KONCEPCJA programowo-przestrzenna modernizacji Stacji Uzdatniania Wody Park Miejski w Jaworze

Transkrypt

1 KONCEPCJA programowo-przestrzenna modernizacji Stacji Uzdatniania Wody Park Miejski w Jaworze Zamawiający: Wydział Gospodarki Komunalnej Urzędu Miasta w Jaworze Jawor, Rynek 1 Wykonawca: Kraków, ul. Wysłouchów 44/71 Jawor, sierpień 2013 r.

2 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 1 Spis treści Spis rysunków Wstęp Opis stanu istniejącego Ocena stanu technicznego ścian komór napowietrzania i komór filtracyjnych Jakość wody surowej i uzdatnionej Cel i zakres inwestycji Opis technologii uzdatniania wody w SUW Park w Jaworze po modernizacji Obliczenia Obliczenia parametrów pomp głębinowych montowanych w studniach Ocena stopnia agresywności wody i dobór sposobu napowietrzania Obliczenia filtrów pośpiesznych Bilans ilości odpadów z procesu uzdatniania Obliczenie zużycia dezynfektanta Obliczenia parametrów pomp II o Opis urządzeń i procesów technologicznych Ujęcie wody Napowietrzanie wody Filtry pośpieszne Zbiornik wody czystej Pompownia II o Rurociąg tłoczny Odmulnik dwukomorowy Instalacja sprężonego powietrza Instalacje elektryczne i AKPiA Agregat prądotwórczy Zakres prac montażowych i ogólnobudowlanych Teren Parku miejskiego w otoczeniu studni i otoczenie budynku SUW Prace na zewnątrz budynku Prace wewnątrz budynku Budynek agregatu prądotwórczego Załącznik 1. Zestawienie najważniejszych urządzeń i materiałów.... 0

3 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 2 Spis rysunków K01 K02 K03 K04 K05 K06 K07 K08 K09 SUW Park Miejski w Jaworze. Schemat technologiczny SUW Park Miejski w Jaworze. Rzut I kondygnacji SUW Park Miejski w Jaworze. Rzut II kondygnacji SUW Park Miejski w Jaworze. Przekrój A-A SUW Park Miejski w Jaworze. Szczegół A SUW Park Miejski w Jaworze. Odmulnik wód popłucznych rzut SUW Park Miejski w Jaworze. Odmulnik wód popłucznych przekrój B-B Nomogram do wyznaczania równowagi kwasowo-wapniowej Mapa terenu ujęcia wody dla SUW Park Miejski w Jaworze z planem rozmieszczenia nowych urządzeń w terenie

4 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 3 1. Wstęp Opracowanie niniejsze zostało przygotowane na podstawie z umowy nr z dnia r. zawartej z Gminą Jawor. Zgodnie z umową zakres wykonanych prac był następujący: 1. Wykonanie oceny stanu technicznego ścian komór zbiorników reakcji i komór filtracyjnych; 2. Wykonanie inwentaryzacji obiektu w celu uzupełnienia brakujących danych w dokumentacji archiwalnej; 3. Opracowanie technologii procesów utleniania, filtracji i dezynfekcji wody wraz z parametrami procesowymi; 4. Przygotowanie koncepcji zabudowy i wyposażenia komór napowietrzania i filtrów piaskowych; 5. Dobór pomp płuczących filtry i pomp podających wodę do sieci wodociągowej; 6. Opracowanie schematu technologicznego procesu uzdatniania wody; 7. Dobór armatury, aparatury kontrolno-pomiarowej i rurociągów; 8. Rozmieszczenie urządzeń w istniejącej hali technologicznej; 9. Oszacowanie zapotrzebowania na reagenty i energię elektryczną; 10. Opracowanie wytycznych dla automatyki procesu uzdatniania; 11. Bilans ilości i jakości odpadów z procesu uzdatniania; 12. Oszacowanie kosztów materiałowych modernizacji; W pracy wykorzystano następujące dokumenty: 1. Założenia Techniczno-Ekonomiczne modernizacji stacji uzdatniania wody dla miasta Jawora Biuro Studiów i Projektów Gospodarki Wodno-Ściekowej Budownictwa Przemysłowego PROSAN, Warszawa, czerwiec Badania technologiczne uzdatniania wody podziemnej dla stacji Uzdatniania Wody Park w Jaworze opracowanie pod kier. prof. W. Adamskiego, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Wrocław marzec 2013 r. 3. Wyniki analiz wody studziennej ze studni nr 1A, 3D i 6 z dnia , Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej. 4. Kopia mapy zasadniczej terenu obejmującego ujęcie wody SUW Park Miejski w Jaworze, Powiatowy Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej w Jaworze. 5. Wypis z planu zagospodarowania przestrzennego miasta Jawora dla działki nr 499 obręb nr 7 Stare Miasto w Jaworze przy ul. Parkowej nr r. 6. Opis i instrukcja systemu ZSH 2A zdalnego sterowania układem zaopatrzenia w wodę m. Jawora. 7. Mgr Lechosław Dymny Sprawozdanie z renowacji studni ujęcia wodociągów miejskich Park w Jaworze, 2012 r. 8. Starosta Jaworski, Decyzja o pozwoleniu wodno-prawnym ujęcia wody dla SUW Park Miejski w Jaworze, Jawor r.

5 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 4 Zgodnie z informacją przekazaną przez Naczelnika Wydziału Gospodarki Komunalnej UM Jawor wydajność SUW Park Miejski po modernizacji powinna wynieść 120 m 3 /h. Istnieje jednocześnie możliwość okresowego wyłączenia stacji uzdatniania Park Miejski z eksploatacji. Zaopatrzenie mieszkańców w wodę będzie w tym czasie realizowane z innych ujęć lub z wieży ciśnień. 2. Opis stanu istniejącego Ujęcie wody oraz urządzenia stacji uzdatniania są zlokalizowane na terenie parku miejskiego w Jaworze. Działka, na której znajduje się ujęcie wody i budynek stacji uzdatniania zlokalizowane są w granicach strefy K krajobrazu kulturowego, a obiekt budowlany przy ul. Parkowej 6 w Jaworze (budynek SUW) jest ujęty w wykazie budynków ewidencji dóbr kultury nie wpisanych do rejestru zabytków. Cały obszar ujęcia wody i budynku SUW znajduje się w zasięgu wody stuletniej (Q1%), na którym występuje zagrożenie powodzią. W tym obszarze należy stosować rozwiązania odpowiednio zabezpieczające przed tym zagrożeniem i minimalizujące ewentualne skutki wystąpienia powodzi. Ujęcie wody składa się z 11 studni, 8 zlokalizowanych na terenie parku między rzeką Nysa Szalona (w tym 3 studnie artezyjskie) i 3 studnie w pobliżu budynku SUW. Najdalej położona studnia zbiorcza nr 2 znajduje się w odległości około 250 m od budynku SUW. Położenie poszczególnych studni pokazano na mapie terenu ujęcia wody dla SUW Park Miejski (Rysunek K09). Aktualna wydajność poszczególnych studni wynosi: 1 art. 40 m 3 /h 1A 36 m 3 /h 2 art. 60 m 3 /h 3A 9 m 3 /h 3B 45 m 3 /h 3D 81 m 3 /h 4 19 m 3 /h 5 25 m 3 /h 6 65 m 3 /h Studnie 1 i 2 posiadają studnie zbiorcze, do których grawitacyjnie spływa woda. Do studni zbiorczej przy studni nr 1 doprowadzony jest również przewód ze studni nr 4. Studnie zbiorcze nr 1 i 2 dostarczają łącznie około 20 m 3 /h wody. W studniach nr 1A, 3B, 3D i 6 są zainstalowane pompy głębinowe, a czerpana woda może być podawana bezpośrednio do sieci miejskiej. Woda ze studni 1 art., 2 art., 3A, 4, 5 oraz ze studni zbiorczych zasysana jest przez 1 z 2 zespołów pompowych I o znajdujących się w budynku stacji uzdatniania. Woda czerpana ze studni 1 art., 2 art., 4, 5 i studni zbiorczych 1 i 2 płynie do budynku wspólnym rurociągiem

6 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 5 o średnicy nominalnej DN200, a od punktu wejścia wody ze studni zbiorczej nr 1 DN250. Studnia 3A jest połączona bezpośrednio z rurociągiem ssawnym pompowni I o. Budynek stacji uzdatniania wody ma wymiary: długość 23,2 m, szerokość 9 m, wysokość podziemna 2 m, wysokość części maszynowo-biurowej 8,2 m, a części obejmującej napowietrzalnię, filtry i zbiornik wody czystej 9,85 m. Część biurowomaszynowa budynku składa się z pompowni i pomieszczeń warsztatu oraz magazynku na najniższej kondygnacji i mieszkania służbowego (2 pokoje, kuchnia i łazienka) oraz dyżurki na II kondygnacji. Nad mieszkaniem służbowym i dyżurką znajduje się strych. Pompownię I o zlokalizowaną na dolnej kondygnacji budynku SUW stanowią 2 zespoły pompowe. Posiadają one wspólne silniki elektryczne, które z jednej strony napędzają pompy wody surowej, a z drugiej pompy wody czystej. Pompy wody surowej firmy Amag-Hilport o wydajności 2100 l/min (124 m 3 /h) i H 25 m sł. w. podają wodę do systemu napowietrzania otwartego. Zapotrzebowanie na wodę pokrywane jest przez jeden zespół, drugi stanowi rezerwę. Oba zespoły pompowe pracują ponad 70 lat. Komora napowietrzania znajduje się w wydzielonej części budynku, nad filtrami i zbiornikiem wody czystej. Składa się z 2 części o łącznej powierzchni 78 m 2. W każdej części woda surowa doprowadzana jest rurociągiem DN200 ułożonym poziomo w kształcie pierścienia 3 m nad filtrami. Na rurociągu zainstalowane są dysze amsterdamskie (po 16 dysz w każdej części komory napowietrzania). Woda surowa rozdeszczona jest w komorze napowietrzania i opada swobodnie na powierzchnię filtrów. Wentylacja komór odbywa się grawitacyjnie poprzez szereg otworów w ścianach bocznych budynku. Bezpośrednio pod komorą napowietrzania znajdują się 2 filtry o łącznej powierzchni 72 m 2 (po 36 m 2 każdy filtr). Filtry wypełnione są masą dolomitową o wysokości 1 m, spoczywającą na warstwie podtrzymującej żwirowej i drenażu z cegieł. Obecnie jeden filtr jest nieczynny i opróżniony. Między filtrami znajduje się kanał zbiorczy dla wody przefiltrowanej. Z kanału woda odpływa do studzienki zbiorczej, a z niej przelewem do zbiornika wody czystej. Płukanie filtrów odbywa się wodą surową poprzez drenaż rurowy z rur DN60 ułożonych w warstwie żwirowej. Intensywność płukania jest zbliżona do wydajności stacji i wynosi około 120 m 3 /h, co dla filtra o powierzchni 36 m 2 stanowi 3,33 m 3 /m 2 h. Intensywność płukania filtrów jest zdecydowanie za niska. Złoże na znacznej powierzchni ulega sklejeniu kumulującymi się zawiesinami wodorotlenku żelazowego i dwutlenku manganu. Dezynfekcja wody odbywa się przy użyciu podchlorynu sodu 14,5%. Magazyn podchlorynu i pompa dawkująca znajduje się w osobnym budynku w pobliżu budynku głównego SUW. Dezynfekcja jest prowadzona okresowo. Roztwór podchlorynu może być podawany do zbiornika wody czystej lub do rurociągu tłocznego wody pompowanej do sieci miejskiej. Zbiornik wody czystej znajduje się pod filtrami. Powierzchnia użytkowa zbiornika wynosi 44 m 2, a maksymalna robocza wysokość warstwy wody w zbiorniku wynosi 1,7 m. Pojemność czynna zbiornika wynosi 75 m 3. Zbiornik wyposażony jest w pływakowy wodowskaz. Odpływ wody rurociągiem ssawnym pomp II o DN200.

7 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 6 Pompownię II o stanowią 2 zestawy pompowe firmy Amag-Hilport o wydajności 2100 l/min (124 m 3 /h) i H 50 m sł. w. Pompy te są napędzane wspólnymi silnikami elektrycznymi firmy Klemens-Sechnckert z pompami Io. Moc silników: 45 kw, obroty n=1400 obr./min. Woda uzdatniona pompowana jest rurociągiem DN 200 do sieci miejskiej w kierunku wieży ciśnień. Ciśnienie tłoczenia wody wynosi zwykle 4,4-5,0 bar. Rzędna posadowienia pomp wynosi 190,7 m npm., a rzędna maksymalnego poziomu wody w wieży ciśnień wynosi 232,1 m npm.. Różnica poziomów wynosi więc 41,4 m. Układ rurociągów w pompowni pozwala na tłoczenie wody surowej bezpośrednio do sieci miejskiej. Zaktualizowana inwentaryzacja budynku wraz z zaznaczeniem elementów przebudowy i montażu nowych urządzeń przedstawione zostały na rysunkach K02, K03 i K Ocena stanu technicznego ścian komór napowietrzania i komór filtracyjnych Stan powierzchni ścian w komorach filtracyjnych i komorach napowietrzania oraz dokumentację fotograficzną z badań stanu technicznego ścian przedstawiono na fotografiach nr Fotografie wykonane wewnątrz komór napowietrzania, komór filtracyjnych i włazu do zbiornika wody czystej wykazały silne zanieczyszczenie powierzchni ścian osadami powstającymi w wyniku procesu uzdatniania wody. Posadzka i ściany komór napowietrzania i komór filtracyjnych wykonane są z betonu niskiej klasy Wyprawa ścian zarówno w komorach filtracyjnych jak i w komorach napowietrzania jest w wielu miejscach popękana, częściowo odspojona od ściany betonowej, co ilustrują fotografie nr 3, 4 i 7. Analogicznie można przyjąć, że ściany w zbiorniku wody czystej (do którego nie było dostępu) są w podobnym stanie. Posadzka komory filtracyjnej ma niewielkie pęknięcie (Fotografia nr 6). Ścianka perforowana dzieląca komory napowietrzania i komory filtrów jest w stosunkowo dobrym stanie poza zabrudzeniami (Fotografie nr 2 i 8). Armatura, podesty i schody włazowe są silnie skorodowane. Z zewnątrz budynku nie stwierdzono występowania pęknięć ani zarysowań ścian. Jednakże pociemniała elewacja, szczególnie w dolnej części wskazuje na nieznaczne przesiąkanie wody przez ściany (Fotografia 9). Tynk i farba na zewnętrznej elewacji budynku jest w wielu miejscach uszkodzony, popękany i odłupany (Fotografia 10).

8 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 7 Fotografia 1. Widok wnętrza włazu do zbiornika wody czystej. Fotografia 2. Komora filtracyjna widok studzienki zbiorczej wody z armaturą.

9 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 8 Fotografia 3. Komora filtracyjna widok ściany od strony północno-wschodniej Fotografia 4. Komora filtracyjna widok ściany bocznej

10 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 9 Fotografia 5. Widok budynku SUW z zewnątrz na wysokości komory filtracyjnej Fotografia 6. Komora filtracyjna widok dna komory

11 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 10 Fotografia 7. Komora napowietrzania widok ściany bocznej

12 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 11 Fotografia 8. Komora napowietrzania widok ścianki perforowanej dzielącej komory.

13 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 12 Fotografia 9. Widok budynku SUW od zewnątrz na wysokości komory napowietrzania. Fotografia 10. Widok ściany zewnętrznej budynku od strony południowo-wschodniej.

14 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 13 Podsumowując wykonane badania oraz ocenę zewnętrzną ścian w komorach filtracyjnych i komorach reakcji stwierdza się co następuje: 1. Zewnętrzna wyprawa ścian wewnątrz komór reakcji i filtrów jest nieciągła, w wielu miejscach jest odspojona od ścian betonowych, występują liczne pęknięcia. Wyprawa jest silnie zanieczyszczona osadami pochodzącymi z wody. 2. Biorąc pod uwagę długotrwały okres kontaktu z wodą (obiekt pracuje od wielu lat) występują nieszczelności ścian zarówno komór napowietrzania jak i komór filtrów. 3. Ogólny stan konstrukcji jest zadowalający. Nie stwierdzono poważniejszych pęknięć lub zarysowań betonu. 4. Na podstawie analizy wizualnej można stwierdzić dobrą wytrzymałość betonu: klasa C 12/15, C 16/ Jakość wody surowej i uzdatnionej Jakość ujmowanej wody jest stosunkowo dobra. Wyniki badań jakości wody przedstawiono w tabeli 1. Zawartość żelaza w wodzie z najgorszych jakościowo studni wynosi ok. 1,3 mg/l, a manganu maksymalnie 0,184 mg/l. Po zmieszaniu wody z kilku studni średnia zawartość żelaza i manganu może nieznacznie przekraczać wartość dopuszczalną dla wody przeznaczonej do picia. Twardość ogólna i węglanowa są na poziomie średnim. Woda zawiera duże ilości wolnego dwutlenku węgla. Agresywny dwutlenek węgla może być usunięty z wody poprzez intensywne napowietrzanie lub filtrację przez złoże dolomitowe. Zawartość w wodzie surowej azotu amonowego azotanów III i azotanów V mieści się w zakresie wymagań dla wody pitnej. Tabela 1. Parametry jakości wody surowej ujmowanej przez SUW Park Miejski w Jaworze. Parametr Jednostka Woda surowa Woda surowa ze Wymagania dla średnio studni 1A, 3D i 6 wody do picia * Odczyn ph 6,82 6,79-6,99 6,5-9,5 Zasadowość mval/l 2,6 2,5-2,6 - Twardość og. mgcaco Utlenialność mgo 2 /l 3,1 1,6-2,0 5 Żelazo og. mg/l 0,09 0,18-1,33 0,20 Żelazo (III) mg/l 0,05 0,06-0,88 - Mangan mg/l 0,074 0,042-0,184 0,05 Azot amonowy mgnnh 4 /l 0,051 n.w. 0,50 Azot azotanowy (III) mgnno 2 /l n.w. n.w. 0,50 Azot azotanowy (V) mgnno 3 /l 4,42 1,59-3,54 50 Mętność NTU 0,25 0,25-0,95 1,0 Barwa mgpt/l 0,2 1,6-3,0 Akceptowalna przez konsumentów i bez nieprawidłowych zmian * - Rozporządzenie Ministra Zdrowia zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi z dnia r. Dz. U. Nr 72 poz. 466

15 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 14 Wyniki badań realizowanych przez Politechnikę Wrocławską pokazały, że w efekcie intensywnego napowietrzania otwartego ph wody może wzrosnąć z 6,8 do 7,6. Woda uzdatniona powinna spełniać wymagania Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi Dz. U. nr 61 poz. 417 z dnia r. z późn. zmianą Dz. U. nr 72 poz. 466 z dnia r. 5. Cel i zakres inwestycji Celem inwestycji jest zmodernizowanie stacji uzdatniania wody Park Miejski w Jaworze. Modernizacja Stacji Uzdatniania Wody (SUW) Park Miejski powinna zapewnić osiągnięcie następujących korzyści: 1. Zmodernizowanie systemu przesyłu wody z istniejących studni do budynku SUW i wyeliminowanie zagrożenia zapowietrzania się rurociągów. 2. Zastosowanie technologii uzdatniania wody, która będzie lepiej dostosowana do oczyszczania wody podziemnej w porównaniu ze stanem obecnym i zapewni wysoką oraz stabilną jakość wody uzdatnionej. 3. Zastosowanie nowoczesnych urządzeń o niewielkim zapotrzebowaniu na energię elektryczną, co przyniesie oszczędności zużycia energii i zmniejszy koszty procesu uzdatniania wody. 4. Zautomatyzowanie procesu technologicznego, co zminimalizuje niebezpieczeństwo popełniania błędów technologicznych, nastąpi ograniczenie wielkości nakładu pracy ludzkiej (możliwe ograniczenie ilości etatów). 5. Zastosowanie nowego systemu napowietrzania wody zmniejszy narażenie ścian budynku na działanie wilgoci i gazów desorbujących z wody. 6. Zmniejszone zostanie ryzyko wtórnego zanieczyszczenia wody produktami korozji ścian, rurociągów i urządzeń technologicznych. 7. Instalacja po modernizacji będzie charakteryzowała się wysoką efektywnością i niezawodnością działania. 8. Zastosowany zostanie nowy odmulnik wód popłucznych, który zapewni osiąganie wymaganego stopnia oczyszczenia ścieków technologicznych i uzyskanie zagęszczonych osadów, które mogą być wykorzystane w oczyszczaniu ścieków bytowych. 9. Przywrócenie właściwego stanu budynku z zachowaniem pierwotnego wyglądu i zastosowaniem elementów nowoczesnych oraz energooszczędnych. Wydajność stacji uzdatniania pozostanie na obecnym poziomie 120 m 3 /h. Zakres modernizacji obejmuje:

16 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 15 - zmodernizowanie studni dostarczających wodę do procesu uzdatniania w budynku SUW obejmujące instalację pomp głębinowych i osprzętu; - wymiana rurociągów transportujących wodę ze studni do budynku SUW i ułożenie linii energetycznych; - przebudowę filtrów z doborem nowego złoża filtracyjnego i zastosowaniem nowego systemu płukania wodą z wymaganą intensywnością; - zastosowanie nowego wysokoefektywnego systemu napowietrzania wody; - wymianę urządzeń, armatury i rurociągów w obrębie budynku stacji uzdatniania; - montaż nowej instalacji do kontroli i sterowania automatycznego procesem uzdatniania wody; - wykonanie nowego dwukomorowego odmulnika wód popłucznych; - wykonanie remontu budowlanego budynku obejmującego naprawę elewacji, wymianę pokryć dachowych, naprawę tynków w pomieszczeniach socjalnych i okładzin komór technologicznych wewnątrz budynku, układanie płytek ceramicznych na posadzkach i ścianach, malowanie ścian i sufitów, wymianę stolarki okiennej i drzwiowej, wymianę schodów na betonowe, wymianę instalacji elektrycznej w budynku, wymianę pieców akumulacyjnych do ogrzewania pomieszczeń. 6. Opis technologii uzdatniania wody w SUW Park w Jaworze po modernizacji Ujęcie wody Do Stacji Uzdatniania Wody bezpośrednio doprowadzana będzie woda wgłębna z 4 studni, zlokalizowanych na terenie parku miejskiego między Nysą Szaloną i Młynówką. Ujmowana woda pochodzi z trzeciorzędowego poziomu wodonośnego znajdującego się na głębokości m. Woda w tym akwenie jest pod niewielkim ciśnieniem, co powoduje, że w studniach stabilizuje się na poziomie 0,0-1,0 m powyżej poziomu terenu. Wykorzystane będą 3 studnie wiercone: nr 1, nr 2, nr 5 i studnia zbiorcza nr 1. Studnia zbiorcza nr 1 zasilana będzie dodatkowo wodą ze studni wierconej nr 4. Położenie wzajemne studni zbiorczej nr 1 i studni nr 4 umożliwia grawitacyjny spływ wody. Jednakże dla uzyskania lepszej wydajności przewiduje się (jako opcję) zainstalowanie pompy głębinowej w studni nr 4, która podawać będzie wodę do studni zbiorczej 1. Nominalna wydajność tego ujęcia wyniesie 120 m 3 /h, a maksymalna chwilowa około 150 m 3 /h. Wydajność poszczególnych studni będzie następująca: studnia nr 1 40 m 3 /h, studnia nr 2 60 m 3 /h, studnia nr 4 19 m 3 /h, studnia nr 5-25 m 3 /h. Naturalne zasoby studni zbiorczej będą ustalone w oddzielnych badaniach hydrogeologicznych. Przyjęto wstępnie, że wyniosą około 10 m 3 /h. W studniach nr 1, 2, 5 i studni zbiorczej 1 zainstalowane będą pompy głębinowe o wymaganej wydajności i wysokości podnoszenia wody, które podawać będą wodę do SUW. Wydajność pomp sterowana będzie przetwornicami częstotliwości. Ponadto studnie te zostaną wyposażone w następujące urządzenia: przepustnice z napędem elektrycznym, klapy zwrotne,

17 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 16 sondy do pomiaru wysokości lustra wody, wodomierze oraz czujniki otwarcia włazu. Na rurociągach tłocznych w studniach zainstalowane będą kurki do poboru próbek wody. Do studni (1, 2, 5 i 1 zbior.) doprowadzone będzie z budynku SUW zasilanie elektryczne oraz przewody do sterowania poszczególnymi urządzeniami i przekazu danych. Studnia nr 4 posiada już własne zasilanie elektryczne. Rurociągi transportujące wodę ze studni do rurociągu głównego (DN 150 i DN 200) i rurociąg między studnią 4 i studnią zbiorczą 1 zostaną wymienione na nowe wykonane z PE. Wymieniony zostanie również rurociąg główny DN 200 na nowy wykonany z PE, na odcinku między wejściem rurociągu bocznego ze studni 5 do wejścia rurociągu bocznego ze studni 1 (około 37 m) i DN 250 na odcinku od wejścia rurociągu bocznego ze studni 1 do budynku SUW (około 210 m). Wydajność poszczególnych studni uzależniona będzie od poziomu wody w zbiorniku wody czystej (w budynku SUW). Studnia nr 3A obecnie eksploatowana potraktowana będzie jako rezerwa. Studnia zbiorcza nr 2 zostanie wyłączona z eksploatacji, dopływ wody rurociągiem głównym zostanie zamknięty. Będzie ona również pozostawiona jako rezerwa. Do budynku SUW doprowadzana będzie również woda tłoczona ze studni nr 1A, 3B, 3D i 6. Woda ta będzie wykorzystywana do płukania filtrów lub będzie kierowana do procesu uzdatniania. Doprowadzenie nowym rurociągiem bocznikowym DN250 wykonanym z PE, wpiętym do rurociągu DN 250 podającym wodę ze studni 3A i 3B do rurociągu głównego przesyłającego wodę do sieci miejskiej. Przewiduje się, że punkt wpięcia będzie zlokalizowany w pobliżu budynku SUW (około 8 m od budynku). W miejscu wpięcia zabudowana będzie studzienka, w której zamontowana będzie przepustnica odcinająca z napędem elektrycznym na rurociągu bocznikowym. Należy rozważyć możliwość wymiany rurociągu łączącego studnię 3A z budynkiem SUW (DN150) na docelowy rurociąg DN 250, który byłby spięty z rurociągiem przesyłającym wodę ze studni 3B i 3D. Teren parku, na którym znajdują się studnie będzie monitorowany, a obraz z kamer przesyłany do dyspozytorni SUW. Stacja Uzdatniania Wody Proces uzdatniania wody będzie prowadzony w istniejącym budynku SUW po jego zmodernizowaniu. Woda surowa z ujęć podziemnych przesyłana będzie do pomieszczenia napowietrzalni rurociągiem ze stali nierdzewnej DN 250. Na rurociągu tym zainstalowane będą: przepustnica odcinająca (DN 250) z napędem ręcznym i przepływomierz elektromagnetyczny. W komorach napowietrzania rurociąg będzie rozdzielony na 2 nitki każda DN 200 poprowadzona na wysokość 7,35 m nad dnem filtrów (rzędna m npm.) Woda surowa wprowadzona będzie na szczyt 2 kaskad napowietrzających wykonanych z PVC o wymiarach 0,9x0,9x3,5 m. W kaskadach następuje rozdeszczenie wody, co daje powiększenie powierzchni wymiany gazowej. W procesie napowietrzania w kaskadzie następuje nasycenie wody tlenem, którego obecność jest konieczna na dalszym etapie uzdatniania.

18 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 17 Równocześnie ma miejsce odgazowanie. Obecne w wodzie surowej gazy zostają usunięte do ilości śladowych. Są to głównie CO 2, H 2 S i NH 3. Przewiduje się przepływ wymuszony powietrza przez kaskady. Rozwiązanie polega na zastosowaniu wentylatora wyciągowego na dachu budynku. Powietrze przepływa przez kaskadę w przeciwprądzie spadającej wody i wyrzucane jest kanałem wentylacyjnym w górnym segmencie. Zaletą tego systemu jest to, że z reguły agresywne gazy pochodzące z odgazowania, mogą być usuwane na zewnątrz, co zapobiega korozyjnemu oddziaływaniu na elementy konstrukcyjne budynku. W komorach napowietrzania przewiduje się wentylację grawitacyjno-mechaniczną. Dolny rząd okien (6 szt.) będzie stanowił czerpnie powietrza. W oknach tych zainstalowane będą żaluzje zapobiegające wypływowi wody z budynku oraz napływowi wody opadowej z zewnątrz i siatki chroniące przed ptakami. W nadbudówce pod stropem pozostawione będą okna wentylacji grawitacyjnej również zabezpieczone żaluzjami i siatkami. Pozostałe okna będą zamurowane. W stropie zamontowane będą 2 wentylatory mechaniczne (po 1 nad każdą komorą napowietrzania) o wydajności 10-cio krotność w stosunku do przepływu powietrza (około 600 m 3 /h każdy). Napowietrzona woda przepływać będzie rurociągami DN200 na powierzchnię wody w filtrach pośpiesznych. Dwa istniejące filtry zostaną przebudowane. W pasie dzielącym filtry wykonane będą 2 kanały (po 1 na filtr), którymi odprowadzana będzie woda przefiltrowana, doprowadzana woda płucząca i odprowadzane popłuczyny. Każdy kanał będzie szerokości 1 m. Każdy filtr podzielony będzie na 2 komory o wymiarach 5,25x2,45 m każda. Sumaryczna powierzchnia 4 komór (2 filtrów) wyniesie 50 m 2. W jednej komorze przewiduje się wykonanie nowego włazu do zbiornika wody czystej. Przy nominalnej wydajności SUW 120 m 3 /h szybkość filtracji wyniesie 2,4 m/h. Złoże filtracyjne w każdej komorze złożone będzie z 2 warstw, od dołu: - Masa katalityczna G-1 o granulacji 0,5-1,2 mm i wysokości 15 cm; - Piasek kwarcowy o granulacji 0,4-0,8 mm i wysokości 35 cm. Czas kontaktu z warstwą masy katalitycznej wyniesie ok. 3,5 min. Czas ten wystarczy do obniżenia stężenia manganu w wodzie o przynajmniej 90%. Wymagany efekt wynosi około 75%. Złoże filtracyjne spoczywać będzie na drenażu typu SeLop z nakładkami ze stali nierdzewnej. Nakładki te posiadać będą szczeliny (w kształcie trójkąta) o szerokości 0,2 mm. Moduły drenażu o wysokości 23 cm (wykonane z PVC) ułożone będą na dnie filtra, a przestrzenie między nimi wypełnione będą zaprawą klejową. Każdy poprzecznie ułożony moduł w filtrze będzie posiadał połączenie z dolną komorą zbiorczą wody rurą DN 80. Z komory tej woda przefiltrowana przepływać będzie rurociągiem DN 150 do stalowego zbiornika umieszczonego wyżej (stal nierdzewna). Rurociąg wykonany ze stali nierdzewnej posiadać będzie przepustnicę regulacyjną z napędem pneumatycznym. Do zbiornika stalowego dopływać będzie woda z każdej z 2 komór filtracyjnych danego filtra. Ze zbiornika woda odpływać będzie rurociągiem ze stali nierdzewnej DN 200 do pionowej rury DN 300 wprowadzonej do zbiornika wody czystej. Na rurociągach DN 200 zainstalowane będą przepływomierze elektromagnetyczne, mierzące wydajność każdego filtra. Nad każdym

19 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 18 filtrem umieszczone będą sondy ultradźwiękowe mierzące poziom wody w filtrze. Pionowy rurociąg DN 300 zbierać będzie wodą z obu filtrów. Do rurociągu tego wprowadzany będzie roztwór dezynfektanta (podchlorynu sodu). Ze względu na podatność stali nierdzewnej na korozję pod wpływem podchlorynu będzie on wykonany ze stali kwasoodpornej (stal ) Regulacja wydajności filtra będzie przebiegała automatycznie tak aby zapewnić wymaganą ilość uzdatnianej wody i jednocześnie nie dopuścić do nadmiernego spiętrzenia warstwy wody nad złożem filtracyjnym. Do dolnych komór zbiorczych przy komorach filtracyjnych doprowadzana będzie woda płucząca rurociągiem DN 300, oddzielnie dla każdej komory filtracyjnej. Do komór 1B i 2B (położonych dalej od pomieszczenia pompowni) rurociągi wody płuczącej przechodzić będą przez komory zbiorcze wody przy komorach filtracyjnych 1A i 2A. Woda płucząca doprowadzana do komór zbiorczych przy komorach filtracyjnych 1A i 2A wprowadzana będzie od dołu przez strop z obecnego pomieszczenia magazynowego i z warsztatu. Każdy rurociąg wody płuczącej DN 300 (doprowadzający wodę do każdej komory) wykonany będzie ze stali nierdzewnej i wyposażony będzie w przepustnicę odcinającą z napędem pneumatycznym. Woda płucząca pochodzić będzie ze wszystkich czynnych studni: ujęcie wody do uzdatniania studnie nr 1, 2, 4, 1 zbior. oraz z ujęć wody kierowanej do sieci bez uzdatniania studnie nr 1A, 3B, 3D i 6. Woda ze studni nr 1A, 3B, 3D i 6 doprowadzona będzie do szczytu budynku rurociągiem DN 250. Na rurociągu tym w budynku zamontowany będzie zawór redukcji ciśnienia. Dalej rurociąg ten będzie poszerzony do DN 300 i wpięty zostanie bocznik połączony z rurociągiem wody surowej. Przepływ wody płuczącej będzie sterowany przepustnicą regulacyjną z napędem pneumatycznym DN 300. Sumaryczny przepływ wody wykorzystywanej do płukania wyniesie:154 m 3 /h m 3 /h = 381 m 3 /h. Każda komora filtracyjna będzie płukana oddzielnie. Powierzchnia filtracyjna 1 komory wyniesie 12,86 m 2. Intensywność płukania wodą wyniesie więc 381/12,86 = 29,6 m 3 /m 2 h Przy powyższej intensywności płukania filtra piasek o granulacji 0,4-0,8 mm ulegnie ekspansji na wysokość 15-20% jego wysokości, czyli na wysokość 5-7 cm. Zapewni to wystarczający efekt oczyszczenia złoża w procesie filtracji. Masa katalityczna nie ulegnie ekspansji, jednakże w tej warstwie będzie gromadzić się bardzo niewielka ilość osadu. Woda przepływająca między ziarnami masy katalitycznej (o większych rozmiarach niż ziarna piasku) wystarczająco usunie zgromadzone tam zawiesiny. Przewidywany czas płukania filtra wyniesie 6-8 minut. Zużycie wody do płukania jednej komory wyniesie m 3. Woda popłuczna odprowadzana będzie z komory filtracyjnej przez koryta popłuczyn (po 2 na każdą komorę filtracyjną). Nad korytami wykonane będą zadaszenia, które nie dopuszczą do spływu wody po napowietrzaniu do kanału ściekowego. Jednocześnie koryta te stanowić będą zabezpieczenie przed nadmiernym spiętrzeniem się wody w filtrze. Z koryt popłuczyny przepływać będą do kanału znajdującego się nad komorami zbiorczymi wody. W kanale tym (po 1 dla każdego filtra) wykonana będzie wylewka ze spadkiem w kierunku

20 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 19 kolektora ściekowego (nachylenie i=1-2%). Kanałem tym popłuczyny przepływać będą do kolektora ścieków DN 400 wykonanego ze stali kwasoodpornej (stal ). Kolektor ścieków poprowadzony będzie przez zbiornik wody czystej i studzienkę przylegającą do budynku w kierunku odstojników wód popłucznych. Odcinek kolektora poprowadzony w gruncie wykonany będzie z PVC (PE). Nad kanałem ściekowym przy filtrach wykonany będzie podest stalowy dla obsługi. Podest ten wykonany będzie ze stali nierdzewnej z płytami ryflowanymi. Płyty te będzie można zdejmować tak żeby obsługa mogła dostać się do kanału. Nad podestem zamontowane będzie zadaszenie ze spadkiem w kierunku filtra. Na ścianie bocznej przy wejściu i przy podeście wykonane będzie oświetlenie pomieszczenia zabezpieczone przed wilgocią (min. IP 55). Woda przefiltrowana przepływać będzie do zbiornika wody czystej o pojemności 60 m 3, znajdującego się pod filtrami. Zbiornik ten będzie wyposażony w sondę poziomu wody. Ściany zbiornika wody czystej oraz ściany w komorach filtracyjnych i pomieszczenia napowietrzalni będą posiadały nowe powłoki wykończenia powierzchni. Zostaną zastosowane szybkoutwardzalne powłoki elastomerowe. Powłoki te zostaną nałożone na odpowiednio przygotowaną warstwę podkładową i sczepną. Posiadają one atest PZH do kontaktu z wodą przeznaczoną do spożycia. Dzięki dużej wytrzymałości na rozciąganie, i ścieranie oraz wysoką odporność na agresywne czynniki chemiczne (m.in. na niskie ph wody czy chlor) powłoki te prawidłowo uszczelnią komory, zabezpieczą przez przedostawaniem się wilgoci w głąb ścian oraz przed korozją. Woda uzdatniona ze zbiornika wody czystej przepływać będzie kolektorem DN 200 do pompowni II o. Na kolektorze tym zainstalowana będzie przepustnica DN 200 o napędzie ręcznym. Dodatkowo na kolektorze tym zamontowana będzie konduktometryczna sonda poziomu. Pompowanie wody do sieci miejskiej prowadzone będzie przy użyciu pomp Grundfos CR Przewiduje się zastosowanie 3 pomp (2 robocze 1 rezerwowa) o wydajności 70 m 3 /h każda i wysokości podnoszenia 63 m. 2 pompy sterowane będą przetwornicami częstotliwości, 1 pompa będzie pracowała bez sterowania wydajnością. Dla każdej pompy dopływ i odpływ wody będzie prowadzony rurociągiem DN 150 wyposażonym w przepustnicę z napędem ręcznym oraz w kompensator drgań. Na rurociągu tłocznym pompowni DN 200 zainstalowany będzie zawór przeciwuderzeniowy, przepływomierz elektromagnetyczny i czujnik ciśnienia. Na rurociągu tym zamontowane będą również urządzenia do kontroli jakości wody online: mętnościomierz, miernik odczynu wody i miernik zawartości chloru wolnego. Praca stacji odbywać się będzie automatycznie. Wszystkie pomiary i stany pracy urządzeń zbierane będą w centralnym systemie sterowania. Sterownik programowalny będzie przystosowany do gromadzenia sygnałów doprowadzanych z poszczególnych urządzeń, przetwarzania informacji i wysyłania sygnałów sterujących. Wydajność ujęcia regulowana będzie w zależności od bieżącego zapotrzebowania na wodę i poziomu wody w zbiorniku wody czystej. Wydajność pompowni II o dostosowana będzie do utrzymania wymaganego ciśnienia wody tłoczonej do sieci miejskiej.

21 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 20 Płukanie filtrów również będzie wykonywane automatycznie. Praca filtrów zostanie na ten czas (ok. 6-8 min) zatrzymana. Na filtr aktualnie płukany skierowana będzie woda pobierana z wszystkich eksploatowanych studni. Jeśli w trakcie płukania filtra poziom wody w zbiorniku wody czystej obniży się poniżej wielkości MIN pompownia II o zostanie zatrzymana, a sieć miejska w tym czasie zaopatrywana będzie w wodę ze zbiornika wieżowego. Przepustnice w obrębie budynku SUW będą sterowane pneumatycznie lub ręcznie. Sprężone powietrze do napędu siłowników przepustnic będzie wytwarzane w 1 z 2 sprężarek bezolejowych tłokowych o ciśnieniu sprężania 1 MPa. Sprężarki o wydajności około 160 l/min i mocy agregatu 1,5kW usytuowane będą na fundamencie, na którym obecnie ustawiony jest pracujący zestaw pompowy. Woda popłuczna przepływać będzie do odstojnika dwukomorowego. Każda z komór odstojnika będzie miała pojemność 79,2 m 3 (dł. 12 m x szer. 6 m x gł. średnia 1,1 m). Przelew wody wyklarowanej będzie znajdował się na rzędnej 1,6 m nad najniżej położonym punktem odstojnika. Rzędna dna na odpływie będzie na poziomie 0,8 m w stosunku do najniżej położonego punktu dna. Rząpia osadu (najniżej położona) znajdować się będzie przy wlocie popłuczyn. Spadek dna odstojnika wyniesie 5%. Pojemność części na wyklarowaną wodę wyniesie 57,6 m 3, a pojemność części osadowej 28,8 m 3. W jednej komorze odstojnika pomieści się cała ilość wody popłucznej z płukania 1 komory filtracyjnej. Do czasu kolejnego napełnienia komory odmulnika popłuczynami będzie odbywało się klarowanie wody i zagęszczanie osadu. Przed kolejnym płukaniem filtra woda wyklarowana w odmulniku zostanie odprowadzona poprzez system kanalizacyjny do rzeki Nysa Szalona. Czas klarowania wody w odmulniku wyniesie minimum 7 dni. 7. Obliczenia 7.1. Obliczenia parametrów pomp głębinowych montowanych w studniach Woda ujmowana pochodzi z trzeciorzędowego poziomu wodonośnego, zalegającego na głębokości m. Woda występuje tam pod ciśnieniem i zwierciadło jej stabilizuje się na poziomie 0 1 m od powierzchni terenu. Studnie zbiorcze nr 1 i nr 2 są płytkie, a ich zasoby własne stanowią głównie wody infiltracyjne z rzek Nysa Szalona i Młynówka. Do procesu uzdatniania woda czerpana będzie z następujących studni: nr 1 art., nr 2 art., nr 4, nr 5 i studnia zbiorcza nr 1. Aktualne parametry tych studni są następujące: Studnia 1 artezyjska Głębokość 26,5 m Rzędna włazu 193,9 m npm. Dynamiczne lustro wody 3,7-3,9 m poniżej włazu Wydajność 40 m 3 /h

22 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 21 Studnia 2 artezyjska Głębokość 30 m Rzędna włazu 193,9 m npm. Dynamiczne lustro wody 2,8-3,1 m poniżej włazu Wydajność 60 m 3 /h Studnia nr 4 Głębokość 45 m Rzędna włazu 193,45 m npm. Dynamiczne lustro wody 4,1-4,3 m poniżej włazu Wydajność 19 m 3 /h Dynamiczna rzędna lustra wody wynosi 189,00 m npm. Studnia nr 5 Głębokość 27,8 m Rzędna włazu 192,7 m npm. Dynamiczne lustro wody 2,3-2,4 m poniżej włazu Wydajność 25 m 3 /h Studnia 1 zbiorcza Głębokość 7,5 m Rzędna włazu 193,1 m npm. Dynamiczne lustro wody 5,5 m poniżej włazu (187,6 m) Wydajność 19 m 3 /h (spływ ze studni 4) + ok. 10 m 3 /h (zasoby własne) = 29 m 3 /h Rzędna lustra wody w tej studni jest o 1,4 m poniżej rzędnej w studni 4, co gwarantuje spływ grawitacyjny wody. Studnia nr 3A ze względu na niską wydajność (9 m 3 /h) została potraktowana jako rezerwowa i nie będzie włączona do nowego systemu ujęcia wody. Studnia zbiorcza nr 2 jako najbardziej oddalona od budynku SUW o około 250 m posiadająca niewielkie zasoby własne wody (poniżej 10 m 3 /h) również pozostanie nieczynna i będzie traktowana jako rezerwowa. W sumie maksymalna ilość wody, jaka może być pompowana do budynku SUW wynosi: 154 m 3 /h. Nowy układ dostarczania wody z czynnych studni do budynku SUW przedstawiono na schemacie technologicznym (Rysunek K01). Opory przepływu wody pompowanej ze studni do budynku SUW obliczano z zależności Darcy Weisbacha: P w 2 /2 L/d n gdzie: P - spadek ciśnienia, Pa L - długość rurociągu, m

23 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 22 d - średnica rurociągu, m w - liniowa prędkość przepływu, m/s - gęstość, kg/m 3 - współczynnik oporu - współczynnik oporów lokalnych Współczynnik oporu przepływu obliczano następująco: 64/Re dla Re< ,316 Re 0,25 dla < Re < ,0032+0,221 Re 0,227 dla < Re < Re liczba Reynoldsa obliczana następująco: Re=w*d/ gdzie: kinetyczny współczynnik lepkości wody, m 2 /s W tabeli 2 przedstawiono przyjęte wartości współczynnika oporów lokalnych: Tabela 2. Wartości współczynników oporów lokalnych. Rodzaj Współczynnik oporów lokalnych Łuk 1,5D, 0,17 Kolanko 90 o 0,25 Trójnik rozbieżny 1,3 Trójnik zbieżny 0,92 Zasuwa 0,3 Przepustnica 0,3 Wpływ do rury 0,5 Zwężka 1,25 Korzystając z powyższych zależności odcinkowe opory przepływu wody w rurociągach łączących studnie z budynkiem SUW przedstawiono w tabeli 3.

24 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 23 Tabela 3. Wyniki obliczeń odcinkowych oporów przepływu wody ze studni do budynku SUW. Początek ruroc. Koniec ruroc. Przepływ, m 3 /h Długość, m DN, mm Opory, m H 2 O Studnia 5 Rur. główny ,055 Studnia 2 Rur. główny ,480 Studnia 1 Rur. główny 40 6, ,151 St. 1 zbiorcza Rur. główny ,313 Studnia 4 Studnia 1 zb ,083 Rur. główny St 5 - St ,004 Rur. główny St 2 - St ,265 Rur. główny St 1 - St 1 zb ,526 Rur. główny St 1 zb - obiekt ,905 Rur. główny St 1 zb - obiekt ,674 Wewnątrz obiektu /200 0,408 Rzędna wypływu wody w komorach napowietrzania SUW wynosi 200,0 m npm. Obliczone wysokości podnoszenia wody przez pompy w studniach przedstawiono w tabeli 4. Tabela 4. Wyniki obliczeń wymaganych wysokości podnoszenia wody przez pompy głębinowe Studnia Wydajność, Dynamiczna rzędna Opory przepływu, m Wys. podnoszenia, m 3 /h lustra wody, m sł. H 2 O m 1 zb ,0 2,63 17,63 1 art ,0 2,99 12,99 2 art ,9 3,58 12, ,3 3,16 12, Ocena stopnia agresywności wody i dobór sposobu napowietrzania Analiza równowagi węglanowo wapniowej ujmowanej wody została przeprowadzona w sposób uproszczony z wykorzystaniem wykresu równowagi węglanowo wapniowej (Rysunek K08). Na wykresie tym odniesiono na osi X zasadowość wody przeliczoną na mgcaco 3 /l, natomiast na liniach skośnych odczyn wody. Zasadowość w przeliczeniu na CaCO 3 w ujmowanej wodzie wynosi 2,6*50=130 mgcaco 3 /l (130*0,44=57,2 mgco 2 /l). Odczyn wody surowej wynosi około 6,8. Na osi Y odczytano zawartość wolnego dwutlenku węgla 45 mg/l (linia czerwona) oraz przynależnego CO 2 5,5 mg/l (linia zielona). Stężenie agresywnego dwutlenku węgla jest równa różnicy wolnego i przynależnego CO ,5 = 39,5 mg/l. Stopień agresywności wody określa wskaźnik agresywności kwasowo-węglanowej I wyznaczany z zależności:

25 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 24 I = 39,5 2 /57,2 = 27,3 Rysunek K08. Nomogram do wyznaczania równowagi kwasowo-wapniowej. Wartość wskaźnika I jest większa od 1, co oznacza, że woda posiada silnie agresywne właściwości. Po napowietrzaniu otwartym (wyniki badań wykonanych przez Politechnikę Wrocławską) ph wody wzrasta do wartości 7,6. W tych warunkach ph woda będzie miała charakter zbliżony do równowagowego (Rysunek K 09). Nie ma więc niebezpieczeństwa, że woda w sieci wodociągowej będzie miała tendencję do wytrącania węglanu wapnia. Zgodnie z obowiązującymi zasadami projektowania tego etapu uzdatniania, napowietrzanie otwarte stosuje się w następujących sytuacjach: gdy zasadowość wody surowej jest niższa niż 5,0 mval/l - tj. ok. 250,0 mgcaco 3 /l, przy czym im niższa zasadowość tym wymagana wyższa intensywność rozdeszczenia wody, gdy filtracja odbywa się na filtrach otwartych, które są zasilane grawitacyjnie (nie jest to warunek bezwzględny stosowania napowietrzania otwartego). W przypadku SUW Park Miejski występują oba powyższe warunki, zasadowość wody jest niższa od 5 mval/l (wynosi 2,5-2,6 mval/l), a filtry są otwarte, grawitacyjne. Przewiduje się zastosowanie napowietrzania otwartego w kaskadach aeracyjnych i filtrację wody w zmodernizowanych grawitacyjnych, otwartych filtrach pośpiesznych.

26 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 25 W procesie napowietrzania w kaskadzie następuje nasycenie wody tlenem, którego obecność jest konieczna na dalszym etapie uzdatniania. Możliwe do uzyskania wyniki to 8 11 mg O 2 /l zależne od temperatury wody i skuteczności wentylacji. Równocześnie ma miejsce odgazowanie wody. Obecne w wodzie surowej gazy CO 2, H 2 S i NH 3 zostają usunięte do ilości śladowych. Dla zintensyfikowania działania kaskad przewiduje się zastosowanie wentylacji mechanicznej na odpływie powietrza. Zgodnie z zaleceniami wydajność wentylatorów będzie równa w przybliżeniu 10-krotności przepływu wody (Q=2x60 m 3 /h*10 = 2x600 m 3 /h). Ilość tlenu potrzebna do utlenienia żelaza, manganu i amoniaku w uzdatnianej wodzie zgodnie ze stechiometrycznym zużyciem wyniesie przy najmniej korzystnych parametrach jakości wody: O = 0,14*1,33 mgfe/l + 0,29*0,18 + 4,57*0,054 mgnnh 4 = 0,49 mgo 2 /l Ilość tlenu wprowadzana do wody w kaskadach aeracyjnych będzie całkowicie wystarczająca dla utlenienia żelaza, manganu i amoniaku Obliczenia filtrów pośpiesznych Ze względu na konieczność ułożenia nowych rurociągów wody surowej, uzdatnionej, wody płuczącej i kanału odbioru popłuczyn niezbędne jest zmniejszenie powierzchni filtracji istniejących filtrów. Całkowita powierzchnia filtracji po wygospodarowaniu nowych koryt popłuczyn i komór zbiorczych filtratu oraz po wybudowaniu nowego włazu do zbiornika wody czystej wyniesie 50,4 m 2 (3 filtry o powierzchni 12,86 m 2 i jeden o powierzchni 11,85 m 2 ). Szybkość filtracji w przebudowanych filtrach wyniesie: w = 120 m 3 /h/50,4 m 2 = 2,38 m/h Przewiduje się zastosowanie 2-warstwowego złoża filtracyjnego złożonego z następujących materiałów: - masa katalityczna G-1 o granulacji 0,5-1,2 mm i wysokości 15 cm - piasek kwarcowy o granulacji 0,4-0,8 mm i wysokości 45 cm Czas kontaktu wody z warstwą masy katalitycznej wyniesie: t k = 0,15 m/2,38 m/h = 0,063 godz. = 3,8 min. Minimalna wartość czasu kontaktu wody z masą katalityczną G-1 gwarantująca ponad 90% usunięcia manganu z wody przy stężeniu żelaza poniżej 1 mg/l wynosi 1,5 min (K. Wilmański Usuwanie manganu z wody podziemnej przy zastosowaniu mas katalitycznych, Technologia wody nr 3, 2014). Zastosowanie 15 cm warstwy masy katalitycznej powinno zapewnić wymagany stopień usunięcia manganu z wody (uzyskanie stężenia poniżej 0,05 mg/l). Zgodnie z zaleceniami zespołu pod red. Z. Glinicki Obliczenie urządzeń do uzdatniania wody Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej 1978, maksymalna szybkość

27 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 26 filtracji wody zawierającej żelazo o stężeniu ok. 1 mgfe/l wynosi 5,57 m/h przy wysokości złoża filtracyjnego 1 m i ph=7,0. W tych warunkach stężenie żelaza w wodzie przefiltrowanej powinno wynieść poniżej 0,05 mg/l, a czas kontaktu wody ze złożem wynosi: t k = 1m / 5,57 m/h = 0,18 godz. = 10,8 min Ze względu na niską przestrzeń przewidzianą na filtry pośpieszne w SUW Park Miejski (około 1,3 m) wysokość złoża filtracyjnego nie może przekroczyć wartości 0,6 m. Przy szybkości filtracji 2,38 m/h i wysokości złoża 0,6 m czas kontaktu wyniesie: t k = 0,6 m / 2,38 m/h = 0,52 godz. = 15,1 min Czas ten jest dłuższy od wartości zalecanych, co oznacza, że osiągnięta będzie wysoka skuteczność usuwania żelaza nawet przy maksymalnej wartości stężenia tego metalu w wodzie surowej (1 mgfe/l). Czas trwania cyklu filtracyjnego będzie zależał od stężenia żelaza, manganu i łącznej ilości zawiesin w wodzie surowej, temperatury wody, szybkości filtracji i ewentualnie warunków zapowietrzenia złoża. Ilość zatrzymanych zawiesin (w tym żelaza i manganu) można z wystarczającym przybliżeniem określić ze wzoru: T f = PM / [w (C Fe 1,9 + C Mn * 1,58)] gdzie: PM pojemność złoża filtracyjnego na zawiesiny [g/m 2 ] w- prędkość filtracji [m/h] T f - długość cyklu filtracyjnego [h], C Fe - stężenie żelaza w wodzie surowej [g/m 3 ] C Mn stężenie manganu w wodzie surowej [g/m 3 ] 1,9; 1,58 - współczynniki przeliczeniowe Przy jednoczesnym usuwaniu w złożu piaskowym żelaza i manganu wartość PM wynosi g/m 2. Biorąc pod uwagę niskie uziarnienie piasku, który będzie użyty do zasypu filtrów, przyjmuje się dolną wartość pojemności PM równą 500 g/m 2. Przeciętny czas trwania cyklu filtracyjnego przy średnim stężeniu żelaza 0,3 g/m 3 i manganu 0,1 g/m 3 wyniesie: T f = 500 g/m 2 / [2,38 m/h * (0,3 g/m 3 * 1,9 + 0,1 g/m 3 * 1,58)] = 1330 h = 55,4 doby Istniejące 2 filtry pośpieszne będą podzielone na 2 komory każdy. Każda z komór będzie płukana niezależnie. Dzięki temu można ograniczyć intensywność przepływu wody, którą trzeba dostarczyć do płukania. Poprzez zastosowanie złoża o niskim uziarnieniu również można zastosować mniejszą szybkość płukania. Zalecana intensywność płukania piasku kwarcowego o granulacji 0,4-0,8 mm wynosi 30 m 3 /m 2 h. Wymagane natężenie przepływu wody do płukania jednej komory filtracyjnej wyniesie: 12,86 m 2 *30 m 3 /m 2 h = 386 m 3 /h

28 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 27 Filtry pośpieszne będą płukane wodą surową. Do uzyskania wymaganego przepływu wody konieczne jest wykorzystanie wszystkich eksploatowanych studni. Sumaryczny przepływ wody ze studni 1 art., 1A, 2 art., 3B, 3D, 4, 5, 6 oraz 1 zbior. wyniesie ok. 380 m 3 /h. W trakcie płukania jednej komory konieczne będzie przerwanie procesu uzdatniania, a cała ilość wody kierowanej do uzdatniania oraz wody pompowanej bezpośrednio do sieci miejskiej będzie skierowana do płukania. W przypadku, gdyby jakaś studnia była w tym czasie nieczynna brakująca ilość wody do płukania będzie wykorzystana z sieci miejskiej (przepływ wsteczny kolektorem podającym wodę do wieży ciśnień). Zmiana złoża filtracyjnego w komorach filtracyjnych może spowodować zmianę nacisku na dno komór, co z kolei może wpłynąć na wytrzymałość stropu nad zbiornikiem wody czystej. Dla dna komór filtracyjnych przeprowadzono analizę porównawczą zmiany obciążenia. Poniżej przedstawiono zestawienie obciążeń charakterystycznych dla filtrów. Nazwa Ciężar objętościowy Wysokość Obciążenie Jednostka kn/m 3 m kn/m 2 Stan istniejący woda 10 1,20 12 złoże marmurowe 12 0,70 8,4 złoże żwirowe 16 0,30 4,8 SUMA kn/m 2 25,2 Stan po przebudowie wyprawa 21 0,05 1,05 woda 10 1,20 12 złoże katalityczne 20 0,15 3 złoże piaskowe 16 0,45 7,2 SUMA kn/m 2 23,25 Przyjęto, że zmiana złoża filtracyjnego w komorach nie spowoduje zwiększenia nacisku na dno komór filtrów Bilans ilości odpadów z procesu uzdatniania Głównym odpadem z procesu uzdatniania będą popłuczyny z filtrów pośpiesznych. Częstotliwość płukania wyniesie ok. 50 dni. Co 25 dni płukane będą 2 komory filtracyjne. Zakładając, że czas płukania wyniesie ok. 10 minut objętość popłuczyn z płukania 1 komory będzie równa: V p = 380 m 3 /h*8 min /60 min/h = 51 m 3 Ilość zawiesin (osadów) z płukania 1 komory wyniesie: G zaw = 500 g/m 2 * 12,86 m 2 = 6430 g = 6,43 kg s.m.

29 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 28 W trakcie 1 płukania komory filtracyjnej do odmulnika będzie wprowadzone 64 m 3 popłuczyn zawierających ok. 6,4 kg suchej masy osadów. Popłuczyny będą podlegać klarowaniu w odmulniku. Czas klarowania wyniesie około 24 dni. Czas ten wystarczy do uzyskania wymaganych parametrów jakości wody nadosadowej. Przed kolejnym płukaniem filtra woda nadosadowa będzie odprowadzona z odmulnika do kanalizacji. W ciągu roku w odmulnikach zgromadzona będzie następująca ilość osadów: 8 płukań 1 komory w roku*4 komory*6,43 kg s.m. osadów = 206 kg s.m. osadów/rok Zakładając, że stężenie suchej masy w zagęszczonym osadzie wyniesie 3% objętość zagęszczonych osadów powstających w ciągu roku w odstojnikach wyniesie: 206 kg s.m. * 100% / 3 % = 6867 kg osadu/rok Przyjmując, że gęstość zagęszczonego osadu wynosi 1,1 kg/dm 3 objętość osadu wyniesie: 6867 kg/1,1 kg/dm 3 = 6242 dm 3 = 6,24 m 3 osadów/rok 7.5. Obliczenie zużycia dezynfektanta Do dezynfekcji końcowej wody stosowany będzie podchloryn sodu. Dezynfekcja odbywać się będzie okresowo w zależności od potrzeb. Roztwór podchlorynu sodu może być dozowany do wody odpływającej z filtrów pośpiesznych (przed wprowadzeniem do zbiornika wody czystej) lub do rurociągu tłocznego wody pompowanej do sieci miejskiej. Przewidywana średnia dawka podchlorynu 0,5 g/m 3 chloru wolnego Stężenie chloru wolnego w handlowym roztworze podchlorynu sodu: 145 g/dm 3 (14,5%) Wydajność pompki dawkującej podchloryn przy nominalnej wydajności SUW (120 m 3 /h) wyniesie: q = 120 m 3 /h * 0,5 g/m 3 / 145 g/dm 3 = 0,41 dm 3 /h W sytuacji awaryjnej skażenia sieci wodociągowej i konieczności przeprowadzenia dezynfekcji sieci dawka podchlorynu wyniesie 2-3 g/m 3. Wydajność maksymalna pompki wyniesie: q = 0,41 dm 3 /h * 5 = 2,05 dm 3 /h Roczne zużycie dezynfektanta przy założeniu stosowania dezynfekcji przez 6 miesięcy w roku wyniesie: ZD = 0,41 dm 3 /h * 24 h * 365 dni/rok / 2 = 1812 dm 3

30 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 29 Ze względu na szybki rozkład podchlorynu zaleca się, żeby zapas magazynowy tego środka był nie większy niż na 3 miesiące Obliczenia parametrów pomp II o Wydajność pompowni IIo wynosi 120 m 3 /h. Wysokość podnoszenia wody przez tą pompownię obliczono następująco: Hp = h +Op gdzie: h różnica poziomów posadowienia pomp i maksymalnego poziomu lustra wody w wieży ciśnień, m Op opory przepływu wody w ilości 120 m 3 /h w rurociągu DN200 transportującym wodę do wieży ciśnień, m Wartość h oblicza się następująco: Rzędna maksymalnego poziomu wody w wieży ciśnień 206,8 m npm. (rzędna podstawy wieży) + 25,3 m (wysokość warstwy wody ponad podstawę) = 232,1 m npm. Rzędna pompy zainstalowanej w budynku SUW 190,74 m npm równa rzędnej minimalnego poziomu wody w zbiorniku wody czystej. h = 232,1-190,74 = 41,36 m sł. wody Opory przepływu wody obliczono z zależności Darcy Weisbacha (str. 20). Wartość oporów przepływu wody przyjmując nominalny przepływ wody przez rurociąg DN 200 o długości 0,83 km z uwzględnieniem zwężki (pomiar natężenia przepływu wody), 2 przepustnic, 3 zasuw, klapy zwrotnej, kilku zmian kierunku przepływu (kolanka) i trójników rozbieżnych wynosi 14,1 m sł. wody. Wysokość podnoszenia wody pompowni II o wynosi: Hp = 41,36 m + 14,1 m = 55,46 m sł. wody 8. Opis urządzeń i procesów technologicznych 8.1. Ujęcie wody Studnie nr 1 art., 2 art., 5 i 1 zbiorcza zostaną zmodernizowane tak żeby doprowadzenie wody do budynku SUW odbywało się w trybie tłocznym (przez pompowanie pompami głębinowymi) w miejsce obecnie stosowanego systemu ssawnego. W studniach tych przewiduje się zainstalowanie następujących pomp głębinowych:

31 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 30 Studnia zbiorcza nr 1 Przyjęto pompę Grundfos typ SP Wydajność obliczeniowa pompy 31,3 m 3 /h, przy wysokości podnoszenia 21 m sł. wody. Korpus pompy i wirnik wykonane ze stali nierdzewnej Silnik o mocy nominalnej 3 kw. Studnia zbiorcza nr 1 art. Przyjęto pompę Grundfos typ SP Wydajność obliczeniowa pompy 45 m 3 /h, przy wysokości podnoszenia 16,4 m sł. wody. Korpus pompy i wirnik wykonane ze stali nierdzewnej Silnik o mocy nominalnej 3 kw. Studnia zbiorcza nr 2 art. Przyjęto pompę Grundfos typ SP Wydajność obliczeniowa pompy 61,3 m 3 /h, przy wysokości podnoszenia 13,6 m sł. wody. Korpus pompy i wirnik wykonane ze stali nierdzewnej Silnik o mocy nominalnej 4 kw. Studnia zbiorcza nr 5. Przyjęto pompę Grundfos typ SP Wydajność obliczeniowa pompy 25,3 m 3 /h, przy wysokości podnoszenia 16,8 m sł. wody. Korpus pompy i wirnik wykonane ze stali nierdzewnej Silnik o mocy nominalnej 2,2 kw. Ponadto we wszystkich powyższych studniach oraz w studni nr 4 zostaną wymienione na nowe: zawory zwrotne, przepustnice odcinające, przepływomierze, kurki czerpalne, czujniki ciśnienia, rury oraz zainstalowane zostaną sondy do pomiaru poziomu lustra wody. W studni nr 4 wymieniony zostanie ponadto kosz czerpalny. Do centralnego systemu sterowania przekazywane będą sygnały o stanie pracy pomp, przepływie i poziomie wody oraz ciśnieniu w rurociągu tłocznym. Rurociągi łączące studnie z budynkiem SUW oraz studnię nr 4 ze studnią nr 1 zbiorczą również będą wymienione na nowe ciśnieniowe wykonane z PEHD. Średnice i długości poszczególnych odcinków rurociągów podano w tabeli 3. Sumaryczne zestawienie długości i szacunkowych cen rurociągów przedstawiono w Załączniku 1 na końcu opracowania. Nowe rurociągi poprowadzone będą tymi samymi trasami co obecne z ominięciem ewentualnym drzew. Wzdłuż tych tras poprowadzone będą kable zasilające i sterownicze do poszczególnych studni. Okablowanie powinno być zabezpieczone przed wilgocią (ułożone we właściwych osłonach z zabezpieczonymi złączami, stopień ochrony izolacji IP 68). Stare rurociągi i armatura zostaną rozebrane i usunięte. Wewnątrz budynku SUW woda surowa będzie prowadzona do hali napowietrzania rurociągiem DN 250. Na rurociągu tym zamontowany będzie przepływomierz elektromagnetyczny oraz przepustnica odcinająca sterowana pneumatycznie. W hali napowietrzania rurociąg ten będzie rozgałęziony na dwie nitki prowadzące wodę do 2 kaskad aeracyjnych, każda dla jednego ciągu technologicznego. Woda surowa będzie wpięta dodatkowo do rurociągu wody płuczącej filtry Napowietrzanie wody Napowietrzanie wody odbywać się będzie w 2 kaskadach aeracyjnych. Przewiduje się zastosowanie 2 kaskad aeracyjnych wykonanych z PCV firmy Winidur. Każda kaskada

32 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 31 będzie wykonana jako kolumna o wysokości 3,5 m i podstawie kwadratowej o boku 0,9 m. Maksymalna wydajność 1 kaskady wynosi 125 m 3 /h. Przepływ powietrza przez kaskady będzie wymuszony przez wentylatory wyciągowe zainstalowane na odpływie powietrza na dachu budynku. Przewiduje się zainstalowanie 2 wentylatorów (po 1 do każdej kaskady) firmy Tywent typ RUFINO P OH-14 o wydajności maksym. 740 Nm 3 /h przy sprężu 380 Pa. Nominalna moc silnika wentylatora wynosi 0,12 kw. Masa 1 kaskady w warunkach obciążenia hydraulicznego wynosi około 750 kg. Kaskady będą umieszczone na nowej konstrukcji wsporczej z pomostem zainstalowanym w pobliżu istniejącego balkonu, przez który obsługa będzie miała dojście do kaskad. Balkon ten zostanie wyremontowany. Konstrukcja wsporcza i pomost zostaną wykonane ze stali nierdzewnej Czerpniami powietrza pobieranego z zewnątrz budynku będą istniejące 4 otwory wentylacyjne w dolnej części ściany czołowej budynku (na poziomie filtrów piaskowych). W otworach tych zostaną zabudowane nowe czerpnie z żaluzjami i siatkami zabezpieczającymi przed stałymi zanieczyszczeniami. Jeden otwór zostanie powiększony do rozmiarów 1000x1000 mm w celu umożliwienia wniesienia do budynku elementów kaskad aeracyjnych. Żaluzja w tym otworze będzie zamontowana na zawiasach z możliwością otwierania. Woda napowietrzona będzie spływała grawitacyjnie do filtrów pośpiesznych. Woda odpływająca z kaskady będzie dzielona na 2 strumienie, każdy kierowany do jednej komory filtracyjnej Filtry pośpieszne Poniżej kaskad będą znajdować się przebudowane komory filtrów pośpiesznych. Każdy filtr podzielony będzie na 2 komory. Każda z komór będzie płukana oddzielnie. Wyprawa ścian w komorach filtracyjnych zostanie wymieniona na najwyższej jakości szybko utwardzalne powłoki elastomerowe. Powłoki tego typu zapewniają: - Szybkie i łatwe nakładanie na powierzchniach pionowych i poziomych - Czas wiązania kilka sekund - Doskonała przyczepność do powierzchni - Brak lotnych związków organicznych VOC - Szybkie przywrócenie do eksploatacji zabezpieczanej powierzchni - Ochrona przed korozją i ścieraniem - Kompensacja pęknięć zabezpieczanej powierzchni - Możliwość stosowania na większości podłoży (stal, drewno, cegła, beton itp.) - Dostępne są wersje w różnych barwach, odpornych na UV Powłoki takie dzięki swoim doskonałym właściwościom, mogą być wykorzystywane do uszczelniania i zabezpieczania następujących obiektów:

33 Koncepcja Programowo-Przestrzenna modernizacji SUW Park Miejski w Jaworze 32 - zbiorniki żelbetowe i stalowe do magazynowania ścieków - zbiorniki żelbetowe i stalowe do magazynowania wody surowej i pitnej - zbiorniki przeciwpożarowe - baseny kąpielowe i rehabilitacyjne - studnie i komory kanalizacyjne - kanały i wodociągi - budowle hydrotechniczne - fundamenty oraz podziemne konstrukcje żelbetowe - dachy Jednym z wykonawców tych powłok jest firma Duko Engineering. Powłoki tej firmy systemu DNTR posiadają atest higieniczny PZH do kontaktu z wodą przeznaczoną do spożycia przez ludzi. W poniższej tabeli przedstawiono parametry mechaniczne powłok DNTR. Tabela 5. Parametry techniczne powłok systemu DNTR Pozostawiona zostanie wysokość komór filtracyjnych 1,3 m. Komory zostaną pomniejszone w stosunku do stanu obecnego. Nowe wymiary komór wyniosą 5,25x2,45 m (powierzchnia filtracji wyniesie 12,86 m 2. W jednej komorze wykonany będzie nowy właz do zbiornika wody czystej o wymiarach 1120x1200 mm. Powierzchnia filtracji w tej komorze wyniesie 11,85 m 2. Na dnie komór ułożony będzie drenaż typu SeLop z nakładkami ze stali nierdzewnej W każdej komorze ułożonych zostanie po 18 modułów. Na drenażu ułożone będą warstwy złoża filtracyjnego o następujących parametrach: - Masa katalityczna G-1 o granul. 0,5-1,2 mm wysok. 0,15 m - Piasek kwarcowy o granul. 0,4-0,8 mm wysok. 0,45 m