koszowa, w drugim pompy zatapialne. Konstrukcja pompowni, dzięki odpowiednio dobranym wymiarom powierzchni zbiornika oraz szybów, gwarantuje stabilność pompowni dociążonej tylko ciężarem własnym i zasypką gruntową zabezpieczającą pompownie przed wpłynięciem na skutek ewentualnego podniesienia się zwierciadła wód gruntowych. Warunki techniczne dla pompowni są następujące: 1. Małe (maksymalny dopływ ścieków mniejszym niż 25 dm 3 /s) i średnie (maksymalny dopływ ścieków w granicach od 25 do 40 dm 3 /s) rejonowe pompownie ścieków należy budować jako bezskratkowe, jednokomorowe, wyposażone w pompy zatapialne. 2. Duże (maksymalny dopływ ścieków większy niż 40 dm 3 /s) rejonowe pompownie ścieków należy budować jako bezskratkowe, dwukomorowe z zatapialnymi pompami umieszczonymi w suchej komorze. 3. Obiekt budowlany pompowni oraz instalacje elektryczne (przyłącze elektryczne oraz pola szaf rozdzielczo-sterowniczych) powinny odpowiadać docelowej wielkości układu pompowego wynikającej z prognozowanego natężenia dopływu ścieków. 4. Pierwsza studzienka kanalizacyjna, licząc od strony pompowni, powinna posiadać: 67

69 zagłębienie ssawne, kryte, dla pompy zatapialnej przenośnej, zapewniającej odprowadzenie całej ilości dopływających ścieków do pompowni, odpowiedniej wielkości otwór montażowy dla wstawienia pompy. 5. Pompownie ścieków należy tak lokalizować aby zapewnić zgodność z miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego oraz wymogami decyzji o warunkach zabudowyi zagospodarowania terenu, a także ograniczyć do minimum skutki ewentualnej awariii uciążliwości wynikające z eksploatacji pompowni. 6. Zbiornik pompowni powinien być wykonany z materiałów nie ulegających korozji w środowisku wód gruntowych i ścieków (np. laminat poliestrowo-szklany, polimerobeton). 7. Dno zbiornika powinno być wyprofilowane w sposób zmniejszający ryzyko odkładania sięw zbiorniku zanieczyszczeń zawartych w ściekach. 8. Wszystkie elementy konstrukcyjne oraz technologiczne zbiornika powinny być wykonanez materiałów nie ulegających korozji w środowisku ścieków. 9. W celu ograniczenia do minimum powstawania kożucha zanieczyszczeń na powierzchni ścieków i osadzania się zanieczyszczeń zawartych w ściekach przy dnie zbiornika jego średnica powinna być możliwie mała. 10. Dobór zespołów pompowych powinien zapewniać ich pracę w pobliżu punktu maksymalnej sprawności. 11. Agregaty pompowe zamontowane w pompowni powinny być konstrukcyjnie przystosowane do pompowania surowych i nie podczyszczonych ścieków. 12. Wirnik pompy powinien być wirnikiem otwartym do cieczy zawierających domieszki stałe lub długowłókniste, a także większe fragmenty substancji stałych oraz pęcherzyki powietrza. 13. Główne elementy pompy powinny być wykonane z żeliwa (korpus silnika) i żeliwa utwardzonego (korpus pompy i wirnik), pozostałe elementy pompy (mające kontakt z otoczeniem) powinny być wykonane ze stali nierdzewnej. 14. Na przewodzie ssawnym należy instalować zasuwę odcinającą nożową. 15. Na przewodzie tłocznym każdej pompy należy instalować: zawór zwrotny oraz zasuwę odcinającą nożową Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie obiekty inżynierskie budowane są na sieci kanalizacyjnej? 2. W jakich odstępach buduje się studnie rewizyjne na sieciach kanalizacyjnych? 3. W jakich przypadkach stosuje się syfony w sieciach kanalizacyjnych? 4. Dlaczego stosuje się pompownie ścieków? 5. Z jakich materiałów powinny być zbudowane elementy konstrukcyjne i technologiczne zbiornika ścieków w pompowni kanalizacyjnej? 68

70 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Zaplanuj rozmieszczenie studni rewizyjnych na kanale nieprzełazowym sieci rozdzielczej ułożonym w gruncie suchym, w ulicy o szerokości 30 m przedstawionym na planie sytuacyjnym. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować plan sytuacyjny ulicy z wrysowanym przebiegiem kanału nieprzełazowego sieci rozdzielczej, 2) przeanalizować wytyczne lokalizowania studni rewizyjnych na kanałach nieprzełazowych, 3) naszkicować w wybrane miejsca symbole graficzne studni rewizyjnych, 4) sprawdzić, czy wybrana lokalizacja jest zgodna z wytycznymi, 5) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: plan sytuacyjny ulicy z naszkicowanym przebiegiem kanału nieprzełazowego sieci rozdzielczej, arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca obiektów inżynierskich na sieciach kanalizacyjnych. Ćwiczenie 2 Zaproponuj sprzęt, narzędzia, materiały podstawowe i pomocnicze oraz środki ochrony osobistej, a także skład ekipy do wykonania studni rewizyjnej na kanale przełazowym. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować dane wyjściowe ćwiczenia, 2) przewidzieć zagrożenia mogące wystąpić podczas budowy studni rewizyjnej, 3) wykonać zestawienie sprzętu, narzędzi, materiałów podstawowych i pomocniczych, 4) zaproponować skład ekipy do wykonania studzienki rewizyjnej oraz jej wyposażenie w środki ochrony osobistej, 5) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca obiektów inżynierskich na sieciach kanalizacyjnych Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić warunki montażu studzienek rewizyjnych? 2) określić lokalizację studni rewizyjnej na kanałach przełazowych? 3) wskazać zastosowanie płuczek kanałowych? 4) ustalić lokalizację pompowni ścieków względem budynku mieszkalnego? 5) zastosować warunki wykonania pompowni ścieków? 69

71 4.11. Odbiór i eksploatacja sieci kanalizacyjnych Materiał nauczania Sprawdzanie szczelności połączeń Przed wykonaniem zasypki koniecznie należy sprawdzić szczelność poszczególnych odcinków kanałów. W tym celu odcinek kanału między dwiema sąsiednimi studzienkami zamyka się szczelnie płytami żeliwnymi, po czym napełnia się kanał wodą pod ciśnieniem 0,01 MPa 0,02 MPa. Stan wody obserwuje się w rurkach piezometrycznych zamontowanych w płytach żeliwnych. Obserwuje się poziom zwierciadła wody w kanale, które w początkowym czasie obserwacji będzie obniżać się, a po 2 godz. w czasie 5 10 minut powinien być ustalony. Zasypywanie wykopu Przewód, po sprawdzeniu szczelności połączenia, należy zasypać cm warstwami gruntu ubijanymi równomiernie po obu stronach przewodu nie dopuszczając do przesunięcia przewodu. Zasypywanie należy prowadzić do wysokości 60 cm ponad wierzch rury. Dalsze zasypywanie prowadzić można ręcznie lub maszynowo warstwami o grubości cm. Do zasypywania wykopów stosuje się grunt rodzimy lub piasek. Poszczególne warstwy zasypki można zagęszczać stosując ubijaki. Osiadanie zasypki przyspiesza się poprzez zalewanie gruntu piaszczystego lub żwirowego wodą. Dla gruntów gliniastych tego sposobu nie stosuje się. Zagęszczanie gruntu powinno wynosić ok. 90% stanu pierwotnego. Jeśli przewody kanalizacyjne układane były w ulicy, nawierzchnię należy odtworzyć na podsypce z tłucznia i żwiru. Na gruntach ornych, łąkach i trawnikach zasypki o przykryciu większym od 60 cm nie ubija się, a tworzy niewielką groblę, która samoistnie osiada. Odbiór sieci kanalizacyjnej Odbiór częściowy polega na dokumentowaniu odbioru poszczególnych faz wykonania. Dotyczy to elementów, które podlegają procesowi zakrycia w trakcie dalszych prac. Dla dokonania odbioru niezbędne są dokumenty: pozwolenie na budowę wydane przez organ administracji państwowej, projekt budowlany kanalizacji zewnętrznej, dane geotechniczne (kategoria gruntu, badanie gruntu, jego uwarstwienie, głębokość przemarzania, warunki posadowienia, poziom wód gruntowych, stopień agresywności wód), położenie innych elementów uzbrojenia podziemnego, dziennik budowy z wpisami i uzasadnieniem wszystkich zmian w trakcie budowy, protokoły poprzednich odbiorów częściowych. Odbiór końcowy jest to odbiór techniczny przewodu lub obiektu kanalizacyjnego po zakończeniu budowy, a przed jego oddaniem do eksploatacji. Wszystkie fazy realizacji budowy sieci kanalizacyjnej powinny być zgodne z dokumentacją techniczną. Zmiany wprowadzane w trakcie budowy powinny być udokumentowane w dzienniku budowy. Dokumenty obowiązujące w tracie odbioru to: projekt budowlany kanalizacji, dziennik budowy, protokoły wszystkich odbiorów, inwentaryzacja geodezyjna budowanej kanalizacji. 70

72 Eksploatacja sieci kanalizacyjnej Sieć kanalizacyjną eksploatowaną zazwyczaj przez dostawcę wody (przedsiębiorstwo wodociągów i kanalizacji) stanowią: przewody kanalizacyjne, kolektory, kanały boczne, przykanaliki z nieruchomości, łącznie z uzbrojeniem. Sieć kanalizacyjna rozciąga się od granicy nieruchomości (zwykle od pierwszej studni rewizyjnej na terenie nieruchomości) do miejsca odprowadzenia ścieków do odbiornika. Do sieci kanalizacyjnej nie zalicza się oczyszczalni ścieków. Podobnie pompownie ścieków eksploatowane są zwykle przez inne jednostki organizacyjne. Podstawową zasadą eksploatacji sieci kanalizacyjnej jest utrzymanie ciągłego odpływu ścieków miejskich i opadowych przez sieć do wylotu do odbiornika. Dla spełnienia tego zadania należy: utrzymać przewody kanalizacyjne, uzbrojenie i urządzenia w całkowitej sprawności, prowadząc systematycznie konserwację sieci, jak najszybciej usuwać uszkodzenia, badać, analizować i regulować pracę sieci, w celu uzyskania właściwego obciążenia kolektorów i kanałów, przeprowadzać badania jakości odprowadzanych ścieków, ustalać, które kanały trzeba poddawać remontom kapitalnym lub wymienić ze względu na nieodpowiedni stan techniczny. Inwentaryzacja przewodów kanalizacyjnych jest podstawą do eksploatacji sieci, a swoim zakresem obejmuje: kanały i kolektory z uwzględnieniem systemu kanalizacji, do którego należą, uzbrojenie sieci (studnie rewizyjne, włazowe, kaskadowe, komory połączeniowe i rozgałęzieniowe, przelewy burzowe, wpusty uliczne itp.), przykanaliki wraz z uzbrojeniem. Wszelkie prace na sieci kanalizacyjnej prowadzone bez przerw w odprowadzaniu ścieków należą do czynności konserwacyjnych. Są to przeglądy, czyli systematyczna kontrola i obchód sieci oraz jej uzbrojenia, zapobieganie zanieczyszczeniu się kanałów, przykanalików i uzbrojenia sieci kanalizacyjnej, utrzymanie należytego stanu przewodów połączone z wykonywaniem drobnych robót remontowych. Roboty konserwacyjne stanowią ok % ogółu robót eksploatacyjnych wykonywanych w ciągu roku. Przegląd sieci prowadzi się, aby: sprawdzić stan uzbrojenia naziemnego, jego przysypanie lub zniszczenie, wykryć ewentualne zapadnięcia na trasie kanału, które mogą świadczyć o jego uszkodzeniu, skontrolować stan przewodów i ich zanieczyszczenie. Stan kanałów przełazowych kontroluje się przechodząc dany odcinek, a stan kanałów rurowych za pomocą urządzenia telewizyjnego (kamery sprzęgniętej z monitorem telewizyjnym) przez prześwietlenie kanału lub sprawdzenie przepływu ścieków w studniach rewizyjnych. Efektem inspekcji telewizyjnej jest nagranie w postaci kasety wideo, dokumentującej stan techniczny przeglądanych ciągów, kolorowe fotografie miejsc szczególnych, raport pisemnograficzny, ocena eksploatacyjna oraz propozycja naprawy. Prace wykonywane są samojezdną kamerą. Kamerowóz wyposażony jest w urządzenia elektroniczne umożliwiające zapis na taśmie wideo, bieżący pomiar odległości, wykonanie kolorowych zdjęć, komputerową obróbkę danych z możliwością zapisu lub wydruku. Zalety i korzyści inspekcji telewizyjnej rurociągów: 71

73 precyzyjne określenia miejsca, rodzaju i wielkości uszkodzenia lub zniszczenia, nieuciążliwe dla otoczenia (np. ruchu kołowego) wykonanie każdego przeglądu, wykonanie przeglądu w sposób nie niszczący konstrukcji ciągu, wykonanie dokumentacji filmowej, fotograficznej i opisowo graficznej, odpowiednie planowanie dalszej eksploatacji przeglądanego przez nas ciągu, wykonanie ekspertyzy rurociągów przeznaczonych do remontu oraz rurociągów nowo wybudowanych lub po renowacji, ujawniającej ich stan techniczny, organizację i wykonawstwo napraw wybranych przez klienta. Zapobieganie zanieczyszczeniu się kanałów, przykanalików i uzbrojenia sieci kanalizacyjnej związane jest z usuwaniem gromadzących się osadów. Na odcinkach sieci kanalizacyjnej, gdzie prędkość przepływu ścieków miejskich, czy ścieków opadowych jest nie wystarczająca do transportowania zawartych w ściekach zawiesin, zachodzi zjawisko odkładania się osadów. Osady te mogą doprowadzić do zatrzymania przepływu ścieków. Osady odkładające się w sieci kanalizacyjnej zwiększają opory przepływu, zmniejszają prędkość przepływu, powodując gwałtowne zanieczyszczanie kanału. Zmniejszenie prędkości przepływu ścieków przy zanieczyszczeniu kanałów osadami może dochodzić do 70% prędkości w kanałach czystych o takich samych promieniach hydraulicznych i spadkach zwierciadła ścieków. Do zanieczyszczania kanału w stopniu utrudniającym lub uniemożliwiającym odpływ ścieków z nieruchomości można nie dopuścić, jeżeli systematycznie usuwa się osady. Utrzymanie należytego stanu przewodów zależy od czyszczenia i płukania kanałów i wpustów ulicznych oraz wykonywania drobnych prac remontowych. Płukanie kanałów jest podstawową metodą zapobiegania zanieczyszczeniu wszystkich kanałów rurowych i niektórych przełazowych. Polega ono na chwilowym zwiększeniu przepływu wody w kanale, w skutek czego następuje wzrost prędkości przepływu. Właściwy rezultat płukania uzyskuje się, jeżeli prędkość przepływu w kanale wyniesie 1,0 1,2 m/s, a osady, które należy usunąć, nie będą zbite. Kanały mogą być płukane ściekami lub wodą wodociągową, a także wodą doprowadzoną z innych źródeł, np. z kanałów melioracyjnych lub cieków wodnych. Drobne prace remontowe prowadzi się w razie wykrycia niewielkich uszkodzeń kanałów i ich uzbrojenia. Do robót tych należy: konserwacja stalowych i żeliwnych elementów uzbrojenia, wymiana uszkodzonych włazowych skrzynek uzbrojenia, przewietrzników i wpustów ulicznych, wymiana stopni włazowych, regulacja wysokościowa uzbrojenia, naprawa włazów i studni rewizyjnych, likwidacja rys i miejscowych wycieków wody gruntowej, spoinowanie kanałów, wymiana syfonów i wpustów ulicznych, inne drobne roboty remontowe. W ramach eksploatacji sieci kanalizacyjnych zabiegiem konserwacyjnym jest likwidacja zapchań przykanalików. Pierwszą czynnością dla zmniejszenia skutków zapchania przykanalika odprowadzającego ścieki z instalacji wewnętrznej jest zamknięcie dopływu wody do nieruchomości. Miejsce zapchania określa się na podstawie kontroli poziomu ścieków w studniach rewizyjnych na kanale i przykanaliku. Jeżeli poziom ścieków w studniach rewizyjnych na kanale, do którego włączony jest przykanalik nie przekracza normalnego napełnienia, to miejsca zapchania należy szukać na przykanaliku. Zapchanie występuje zawsze poniżej studni rewizyjnej, w której zostanie stwierdzone spiętrzenie zwierciadła ścieków. Przykanaliki najlepiej przeczyszczać ze studni rewizyjnej poniżej miejsca zapchania lub z kanału, jeżeli przykanalik jest połączony z kanałem przełazowym. 72

74 Zapchanie, które jest zlokalizowane na odcinku przykanalika między kanałem rurowym a pierwszą studnią rewizyjną, można usunąć za pomocą specjalnych narzędzi, wykorzystując do tego studnię rewizyjną. Zapchania przykanalików likwiduje się używając: sprężynowych taśm stalowych, skręcanych mocnych i bardzo elastycznych trzcin, krótkich drążków skręcanych lub składanych, skręcanych odcinków sprężynującego drutu stalowego. Można skorzystać również z samochodów do ciśnieniowego czyszczenia kanałów. Jeżeli zapchanie jest nie usuwane przez długi okres lub przy kanalik odprowadza ścieki z zakładu przemysłowego, to w momencie przepychania przykanalika zanieczyszczenia mogą zawierać substancje szkodliwe dla zdrowia pracowników usuwających awarię. Czyszczenie przykanalików ze studni rewizyjnej powyżej miejsc zapchania jest możliwe tylko przy użyciu możliwych do wprowadzenia do kanału z powierzchni terenu elastycznych taśm, drutów, trzcin itp. W czasie eksploatacji kanałów największym niebezpieczeństwem są gazy kanalizacyjne o właściwościach gnilnych i wybuchowych. Przed rozpoczęciem pracy w kanałach należy otworzyć i zabezpieczyć dwa sąsiednie włazy celem przewietrzenia kanałów. Przed wejściem do kanału należy sprawdzić za pomocą lampy Davy ego wskaźnikowej lampy benzynowej górniczej, umożliwiającej wykrywanie metanu w atmosferze, czy istnieje zagrożenie związane z brakiem przewietrzenia kanału i obecność gazów palnych. Zabronione jest używanie otwartego ognia. Robotnicy nie mogą mieć podkutych butów, ani używać iskrzących narzędzi. Robotnicy przed wejściem do kanału oprócz odzieży ochronnej muszą być zabezpieczeni w szelki i linę asekuracyjną. Prace w kanałach wykonywać mogą w zespołach dwuosobowych przy obecności trzeciego pracownika znajdującego się nad włazem studni rewizyjnej. Renowacja sieci kanalizacyjnej Renowacja kanału polega m.in. na utworzeniu na jego wewnętrznej powierzchni wykładzinyz rękawa nasączonego żywicami metodą podciśnieniową, dopasowanego do kształtu remontowanego kanału. Spełnia ona funkcję przykrycia pęknięć, uszczelnienia kanału oraz zapobiega infiltracji wód i eksfiltracji ścieków. Ten sposób renowacji minimalnie zwęża przekrój kanału, a także dostosowuje się do kształtu przekroju poprzecznego. Renowację sieci kanalizacyjnych wykonuje się również metodą rura w rurę, z zastosowaniem sztywnych rur o dowolnym kształcie, średnicy i wytrzymałości. Odcinek przeznaczony do renowacji poddawany jest dokładnemu czyszczeniu mechanicznemu lub hydrodynamicznemu. Przy pomocy kamery TV wprowadzonej do oczyszczonego kanału, wykonuje się inspekcję pozwalającą na dokonanie oceny jego stanu stopnia oczyszczenia powierzchni kanału, wielkości ubytków i pęknięć ścianek. Prace prowadzone są bezwykopowo z wykorzystaniem istniejących studzienek. Renowacja wykonywana jest etapami, między dwiema sąsiednimi studzienkami, bez konieczności przerywania prac na odcinku do 600 m Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Na czym polega odbiór końcowy kanalizacji? 2. Kiedy sieć kanalizacyjną można przekazać do eksploatacji? 3. Jaki zakres prac obejmuje inwentaryzacja sieci kanalizacyjnej? 4. W jakim celu przeprowadza się przeglądy sieci kanalizacyjnej? 5. Na czym polega renowacja przewodów sieci kanalizacyjnej? 73

75 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Nowo wybudowana sieć kanalizacyjna ma zostać oddana do eksploatacji. Zaplanuj, jakie czynności i jakie dokumenty są niezbędne dla uruchomienia sieci kanalizacyjnej i przekazania jej do eksploatacji. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować etapy prac, które zostały już wykonane podczas budowy sieci kanalizacyjnej i przygotowaniem jej do odbioru, 2) opracować harmonogram czynności zmierzających do jej uruchomienia i przekazania do eksploatacji, 3) zaplanować, jaka dokumentacja będzie niezbędna dla odbioru i uruchomienia sieci kanalizacyjnej, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: dokumentacja projektowa odcinka sieci kanalizacyjnej, dokumentacja odbiorowa sieci kanalizacyjnej: protokoły wzory, arkusz papieru formatu A4, ołówek, długopis, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca odbioru i eksploatacji sieci kanalizacyjnych. Ćwiczenie 2 Na podstawie przeprowadzonej inspekcji telewizyjnej kamionkowego kanału ściekowego kanalizacji rozdzielczej stwierdzono, że średnica jest zmniejszona o 25%, a w miejscach połączeń występują ubytki. Zaproponuj sposób jego renowacji. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować metody przeprowadzania renowacji sieci kanalizacyjnej i ich uwarunkowania, 2) zaplanować sposób renowacji kanału, opisać metodę, 3) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca odbioru i eksploatacji sieci kanalizacyjnych. 74

76 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyjaśnić, na czym polega: odbiór częściowy sieci kanalizacyjnej? 2) wyjaśnić, na czym polega: badanie szczelności sieci kanalizacyjnej? 3) wymienić dokumenty, jakie są niezbędne dla przekazania do eksploatacji sieci kanalizacyjnej? 4) zorganizować likwidację zatoru w przewodach kanalizacyjnych? 5) określić zalety inspekcji telewizyjnej przewodów kanalizacyjnych? 6) zaproponować metody renowacji odcinka sieci kanalizacyjnej? 75

77 4.12. Oczyszczalnie ścieków Materiał nauczania Oczyszczalnie ścieków służą ochronie zdrowia, życia, środowiska oraz chronią zasoby czystej wody, która będzie wykorzystana przez przyszłe pokolenia. Nie oczyszczane ścieki stanowią zagrożenie dla zdrowia, a czasami nawet dla życia mieszkańców, ponieważ zagrażają one środowisku naturalnemu, w tym szczególnie zagrożone są zasoby wody będące źródłem dla wodociągów, nie oczyszczone ścieki charakteryzują się silnym specyficznym zapachem, a wyciekając na ulicę są przenoszone na butach wraz ze wszystkimi groźnymi dla zdrowia mikroorganizmami. Ścieki, prędzej czy później, dopływają do wód gruntowych lub rzek, stawów i jezior. Powoduje to często utratę źródła czystej wody niejednokrotnie używanej do zaopatrywania wodociągu wiejskiego. Najpowszechniejszym sposobem rozwiązania problemu ścieków jest gromadzenie ścieków w zbiornikach bezodpływowych (szambach). Zebrane ścieki okresowo wywożone są do oczyszczalni ścieków. Rozwiązanie posiada wiele wad: nie zawsze istnieje możliwość przyjęcia ścieków np. ze względu na brak punktu zlewnego lub zastosowaną technologię oczyszczania, konieczna jest duża częstotliwość wywozu ścieków, istnieją duże koszty eksploatacji transport ścieków na znaczne odległości, występuje uciążliwość pracy wozu asenizacyjnego dla najbliższego otoczenia. Najbardziej prawidłowym sposobem zagospodarowania ścieków jest odprowadzenie ich do oczyszczalni ścieków. Ogólnie oczyszczalnie ścieków można podzielić na: oczyszczalnie przydomowe które pozwalają oczyścić ścieki pochodzące z jednego lub kilku gospodarstw domowych. Ścieki oczyszczane są bezpośrednio w miejscu powstawania; oczyszczalnie lokalne które pozwalają oczyścić ścieki pochodzące z kilku lub kilkunastu gospodarstw domowych ścieki odprowadzane są wspólna siecią kanalizacyjną do oczyszczalni; oczyszczalnie zbiorcze które pozwalają oczyścić ścieki pochodzące z całych wsi lub nawet grupy wsi. Ścieki odprowadzane są wspólną siecią kanalizacyjną. Ze względu na koszt sieci kanalizacyjnej stosowane są przede wszystkim na terenach o zabudowie zwartej. Oczyszczanie ścieków jest procesem wieloetapowym, w którym kolejno usuwa się lub neutralizuje ogromną cześć substancji szkodliwych, unieszkodliwia organizmy chorobotwórcze występujące w ściekach. Pierwszy z nich usuwa zanieczyszczenia występujące w postaci cząstek stałych. Ten pierwszy stopień oczyszczania to filtrowanie lub przetrzymanie ścieków w zbiorniku tak, aby cząstki stałe mogły opaść na dno. W ściekach, przy dostępie tlenu, rozwijają się pożyteczne bakterie, które rozkładają substancje zawarte w ściekach. Dalsze oczyszczanie zależy od rodzaju dopływających ścieków. Zwykle jest to połączony proces filtracji z oczyszczaniem biologicznym, a więc przy pomocy samoczynnie rozwijających się bakterii. Takie oczyszczanie jest wystarczające w przypadku ścieków bytowych. W większych oczyszczalniach ścieki mogą (czasami muszą) być poddawane procesowi oczyszczania chemicznego. Osady pochodzące ze ścieków, np. osady usuwane co jakiś czas z dna osadników gnilnych, są poddawane procesom oczyszczania chemicznego, suszone w wysokich temperaturach unieszkodliwiając organizmy chorobotwórcze lub są kompostowane. 76

78 W dalszym procesie mogą one być używane jako nawóz do utrzymania zieleni miejskiej, hodowli drzew, a nawóz wyprodukowany ze ścieków w odpowiednich warunkach może być używany w rolnictwie. Oczyszczanie mechaniczne Pierwszym etapem oczyszczania ścieków jest oczyszczanie mechaniczne. Podlegają mu substancje nierozpuszczalne, czyli zanieczyszczenia zawieszone w ściekach. W oczyszczalniach mechanicznych wykorzystuje się procesy cedzenia, filtrowania, osiadania (sedymentacji) i wznoszenia (flotacji). W oczyszczalniach pierwszego stopnia usuwa się ze ścieków: większe ciała stałe (tzw. skratki), cząstki ziemiste (a przede wszystkim piasek), zawiesiny opadające. (osady wstępne), zawiesiny flotujące (oleje i tłuszcze). W oczyszczalni pierwszego stopnia może być przeprowadzone odświeżanie ścieków, przez ich napowietrzanie w kanałach dopływowych, piaskownikach, wydzielonych częściach osadników wstępnych lub w specjalnych zbiornikach. W miarę potrzeby może być tu również wykonywane chlorowanie ścieków. Wydzielanie ciał stałych Do wydzielenia ze ścieków skratek służą przede wszystkim kraty i sita. Kraty dzieli się na: rzadkie, średnie i gęste oraz na oczyszczane ręcznie i mechanicznie. Sita stosowane w oczyszczalniach ścieków wykonywane są jako obrotowe, statyczne zwane sitami szczelinowymi, albo szczelinowo łukowymi. Wydzielone skratki przerabia się lub likwiduje przez kompostowanie, fermentację, spalanie lub rozdrabnianie i zawrócenie do dopływu ścieków. Mogą one być niekiedy przerabiane wspólnie z osadami ściekowymi. W przypadku niezbyt dużych ilości skratek można zastosować kraty koszowe z mechanicznym usuwaniem skratek. Do przeróbki skratek z dużych zespołów krat stosuje się rozdrabniarki wolnostojące lub zanurzone. Rozdrabniarki dzieli się na młotkowe, nożowe oraz wirowe. Usuwanie za ścieków zawiesin opadających Zawiesiny drobne redukuje się w procesie sedymentacji. Rozróżnia się zawiesiny opadające ziarniste oraz kłaczkowate. Zawiesiny opadające ziarniste opadają z jednakową prędkością i mogą spowodować powstanie cementujących powłok trudnych do usunięcia. Dużo zanieczyszczeń ziarnistych, określanych umownie jako piasek, zawierają ścieki miejskie oraz wody ściekowe z zakładów przemysłu rolno-spożywczego. Do grupy zawiesin ziarnistych zalicza się również żużel, rozdrobniony koks, cząstki węgla oraz różne nasiona. Zawiesiny ściekowe kłaczkowate charakteryzuje niejednakowa prędkość opadania. Do osadów kłaczkowatych zalicza się na przykład wodorotlenek żelaza (III), osad czynny oraz bardzo drobny miał węglowy. Do usuwania ze ścieków zawiesin ziarnistych służą piaskowniki, natomiast do wydzielania zawiesin kłaczkowatych osadniki. Zawiesiny osadzają się w osadnikach pod wpływem własnego ciężaru. Ze względu na kierunek przepływu ścieków budowane są jako poziome, pionowe lub radialne. Odtłuszczanie ścieków Niektóre zanieczyszczenia można wydzielić ze ścieków przez ułatwienie im wypłynięcia na powierzchnię, skąd w postaci kożucha, mogą być łatwo usunięte. Dotyczy to tych zawiesin, których ciężar właściwy jest mniejszy od wody, a więc przede wszystkim tłuszczów i olejów, które powinny być usuwane w miejscu powstawania ścieków. 77

79 Do wydzielania tłuszczów i olejów ze ścieków stosowane są odtłuszczacze. Zasada działania tych urządzeń polega na wykorzystaniu procesu wznoszenia, tzw. flotacji. Każdy zbiornik, w którym następuje zmniejszenie prędkości przepływu ścieków, może pełnić rolę odtłuszczacza. Odtłuszczacze możemy podzielić na: urządzenia działające bez udziału czynników wspomagających, określane potocznie jako łapacze lub separatory tłuszczów i olejów oraz na odtłuszczacze napowietrzne. Odtłuszczacze mogą być budowane jako jednokomorowe i wielokomorowe, o przepływie poziomym lub pionowym. Najprostsze urządzenia jednokomorowe są z zasady wmontowywane w system kanalizacji wewnętrznej obiektu. Odtłuszczacze o przepływie poziomym instalowane są na poszczególnych działach produkcji w celu odzyskania surowca. Ścieki zawierające tłuszcze są z łapaczy oddziałowych odprowadzane oddzielną wewnątrzzakładową siecią do odtłuszczaczy wielokomorowych. Wstępne napowietrzanie ścieków jest procesem pomocniczym, którego zadaniem jest przygotowanie ścieków do dalszego oczyszczania lub bezpośredniego rolniczego wykorzystania. Dzięki wstępnemu napowietrzaniu wzmaga się flokulację zawiesin, usuwanie gazu, flotację tłuszczów i innych lekkich substancji, a przede wszystkim zwiększa się w ściekach ilość tlenu. Powietrze doprowadza się od dołu komór. Wstępne fizyko-chemiczne oczyszczanie ścieków Istnieje dość duża grupa ścieków, dla których należy przeprowadzić oczyszczanie fizykochemiczne. Działając substancjami chemicznymi na ścieki można uzyskać: zobojętnienie ścieków, wydzielenie ze ścieków substancji stałych, które nie mogły być usunięte przez zwykłe mechaniczne klarowanie, wydzielenie ze ścieków substancji organicznych, koloidalnych i związków rozpuszczalnych, przede wszystkim soli metali ciężkich, odkażenie ścieków, usunięcie przykrego zapachu, utlenienie substancji ściekowych. Koagulacja i nawapnianie ścieków Dla wielu ścieków przemysłowych już samo zmieszanie ścieków z różnych miejsc ich powstawania często o zróżnicowanym odczynie, prowadzić może do samorzutnej koagulacji, bez stosowania dodatkowych środków koagulacyjnych. Jako koagulanty stosuje się zwykle chlorek żelaza (II) i siarczan żelaza (II) oraz siarczan glinu (III) i wapno. Proces koagulacji można usprawnić stosując polielektrolity. Szczególnym przypadkiem koagulacji jest nawapnianie ścieków, dające w efekcie neutralizację kwasów nieorganicznych i organicznych. W wyniku neutralizacji następuje wytrącanie nierozpuszczalnych soli wapniowych i wskutek tego zmniejszanie ładunku zanieczyszczeń. Wapnowanie prowadzi również do koagulacji koloidalnych składników ścieków, co dodatkowo zmniejsza ilość zanieczyszczeń. Do wapnowania można stosować kamień wapienny, suche sproszkowane wapno palone, mleko wapienne lub wodę wapienną. Jeżeli dopływ ścieków jest nierównomierny, koagulację można wykonywać w zbiornikach wyrównawczych. W większości przypadków koagulację przeprowadza się w wydzielonych urządzeniach oczyszczalni, składających się ze zbiorników do przygotowania roztworów koagulanta i komór reakcji wyposażonych w mieszadła. 78

80 Zobojętnianie ścieków Kwaśne lub alkaliczne ścieki powstają w bardzo wielu procesach produkcyjnych. Niektórych ścieków przemysłowych ze względu na ich bardzo kwaśny lub zasadowy odczyn nie można bezpośrednio kierować do oczyszczania. Ścieki kwaśne zobojętnia się w następujący sposób: mieszając ścieki kwaśne z zasadowymi, neutralizując je chemikaliami, przepuszczając przez złoża zasadowe, filtry wypełnione np. CaCO 3, MgO lub dolomit prażony w temperaturze około 450 o C, wpuszczając je do stawów aeracyjnych z możliwością kilkudniowego przetrzymania, rozcieńczając je wodą rzeczną o odczynie lekko zasadowym lub nawet obojętnym. Ścieki przemysłowe o odczynie zbyt zasadowym mogą być neutralizowane przez: przepuszczanie przez nie gazów spalinowych, neutralizację kwasami, przesączenie ich przez filtr gruntowy. Sorpcja i wymiana jonowa Procesy sorpcyjne są wykorzystywane głównie do usuwania ze ścieków przemysłowych substancji uciążliwych albo do odzyskiwania cennych substancji. Proces sorpcji prowadzić można w warunkach statycznych oraz w warunkach dynamicznych filtrach sorpcyjnych. Jako sorbentów używa się najczęściej popiołów lotnych, szlaki, torfu, węgla, koksu i rudy darniowej. Aby odzyskać ze ścieków substancje cenne używa się węgla aktywnego, żelu krzemionkowego, sorbentów i jonitów syntetycznych. Wymieniacze jonowe nadają się do oczyszczania ścieków z galwanizerni, z rafinacji miedzi oraz wód dołowych z kopalń rudy miedzi. Trujące związki arsenu, boru, chromu, ołowiu itp. strącane są chemicznie. Utlenianie środkami chemicznymi Do utleniania chemicznego stosuje się głównie chlor gazowy i jego związki oraz ozon. W końcowym etapie oczyszczania ścieków stosuje się proces dezynfekcyjny. Do odkażania ścieków stosuje się chlor gazowy, chloran (I) wapnia Ca(OCl) 2 nazwa zwyczajowa wapno chlorowane lub używa się podchlorynu sodu czyli chloranu (I) sodu (NaClO). Jeżeli ścieki zawierają dużo amoniaku nie można stosować utleniania chlorem. Biologiczne oczyszczanie ścieków polega na mineralizacji substancji organicznej przy wykorzystaniu żywych organizmów. Najistotniejsze znaczenie w tym procesie odgrywają bakterie tlenowe, czyli aerobowe. Mikroorganizmy te: bakterie, pierwotniaki, wielokomórkowce mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub kłaczków osadu czynnego. Część zatrzymanych ze ścieków zanieczyszczeń jest utleniana, w wyniku czego powstaje woda i dwutlenek węgla, pozostała część jest asymilowana i wykorzystywana do przyrostu żywej masy mikroorganizmów. Następnie część lub całość zsyntetyzowanej substancji żywej ulega autooksydacji, czyli procesowi samorzutnego utleniania pod wpływem tlenu atmosferycznego. Biologiczne oczyszczanie ścieków odbywa się przy udziale enzymów wydzielonych przez mikroorganizmy biorące czynny udział w procesie oczyszczania. Podczas biologicznego oczyszczania ścieków rozkładowi ulega 45 80% zanieczyszczeń organicznych. Pozostała ilość substancji organicznych w postaci błony biologicznej ze złóż lub osadu czynnego jest recyrkulowana do osadników wtórnych, a następnie przerabiana jest jako osad. 79

81 W oczyszczalni biologicznej sztucznej, w środowisku wodnym, następuje nitryfikacja czyli proces utlenienia amoniaku do azotanów (III) prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne. Proces ten zachodzi w warunkach tlenowych, gdzie w I etapie grupa bakterii nitryfikacyjnych (nitrosomonas) utlenia amoniak w postaci jonów amonowych NH 4 + do azotanów (III), a druga grupa bakterii (nitrobacter) utlenia powstały azotan (III) do azotanów (V). Przy niedostatecznym zaopatrzeniu w tlen w procesie oczyszczania, może nastąpić całkowita denitryfikacja (redukcja azotanów), której wynikiem jest wydalanie gazowego azotu do atmosfery. Do degradacji organicznych osadów ściekowych i stężonych organicznych ścieków przemysłowych, stosuje się metodę beztlenowego rozkładu biologicznego. Metoda ta, określana jest jako fermentacja anaerobowa lub metanowa. W procesie fermentacyjnym bierze tu udział bardzo różnorodna grupa drobnoustrojów, zdolnych do życia w warunkach beztlenowych. Stawy ściekowe są to zbiorniki ziemne naturalne lub sztuczne, służące do oczyszczania ścieków o niedużym stężeniu łatwo rozkładających się substancji organicznych. W stawach zachodzi samooczyszczanie ścieków w wyniku zespołu procesów fizycznych i biochemicznych, przebiegających bądź pod wpływem światła i tlenu oraz przy udziale mikroorganizmów wodnych, bądź w warunkach beztlenowych. Stawy stabilizacyjne Utlenianie ścieków w stawach stabilizacyjnych może zachodzić w warunkach tlenowych (stawy aerobowe), w warunkach beztlenowych (stawy anaerobowe) oraz częściowo w warunkach tlenowych i częściowo beztlenowych (stawy fakultatywne). W stawach tlenowych tlen dostarczany jest głównie w wyniku fotosyntezy glonów oraz w mniejszej ilości, w wyniku natleniania powierzchniowego. W stawach beztlenowych oraz w dolnej strefie stawów fakultatywnych mineralizacja przebiega z udziałem bakterii heterotroficznych, czyli cudzożywnych. Jako stawy stabilizacyjne mogą być wykorzystywane naturalne zbiorniki i zagłębienia terenowe lub mogą one być budowane jako zbiorniki sztuczne, na glebach o małej wartości rolniczej. Stawy napowietrzane Pełne wymieszanie zawartości stawu zachodzi w stawach tlenowych, natomiast niecałkowite w stawach fakultatywnych. Dalsze zwiększenie efektów oczyszczania biologicznego uzyskuje się przez zaprojektowanie stawu sedymentacyjnego. Stawy napowietrzane są typowymi zbiornikami ziemnymi o umocnionych skarpach. Do napowietrzania stawów najlepiej nadają się urządzenia mechaniczne w postaci wirników lub turbin. Są one umieszczane na pomostach stałych lub na pływakach. Stawy ściekowe rybne Oprócz oczyszczania ścieków, prowadzi się w nich hodowlę ryb. Ścieki doprowadzane do stawów rybnych nie mogą zawierać związków powierzchniowo-czynnych i toksycznych oraz muszą być dokładnie mechanicznie oczyszczane. Żyzne wody ściekowe wprowadzane do stawu powodują intensywny rozwój planktonu, stanowiącego pokarm ryb. Nadmiary planktonu mogą być zużytkowane przez założenie dodatkowo hodowli kaczek. Doprowadzalniki ściekowe do stawów, w miarę możliwości, powinny być wyposażone w urządzenia umożliwiające napowietrzania ścieków. Dobre równomierne rozprowadzenie i natlenianie ścieków mogą dać urządzenia deszczujące. W okresie zimowym ścieki muszą być kierowane na pola filtracyjne lub do stawów stabilizacyjnych. 80

82 Złoża biologiczne są, to zbiorniki wypełnione stosem tłuczonych kamieni, żużlu, koksu, materiałów ceramicznych, pierścieni różnych kształtów i pakietów z tworzyw sztucznych, siatki polietylenowe, pakiety (bloki) tworzywowe, ułożony na ruszcie z cegieł lub prefabrykowanych elementów betonowych. Zasada działania złoża biologicznego jest następująca: mechanicznie oczyszczone ścieki przepuszcza się przez dobrze napowietrzoną warstwę kruszywa, stanowiącego wypełnienie złoża biologicznego. Wypełnienie powinno się charakteryzować: dużą porowatością, znaczną wytrzymałością mechaniczną, odpornością na działanie chemiczne ścieków, odpornością na oddziaływanie mikroorganizmów obecnych w złożu. Powierzchnia wypełniacza pod wpływem działania ścieków pokrywa się błoną biologiczną, czyli koloniami mikroorganizmów prowadzących osiadły tryb życia. Na ściankach wypełnienia, gdzie utworzyła się błona biologiczna, zachodzą tlenowe procesy rozkładu zanieczyszczeń. W wyniku tych procesów istnieje możliwość swobodnego rozwoju i narastania błony biologicznej. Procesy biochemiczne polegają na bezpośrednim, enzymatycznym utlenianiu substancji organicznej oraz syntezie komórek drobnoustrojów tworzących błonę biologiczną. Warunkiem pracy złoża biologicznego jest zapewnienie jak najlepszego kontaktu ścieków z błoną biologiczną, które są równomiernie rozprowadzane na całą powierzchnię złoża i przepływają z góry ku dołowi. Ścieki muszą przepływać przez złoże z właściwą prędkością. Przy osiągnięciu określonej grubości samoistnie następuje oderwanie błony biologiczneji zostaje ona zatrzymywana w osadniku wtórnym. Do złoża ścieki mogą być wprowadzane nierównomiernie i nie ma to wpływu na zachodzące procesy biologicznego oczyszczania ścieków. Złoże najczęściej napowietrza się wywołując ruch powietrza za pomocą różnic temperatur. Złoża biologiczne mogą być zraszane lub zanurzane. Złoże zraszane to kolumna materiału wypełniającego umieszczona w odpowiednim zbiorniku. Przez środek kolumny prowadzona jest rura z tworzywa sztucznego np. PVC, zakończona zraszaczem obrotowym pracującym okresowo. Podaje on w określonym cyklu pracy porcję ścieków, które równomiernie rozprowadzane są na powierzchni złoża. Ścieki spływając w dół poddawane są procesom rozkładu. Odbierane są na dole kolumny i odprowadzane do wylotu. Złoże zraszane musi być napowietrzane, aby zapewnić rozwój właściwych gatunków bakterii. Z tego samego powodu ze złoża trzeba odprowadzić gazy, będące produktem przemian bakteryjnych. W złożach zraszanych konieczna jest każdej jesieni i wiosny regeneracja błony. Proces ten zwany jest również odbudowaniem złoża. Złoże zanurzone składa się ze specjalnych włókien z żywic poliestrowych, na których znajduje się błona biologiczna neutralizująca ścieki. Włókna poliestrowe znajdują się na specjalnych ramach z tworzywa sztucznego. Ścieki muszą płynąć na tyle wolno, by każda porcja, przez odpowiedni czas, kontaktowała się z błoną biologiczną. Z drugiej strony ścieki nie mogą stać w zbiorniku, by nie nastąpiło zatkanie wlotu. Aby procesy biologicznego rozkładu zachodziły w warunkach tlenowych, w złożach biologicznych zanurzonych powinno być od dołu doprowadzane powietrze w postaci drobnych pęcherzyków. Zbiornik, w którym umieszczone jest złoże zanurzone, wykonane jest z polietylenu wysokiej gęstości (HDPE). Osad czynny Osad czynny tworzą organizmy roślinne i zwierzęce: bakterie, glony, pierwotniaki, grzyby, drożdże, pleśnie, stawonogi. 81

83 Oczyszczanie ścieków za pomocą osadu czynnego polega na zgromadzeniu niezwykle dużej ilości drobnoustrojów w małej objętości i utrzymywania ich aktywności biologicznej przez sztuczne doprowadzanie odpowiednich ilości tlenu. Zasadniczy proces oczyszczania ścieków przeprowadza się w komorach napowietrzania. Pod wpływem napowietrzania wytwarza się tu charakterystyczny zespół drobnoustrojów głównie bakterii i pierwotniaków, który utrzymywany w ciągłym ruchu, powoduje powstanie kłaczków osadu czynnego. Kłaczki mają strukturę gąbczastą, dzięki czemu tworzą dużą powierzchnię czynną, zdolną do sorbowania związków organicznych znajdujących się w ściekach w postaci rozpuszczonej i koloidalnej. Związki organiczne są zużywane jako pożywka, następuje przyrost liczby mikroorganizmów i wyniku procesów utleniania zwiększenie ilości związków mineralnych. Najważniejszym elementem instalacji w oczyszczalni osadem czynnym, są komory napowietrzania. W komorach tych stosowane jest napowietrzanie powierzchniowe, od dołu, lub podpowierzchniowe. Do napowietrzania powierzchniowego służą koła łopatkowe, szczotki stalowe, wirniki, mieszadła turbinowe. W komorach napowietrznych sprężonym powietrzem, powietrze jest doprowadzane za pomocą płytek perforowanych, rur perforowanych oraz dysz. Do napowietrzania podpowierzchniowego stosowany jest ruszt systemu Inka. Uproszczone sposoby oczyszczania osadem czynnym Uproszczone sposoby oczyszczania ścieków osadem czynnym polegają zwykle na przedłużonym czasie napowietrzania, przy niskim obciążeniu ładunkiem. Dąży się w ten sposób do utlenienia obciążeń organicznych bez stosowania dodatkowych procesów przeróbki osadów. Oczyszczalnie stosujące sposoby uproszczone, można podzielić na dwie grupy: rowy biologiczne i komory o przedłużonym czasie napowietrzania. Rowy biologiczne stosowane są do oczyszczania małych ilości ścieków bytowych lub przemysłowych. Oczyszczalnię tego typu stanowi jeden lub kilka rowów połączonych ze sobą, w których mieszanie, przepływ i napowietrzanie ścieków osiąga się za pomocą ustawionej w poprzek rowu szczotki Kessenera. W celu zabezpieczenia rowu przed zamarzaniem odbudowuje się szczotki oraz wmontowuje urządzenia podgrzewające wewnątrz ich obudowy. Komory przedłużonego napowietrzania różnią się od rowu biologicznego około dwukrotnie większym obciążeniem ściekami. Typowym rozwiązaniem są komory napowietrzania zespolone z osadnikiem wtórnym. Organizmy roślinne i zwierzęce tworzą kłaczki osadu unoszące się w komorze osadu czynnego. Do komory osadu doprowadzane jest powietrze celem utrzymania warunków tlenowych właściwych dla zajścia biologicznego oczyszczania ścieków. Wskutek zachodzących procesów życiowych przy stworzonych sprzyjających warunkach następuje rozmnażanie organizmów przy jednoczesnym obumieraniu. Czas zatrzymania ścieków w komorze napowietrzania wynosiod 4 do 16 tygodni. Dalej ścieki przepływają do osadnika wtórnego, w którym zachodzi sedymentacja i recyrkulacja osadu ściekowego. Po zakończonym procesie oczyszczania ścieki mogą być odprowadzone bezpośrednio do odbiornika. Rodzaje i ilości osadów ściekowych Skład, ilość i jakość osadów ściekowych powstających podczas oczyszczania ścieków jest bardzo zróżnicowana i zależy od: rodzaju zastosowanego procesu oczyszczania, zakresu oczyszczania ścieków, 82

84 stopnia zagęszczania osadów. W procesie oczyszczania ścieków powstaje osad: surowy (wstępny, wtórny, mieszany chemiczny), ustabilizowany (przefermentowany, mineralizowany podczas fermentacji beztlenowej, stabilizowany). Może być on następnie: zagęszczony (po procesie zagęszczania grawitacyjnego, flotacyjnego, mechanicznego), odwodniony (po procesie odwadniania mechanicznego, grawitacyjnego), wysuszony (po dalszym odwodnieniu lub termicznym suszeniu). Procesy przeróbki osadów ściekowych Osady ściekowe to odpad powstający w czasie procesów oczyszczania ścieków, a ich przeróbka i unieszkodliwianie są konieczne w każdej dobrze pracującej oczyszczalni ścieków. Operacje i procesy dotyczące gospodarki osadami ściekowymi mają na celu: zmniejszenie objętości i masy osadu, zmniejszenie zagniwalności i eliminację uciążliwych zapachów, zmniejszenie ilości organizmów chorobotwórczych. Proces unieszkodliwiania osadów ściekowych obejmuje: zagęszczanie grawitacyjne, mechaniczne, flotacyjne, higienizację osadu surowego, fermentację beztlenową, odwadnianie mechaniczne osadu przefermentowanego, rolnicze wykorzystanie osadu, wywiezienie na wysypisko lub spalenie. W rozwiązaniu gospodarki osadami ściekowymi stosowane być mogą technologie: bezodpadowe czyli wykorzystanie osadów w rolnictwie, leśnictwie, wykorzystanie osadów do rekultywacji wysypisk odpadów komunalnych i przemysłowych oraz odgazowanie, małoodpadowe czyli spalanie i zgazowanie oraz kompostowanie z odpadami komunalnymi Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Dlaczego oczyszcza się ścieki? 2. Jakie zagrożenia stwarza gromadzenie ścieków w zbiornikach bezodpływowych? 3. Jakie zanieczyszczenia usuwane są w trakcie oczyszczania mechanicznego? 4. Dlaczego przeprowadza się zobojętnianie ścieków? 5. Kiedy stosowane są biologiczne sposoby oczyszczania ścieków? 6. Gdzie przeprowadza się biologiczne oczyszczanie ścieków w warunkach naturalnych? 7. W jaki sposób odbywa się oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych? 8. Na czym polega oczyszczanie ścieków z zastosowaniem osadu czynnego? 9. Jakie technologie stosowane są w gospodarce osadami ściekowymi? 10. Jakie procesy obejmuje unieszkodliwianie osadów ściekowych? 83

85 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Opracuj schemat blokowy oczyszczania ścieków na podstawie parametrów ścieków podanych przez nauczyciela. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować parametry ścieków podane przez nauczyciela, 2) przeanalizować technologie oczyszczania ścieków uwzględniając zawartość ich zanieczyszczeń, 3) skonstruować schemat blokowy oczyszczania ścieków, 4) przeanalizować zaproponowane procesy technologiczne pod względem ich skuteczności oczyszczania ścieków o zadanych parametrach, 5) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: katalogi urządzeń do oczyszczania mechanicznego, biologicznego i chemicznego ścieków, skład ścieków podany przez nauczyciela, arkusz papieru formatu A4, linijka, ołówek, długopis, gumka, literatura z rozdziału 6 dotycząca oczyszczalni ścieków. Ćwiczenie 2 Dobierz metodę oczyszczania ścieków przemysłowych w zależności od rodzaju zanieczyszczeń i stopnia ich koncentracji, podaną przez nauczyciela. Określ stopień redukcji zanieczyszczeń osiąganych na poszczególnych urządzeniach. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować metody oczyszczania ścieków, 2) zaproponować, w zależności od zadanych przez nauczyciela parametrów ścieków przemysłowych, metodę ich oczyszczania, 3) określić stopień redukcji zanieczyszczeń na poszczególnych urządzeniach i zapisać wynikna arkuszu papieru formatu A4, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: katalogi urządzeń do oczyszczania mechanicznego, biologicznego i chemicznego ścieków, skład ścieków podany przez nauczyciela, arkusz papieru formatu A4, linijka, ołówek, długopis, gumka, literatura z rozdziału 6 dotycząca oczyszczalni ścieków. 84

86 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić sposoby usuwania zanieczyszczeń ze ścieków na poszczególnych etapach ich oczyszczania? 2) wskazać sposoby usuwania ze ścieków zanieczyszczeń mechanicznych? 3) wyjaśnić, dlaczego przeprowadza się odłuszczanie ścieków? 4) określić sposoby zobojętniania ścieków? 5) wyjaśnić, z zastosowaniem jakich stawów prowadzi się biologiczne 6) oczyszczanie ścieków w warunkach naturalnych? 7) wyjaśnić, kiedy stosuje się złoża biologiczne? 8) określić, kiedy wytwarza się błona biologiczna na złożach biologicznych? 9) określić, kiedy stosuje się oczyszczanie ścieków z wykorzystaniem osadu czynnego? 10) wskazać sposoby przeróbki osadów ściekowych? 85

87 4.13. Lokalne oczyszczanie ścieków Materiał nauczania Dla mieszkańców budynków wielorodzinnych lub domów jednorodzinnych z podłączeniem do sieci kanalizacyjnej, powstające w gospodarstwie domowym ścieki, nie stanowią problemu. Opuszczają granice mieszkania lub domu odpływając do komunalnych urządzeń kanalizacyjnych. Dla mieszkańców domów jednorodzinnych usytuowanych w terenie, w którym brak jest sieci kanalizacyjnej, odprowadzanie i unieszkodliwianie powstających ścieków należy rozwiązywać na etapie budowy domu. Niezbędna staje się wówczas budowa lokalnej oczyszczalni (podczyszczalni) lub lokalnego urządzenia do gromadzenia ścieków. Oczyszczalnie ścieków to zespoły budowli służące do oczyszczania ścieków i unieszkodliwiania osadów ściekowych wraz z obiektami towarzyszącymi. W zależności od procesów oczyszczania oczyszczalnie mogą być wykonywane jako: mechaniczne, w których oczyszczanie ścieków polega na usuwaniu zanieczyszczeń stałych przez cedzenie (kraty, sita), osadzanie czyli sedymentację (piaskowniki, osadniki), unoszenie czyli flotację (odtłuszczacze), filtrowanie (filtry mechaniczne, piaskowe), biologiczne, w których procesy oczyszczania polegają na usunięciu zanieczyszczeń pochodzenia organicznego z wykorzystaniem procesów tlenowych i beztlenowych prowadzących do utleniania lub mineralizacji substancji organicznych zawartych w ściekach, chemiczne, w których oczyszczanie polega na usunięciu zanieczyszczeń z wykorzystaniem procesów koagulacji (łączenie się koloidalnych cząstek zanieczyszczeń w większe skupiska doprowadzając do ich wytrącania się), neutralizacji, chlorowania. Osadniki gnilne W warunkach lokalnych stosowane są bezodpływowe i przepływowe szczelne osadniki podziemne. Budowa zbiornika bezodpływowego (szamba), zgodnie z obowiązującym prawem, nie wymaga pozwolenia na budowę, ale niezbędne jest zgłoszenie inwestycji do urzędu administracji państwowej. Po upływie 30 dni można przystąpić do budowy, jeśli urząd nie zgłosił zastrzeżeń, ani nie wymaga uzupełnienia dokumentacji. Budowa zbiornika bezodpływowego jest optymalnym rozwiązaniem w sytuacji, gdy: nie ma możliwości budowy przydomowej oczyszczalni ścieków ze względu na zbyt wysoki poziom wód gruntowych lub zbyt małą powierzchnię działki, będzie to rozwiązanie czasowe do czasu budowy miejscowej (lokalnej) sieci kanalizacyjnej. Zbiorniki bezodpływowe szamba doły gnilne, są to zbiorniki, w których zawiesiny wytrącane z gromadzących się ścieków podlegają gniciu. W zależności od warunków atmosferycznych, proces ten zachodzi z różną szybkością. Zazwyczaj niezbyt duża pojemność zbiornika zmusza użytkownika do dość częstego opróżniania. Konstrukcja osadnika nie gwarantuje całkowitego rozłożenia zgromadzonych na dnie osadów, w wyniku czego powstają bardzo specyficzne nieprzyjemne zapachy. Urządzenia te, choć przestarzałe w swojej budowie, dopuszczone są do użytkowania. Niezależnie od wybranego rozwiązania szambo powinno być: szczelne niedopuszczalne jest, by ścieki z bezodpływowego zbiornika przedostawały się do gruntu, 86

88 odporne i trwałe, zabezpieczone szczelną pokrywą z włazem przed osobami trzecimi, wyposażone w układ wentylacyjny. Szambo kojarzy się większości inwestorom z brzydkim, betonowym zbiornikiem będącym w dodatku potencjalną bombą biologiczną. W warunkach zabudowy nieruchomości, może być ono ukryte pod ziemią i nie wpływać na zagospodarowanie przestrzenne terenu. Zbiorniki bezodpływowe wykonywane są z: polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE), laminatu poliestrowego wzmacnianego włóknem szklanym, kręgów betonowych, żelbetu. Zbiorniki wykonane z tworzyw sztucznych i laminatu charakteryzują się: szczelnością (ścieki nie przedostaną się do gruntu, a z drugiej strony do samego zbiornika nie będą przenikać żadne substancje), lekkością, co sprawia iż są łatwe w transporcie i montażu, trwałością, odpornością na korozję, tym, że nie wchodzą w reakcje z otoczeniem. Ich wadami są: mała wytrzymałość na obciążenia (gruba warstwa ziemi, parkowanie samochodów); większy koszt (szczególnie zbiorników laminatowych). Podstawową zaletą zbiorników wykonanych z materiałów tradycyjnych (żelbet, beton) jest znaczna wytrzymałość, nie trzeba ich wzmacniać praktycznie w żadnych warunkach. Zasadniczą wadą takich zbiorników jest brak naturalnej szczelności trzeba je pokryć masami uszczelniającymi (szczególnie połączenia) i jest to czynność trudna do wykonania. Oprócz tego, zbiorniki są ciężkie i wymagają dźwigu podczas ich montażu. Zbiorniki te są tańsze od tych wykonanych z tworzyw sztucznych. Zbiorniki bezodpływowe powinny być zlokalizowane w odległości minimum: 15 metrów od studni z wodą pitną; 5 metrów od okien i drzwi zewnętrznych budynku jednorodzinnego; 2 metry od granicy działki, drogi lub chodnika. Przy założeniu, że całkowite zużycie wody w ciągu jednej doby przez jednego mieszkańca w budynku jednorodzinnym, wynosi ok. 150 dm 3, a ścieki będą wywożone co 14 dni to pojemność zbiornika bezodpływowego dla czteroosobowej rodziny powinna wynosić około 8,4 m³. Jeśli ścieki będzie wywozić się częściej, to wielkość zbiornika powinna odpowiadać pojemności wozów asenizacyjnych, jakimi dysponuje przedsiębiorstwo zajmujące się wywozem nieczystości płynnych. Takie rozwiązanie będzie dla obu stron najlepsze pod względem eksploatacyjnych i finansowym. Zasada wykonania zbiornika sprowadza się do wykonania wykopu. W przypadku zbiorników ciężkich, powinien być zapewniony dojazd do wykopu sprzętem ciężkim. W przypadku zbiorników z tworzyw sztucznych, nie ma takich ograniczeń. Wykop powinien być na tyle szeroki, by pozostawić po 30 cm luzu z każdej strony w stosunku do planowanej szerokości (średnicy) zbiornika. Zbiorniki betonowe lub żelbetowe nie wymagają dodatkowych przygotowań wykopu. Po ustawieniu w wykopie, powinno być wykonane uszczelnienie spoin, a najlepiej całej powierzchni zbiornika i podłączenie do kanalizacji. Zasypywanie powinno być przeprowadzane zagęszczanymi warstwami piasku, po ok. 25 cm każda. 87

89 Zbiorniki z tworzyw sztucznych muszą mieć podsypkę z zagęszczonego piasku, około 20 cm, a w przypadku wysokiego poziomu wód gruntowych zbiorniki te wymagają też zakotwienia za pomocą płyty żelbetowej, taśm, kotew albo geowłókniny. Przed zasypaniem trzeba napełnić go wodą i wykonać podłączenie do kanalizacji. Warstwa ziemi nad zbiornikiem nie powinna być grubsza niż 80 cm, zaś zbiornik, szczególnie z tworzyw sztucznych, nie powinien być obciążony, np. drogą dojazdową. Budowa szamba, jest w porównaniu z budową przydomowej oczyszczalni ścieków, zdecydowanie tańsza w realizacji, a koszty eksploatacji zdecydowanie wyższe, niż w przydomowej oczyszczalni ścieków. W osadnikach przepływowych jedno lub wielokondygnacyjnych, uzyskiwane są korzystniejsze dla środowiska warunki oczyszczania. Osadnik wykonywany na budowie jest żelbetowy. Może być zbudowany z prefabrykatów, można też wylać go na miejscu budowy. Osadniki prefabrykowane wykonuje się z tworzyw sztucznych polietylenu ciężkiego (HDPE) lub kompozytu poliestrowo-szklanego. Może być wykonany jako jedno, dwu lub trzykomorowy. Osadnik gnilny to szczelny zbiornik podziemny o pojemności kilku m 3. Najczęściej jest dłuższy niż szerszy, co umożliwia przepływ z osadzaniem cząstek. Zbiornik wylewany na miejscu budowy ma często dno ukształtowane ze spadkiem, co usprawnia osadzanie cząstek, a zbiornik prefabrykowany kształt cylindryczny, optymalny dla pożądanych warunków przepływu. W jednokondygnacyjnych osadnikach jedno lub dwukomorowych, występują zdecydowanie lepsze warunki oczyszczania ścieków bytowo gospodarczych. Ścieki przepływają przez komory osadnika w ciągu przynajmniej 3 dni, zachowując określony kierunek przepływu. Pojemność zbiornika musi odpowiadać ilości ścieków, które dopływają do niego w czasie 3 dni. Pojemność pierwszej komory zazwyczaj odpowiada 2/3, a drugiej 1/3 objętości całego zbiornika. Jeżeli zbiornik jest trzykomorowy, to pojemności każdej z komór wynoszą odpowiednio: pierwsza 1/2, a dwie pozostałe każda po 1/4 całkowitej objętości dołu gnilnego. Całkowita pojemność użyteczna osadnika gnilnego składa się z części przepływowej i części osadowej. Liczba komór osadników gnilnych zależy od ich objętości użytecznej. Tabela 5. Wielkości charakteryzujące osadniki gnilne [źródło własne] Objętość użyteczna osadnika gnilnego [ m 3 ] Liczba komór osadnika Głębokość osadnika [ m ] minimalna maksymalna lub 3 1,0 1, ,0 2, lub 4 1,0 2, ,0 Dla pojedynczego osadnika gnilnego objętość użyteczna nie może być mniejsza: 3 m 3, jeżeli osadnik jest do wstępnego oczyszczania, 6 m 3, jeżeli osadnik jest przeznaczony do oczyszczania biologicznego. Ponad zwierciadłem ścieków w osadniku, powinna być pozostawiona wolna przestrzeń, o minimalnej wysokości 0,4 m. Minimalna szerokość wewnętrzna osadników gnilnych prostokątnych to 0,75 m. Dla osadników okrągłych średnica minimalna to 1 m. W osadnikach prostokątnych, połączenie dwóch sąsiednich komór powinno być wykonane w postaci pionowych szczelin o szerokości mm rozmieszczonych równomiernie na całej szerokości ściany oddzielającej komory. Krawędź górna szczeliny 88

90 powinna wystawać ponad zwierciadło ścieków nie wyżej niż 30 cm, dolna krawędź nie niżej niż 2/5 wysokości osadnika licząc od jego dna, a wysokość szczelin nie mniejsza niż 20 cm. W osadnikach dwukomorowych kołowych połączenie komór powinno być wykonane w postaci kilku otworów o łącznej minimalnej powierzchni 180 cm 2, których górna krawędź powinna wystawać ponad zwierciadło ścieków nie wyżej niż 30 cm, dolna krawędź nie niżej niż 2/5 wysokości osadnika licząc od jego dna. Otwory powinny być tak usytuowane, aby droga przepływu dla ścieków była jak najdłuższa. Jeżeli osadnik wykonany jest w postaci jednego wielokomorowego zbiornika kołowego lub prostokątnego przegrody rozdzielające komory powinny być zakończone 0,1 m poniżej stropu. Jeżeli osadniki zbudowane są z oddzielnych komór, powinny być połączone ze sobą przewodem o średnicy 100 mm. Przewód doprowadzający ścieki do osadnika powinien mieć zapewnioną wentylację wywiewną wyprowadzoną ponad dach najbliższego budynku. Aby zapewnić dopływ powietrza do wentylacji osadnika rura wywiewna powinna być ustawiona na stropie ostatniej komory. Komory osadnika w górnej części ponad poziomem ścieków (górnych osadów tłuszczowych) powinny być połączone ze sobą. Każda komora ma własny właz inspekcyjny. Na końcu ostatniej komory znajduje się filtr siatkowy lub mineralny wypełniony najczęściej keramzytem lub pucolaną, który zapobiega przepływaniu cząstek stałych do dalszych urządzeń kanalizacyjnych. Ścieki z osadnika gnilnego powinny być odprowadzane przewodem o średnicy 150 mm. Dno przewodu odprowadzającego ścieki powinno znajdować się na poziomie zwierciadła ścieków w zbiorniku. Wylot ścieków od strony wewnętrznej osadnika powinien być osłonięty pionową osłoną zanurzoną minimum 0,3 m pod zwierciadłem ścieków; górna część osłony powinna wystawać ponad zwierciadło ścieków o 0,2 m. Usuwanie osadów dolnych i górnych osadów tłuszczowych powinno być przeprowadzane nie rzadziej niż 2 razy w roku przy wykorzystaniu wozu asenizacyjnego. W osadnikach piętrowych, osadnikach Imhoffa komora fermentacyjna oddzielona jest od komory osadowej (przepływowej). W czasie przepływu przez osadnik, ścieki nie stykają się z produktami fermentacji osadów, ani z powstającymi gazami gnilnymi i odpływają z osadnika w stanie świeżym nie przefermentowanym. Mogą być rozsączane w gruncie lub wprowadzane do powierzchniowego odbiornika wodnego. Warunkiem właściwej i prawidłowej pracy osadników jest regularny dopływ ścieków. W sprawnie działającym osadniku odpływające z niego ścieki mogą być odprowadzane bezpośrednio do wód powierzchniowych lub do gruntu. Z uwagi na fakt, że nie można w czasie eksploatacji zapewnić pełnej sprawności ich działania, koniecznym staje się doczyszczanie ścieków, np. na złożach biologicznych, w drenażu rozsączającym lub studni chłonnej. Technologia oczyszczania w nich jest następująca: ścieki przepływają kolejno przez wszystkie komory zaopatrzone w pionowe przegrody, w których pozostawione są wolne przestrzenie przy przeciwnych ścianach osadnika. Taka budowa wymusza przepływ ścieków po przekątnej komory osadnika wydłużając drogę i czas przepływu. W tym czasie następuje wydzielenie nierozpuszczonych zanieczyszczeń i osiadanie ich na dnie komory. W zatrzymanych osadach zachodzi fermentacja gnilna, w czasie której zanieczyszczenia organiczne ulegają rozkładowi na proste związki nieorganiczne i gazowe. Objętość osadu ulega zmniejszeniu, a przefermentowany osad nie posiada przykrego zapachu. Pozbawione zanieczyszczeń zawieszonych ścieki odpływają przewodem do części biologicznego ich oczyszczania. Dla małych jednostek osadniczych o luźnej zabudowie coraz częściej wykonywane są oczyszczalnie indywidualne. Zachodzące w nich procesy wykorzystują system korzeniowy 89

91 roślin naczyniowych jako biologicznych absorbentów pochłaniaczy zanieczyszczeń powstających w gospodarstwach domowych. Oczyszczalnie korzeniowe łączą w sobie sedymentację, filtrowanie i mineralizację zanieczyszczeń organicznych w ściekach. Eksploatacja i obsługa osadnika Najważniejszą sprawą jest okresowe wywożenie osadów zebranych na dnie osadnika. Kontrola i wywiezienie nieczystości powinno być dokonywane nie rzadziej niż raz na dwa lata. Kontrolę stanu osadnika może przeprowadzać użytkownik lub wykonywać na zlecenie przedsiębiorstwo kanalizacyjne zajmujące się usługami asenizacyjnymi. W ich gestii pozostaje, wywiezienie osadu na wysypisko, do punktu zlewnego lub do oczyszczalni. Przy wywozie osadu należy skontrolować stan kożucha tłuszczowego świadczącego o jakości pracy osadnika gnilnego. Należy raz do roku kontrolować filtr. Prawidłowo wykonany osadnik gnilny jest właściwie niedostrzegalny w otoczeniu domu. Drenaż rozsączający to układ podziemnych drenów wprowadzających ścieki do ziemi w celu biologicznego ich oczyszczenia w warunkach naturalnych. Stosowany jest do biologicznego oczyszczania ścieków wstępnie oczyszczonych w osadnikach gnilnych. W gruncie następuje ostateczne doczyszczenie i rozprowadzenie ścieków. Procesy oczyszczania ścieków w drenażu zachodzą przy udziale tlenu i zapewniają 95% zmniejszenie zanieczyszczeń w ściekach zwłaszcza zmniejszenie zawartości mikroorganizmów. Stosowane mogą być w gruntach o dobrej przepuszczalności wody i nisko położonym poziomie wody gruntowej. Drenaż rozsączający stosowany jest jako: drugi stopień oczyszczania ścieków po wcześniejszym ich podczyszczeniu w osadnikach gnilnych, trzeci stopień oczyszczania ścieków po wcześniejszym ich oczyszczeniu w osadnikach gnilnych i złożach biologicznych. Do drenażu rozsączającego ścieki powinny być doprowadzane w taki sposób, aby równomiernie był obciążany grunt i aby zapewnić okresowe napowietrzanie systemu drenażowego. Aby można było zastosować drenaż rozsączający powinny być zachowane warunki: ilość ścieków nie powinna przekraczać 25 dm 3 /d (ilość ta powinna być dostosowana do chłonności gruntu i ustalona przez urząd odpowiedzialny za ochronę środowiska), potrzebna powierzchnia na ułożenie drenów z zachowaniem zalecanych odległości to m 2, grunt powinien być piaszczysty lub gliniasto-piaszczysty, najwyższy poziom wody gruntowej powinien być nie wyżej niż 1,5 m poniżej poziomu drenażu rozsączającego. Jeżeli grunt jest trudno przepuszczalny, lub zbyt łatwo przepuszczalny, trzeba go wymienić na piasek i dopiero na jego powierzchni ułożyć drenaż rozsączający. W przypadku, gdy poziom wód gruntowych jest wysoki, powinien być wykonany tzw. kopiec filtracyjny. Drenaż rozsączający układa się wówczas na nasypie o wysokości zapewniającej wymaganą odległość od wód gruntowych, czyli co najmniej 1,5 m, przykrywa się go warstwą ziemi chroniąc go w ten sposób przed mrozem i wodami opadowymi. Przy takiej zabudowie drenażu rozsączającego konieczna jest dodatkowo budowa przepompowni ścieków. Układany pod powierzchnią terenu drenaż rozsączający jest ciągiem perforowanych rur (drenów), którymi ścieki wstępnie oczyszczone w osadniku gnilnym są równomiernie rozprowadzane do gruntu. Gleba działa jak filtr zatrzymując zawiesiny większe od jej 90

92 mikroporów. Substancje mineralne i organiczne przekształcają się w rozpuszczalne w wodzie związki mineralno-organiczne. Zatrzymane zostają też bakterie. Prawidłowa praca drenażu rozsączającego wymaga, aby ścieki doprowadzane były okresowo i równomiernie do wszystkich drenów. Przy małych przepływach ścieków, z uwagi na ich nierównomierność przepływu, przewody drenażowe są w sposób samoistny płukane i utrzymywane w czystości. Jeżeli ilość ścieków przekracza 4 m 3 /d powinny być zastosowane urządzenia do dawkowania ścieków. Długość i liczba ciągów drenarskich zależy od ilości ścieków dopływających, czyli od liczby stałych użytkowników oczyszczalni i warunków gruntowych Długość jednego drenu nie powinna przekraczać 20 m, a średnica ceramicznej perforowanej rury drenarskiej to 100 mm lub 125 mm. Rozstaw ciągów drenarskich i ich spadek przedstawia tabela nr 6. Tabela 6. Rozstaw ciągów drenarskich i ich spadek w zależności od rodzaju gruntu [źródło własne] Rodzaj gruntu Rozstaw między Spadek drenażu układanymi drenami [ m ] piaszczysty 1,5 2,0 2,0 2,5 % w kierunku zgodnym z przepływem ścieków w drenach piaszczysto gliniasty 2,5 dreny układane poziomo Dreny powinny być układane w rowkach o szerokości od 0,5 m do 0,8 m. Powinny być ułożone na warstwie żwiru o grubości 0,1 m. Ponad drenem grubość warstwy żwirowej powinna wynosić 0,05 m. Dren wraz z obsypką żwirową powinien być przysypany gruntem rodzimym do poziomu terenu. Minimalne zagłębienie drenu to 0,6 m, a maksymalne to 1,2 m. Drenaż rozsączający powinien być wykonany z rurek drenarskich ceramicznych ułożonych na styk, zabezpieczony od góry paskiem z papy smołowej lub geowłókniną, która zabezpiecza warstwę filtracyjną przed zanieczyszczeniem gruntem rodzimym przykrywającym drenaż. Studzienka rozdzielcza powinna być montowana za osadnikiem gnilnym, a przed układem drenów. Jej zadaniem jest równomierne rozdzielanie ścieków do poszczególnych ciągów drenarskich Na końcach drenów rozsączających, w celu przewietrzania warstwy gruntu, powinny być studzienki napowietrzające (wywiewki wentylacyjne) o średnicy 100 mm ustawione 0,5 m ponad powierzchnię terenu. Zapewniają one dopływ tlenu, który jest potrzebny do prawidłowego przebiegu procesów oczyszczania ścieków. Umożliwiają również kontrolę poziomu ścieków. Wybudowanie drenażu rozsączającego wymaga dużej powierzchni działki z uwagi na fakt, że warunkiem wykonania jest ułożenie drenów w odległości: minimum 30 m od lokalnego ujęcia wody (studni), 30 m od studni (również na sąsiedniej działce), 3 m od budynku, 2 m od granicy nieruchomości, 3 m od drzew i dużych krzewów. Nie można zbudować oczyszczalni z drenażem na terenach okresowo zalewanych. Oczyszczone ścieki mogą być odprowadzane do gruntu, więc nie potrzeba innego odbiornika ścieków rzeki, stawu czy rowu melioracyjnego. 91

93 Studnie chłonne Są to urządzenia stosowane do oczyszczania ścieków w ilości do 5 m 3 /d w gruntach dobrze przepuszczalnych, gdzie poziom wody gruntowej jest 1,0 m poniżej dna studni. Studnia chłonna może być wykonana z kręgów betonowych, żelbetowych o średnicy minimum 1,5 m lub wybudowana z użyciem cegły. Warstwę filtracyjną o wysokości minimum 0,5 m stanowić może: żwir, żużel, szlaka wielkopiecowa, kamień łamany. Ścieki infiltrowane są do gruntu przez dno i otwory o średnicy mm w ścianach umieszczone na całej wysokości warstwy filtracyjnej. Minimalna średnica przewodu dopływowego 150 mm. Studnia wyposażona być powinna w właz o średnicy 0,6 m i rurę wywiewną o średnicy 100 lub 150 mm. Rys. 5. Studnia chłonna [7, s. 350] 1 warstwa filtracyjna, 2 odpływ ścieków do gruntu, 3 warstwa piasku ok. 0,2m, 4 płyta zabezpieczająca piasek przed rozmyciem, 5 dopływ ścieków, 6 pokrywa, 7 rura wywiewna, 8 ściana z kręgów betonowych, 9 otwory dla odpływu ścieków przez ściany boczne Złoże filtracyjne Filtry piaskowe stosowane są do biologicznego oczyszczania w warunkach naturalnych ścieków bytowych lub ścieków przemysłowych o właściwościach zbliżonych do ścieków z gospodarstwa domowego. Wykonuje się je w przypadku, gdy grunt jest o małej przepuszczalności np. glina, iły, lub gdy występuje wysoki poziom wód gruntowych. Filtry piaskowe (mineralne) zbudowane są z: kilku lub kilkunastu drenów rozprowadzających ścieki do złoża filtracyjnego, piaskowego złoża filtracyjnego, drenów zbiorczych ułożonych pod złożem filtracyjnym. Dla wykonania filtrów piaskowych konieczne jest spełnienie warunków: najwyższy poziom wody gruntowej powinien znajdować się nie wyżej niż 1 m pod poziomem drenów zbiorczych, złoże filtracyjne powinno być wydzielone od otaczającego gruntu szczelną folią lub tłustą gliną, długość jednego drenu nie powinna przekraczać 30 m, średnica drenów nie powinna być mniejsza niż 100 mm, 92