SZCZECIŃSKIE DOŚWIADCZENIA W STOSOWANIU DROGOWYCH URZĄDZEŃ OCZYSZCZAJĄCYCH

Transkrypt

1 SZCZECIŃSKIE DOŚWIADCZENIA W STOSOWANIU DROGOWYCH URZĄDZEŃ OCZYSZCZAJĄCYCH Marcin Denisiuk, Opiekun naukowy: mgr inż. Stanisław Majer Michał Zawadzki Opiekun koła: mgr inż. Stanisław Koło Naukowe Profil Wydział Budownictwa i Architektury, Politechnika Szczecińska, 1. STRESZCZENIE W ostatnim okresie w rejonie szczecińskim w ramach poprawy stanu sieci dróg krajowych zrealizowano między innymi następujące inwestycje: - obejście Wolińskiego Parku Narodowego, obwodnice Wolina i Dargobądza w ciągu drogi krajowej nr 3, - modernizacja drogi krajowej nr 10 na odcinku Szczecin - Stargard Szczeciński. Zakres wykonanych prac w ramach inwestycji obejmował również budowę sytemu odprowadzania wód opadowych z pasa drogowego. 2. WSTĘP W referacie zostały przedstawione dotychczasowe doświadczenia w utrzymaniu, eksploatacji i sprawności separatorów stosowanych jako podstawowe urządzenie oczyszczające wody opadowe z jezdni. Wykazano niską skuteczność tych urządzeń na liniowych odcinkach dróg. Autorzy wykazują, że bardziej adekwatne w systemach odwodnień liniowych jest zastosowanie urządzeń infiltracyjno-trawiastych i osadnikowo-retencyjnych. 3. ZASTOSOWANIE DROGOWYCH URZĄDZEŃ OCZYSZCZAJĄCYCH Obowiązująca ustawa prawo wodne [1] pod pojęciem ścieków rozumie odprowadzane do odbiornika (wody i gruntu) wody opadowe lub roztopowe, ujęte w systemy kanalizacyjne, pochodzące z powierzchni zanieczyszczonych, w tym z centrów miast, terenów przemysłowych i składowych, baz transportowych oraz dróg i parkingów o trwałej nawierzchni. Rozporządzenie Ministra Środowiska [2] podaje zakres dróg, z których należy oczyszczać wody opadowe i roztopowe oraz ich stopień oczyszczenia - Wody opadowe i roztopowe ujęte w szczelne, otwarte lub zamknięte systemy kanalizacyjne z powierzchni szczelnej terenów przemysłowych,

2 składowych, baz transportowych, portów, centrów miast, dróg ekspresowych, dróg krajowych i wojewódzkich oraz parkingów o natężeniu odpływu, co najmniej 15 l na sekundę, na 1 hektar powierzchni szczelnej, powinny być oczyszczone przed wprowadzeniem do wód lub do ziemi w taki sposób, aby w odpływie zawartość zawiesin ogólnych nie była większa niż 100 mg/dm 3, a substancji ropopochodnych - nie większa niż 15 mg/dm 3. Poprzednio obowiązujące Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z 5 listopada 1991 roku określało dopuszczalne stężenia dla wód opadowych z terenów stacji paliw płynnych, baz przeładunkowych przed odprowadzeniem do wód i ziemi w wysokości: - zawiesina ogólna w ilości 50mg/dm 3, - substancje ropopochodne o stężeniu 15mg/dm 3, - substancje ekstrahujące się eterem naftowym o stężeniu 50mg/dm 3 Katalog Drogowych Urządzeń Ochrony Środowiska (2002 r.) [4] podaje, że drogowe urządzenia oczyszczania ścieków należy stosować w terenach nie objętych zasięgiem kanalizacji ogólnospławnej lub deszczowej przy drogach, dla których prognozowane stężenie zawiesin ogólnych w spływach opadowych nie przekroczy wartość dopuszczalnej 50 mg/l. tj. przy drogach, na których średnie dobowe natężenie ruchu drogowego w obu kierunkach w okresie prognostycznym nie przekroczą wartości podanych w tabeli 1. Kossakowski [6] uściśla, że wartości te dotyczą zbiorników infiltracyjnych. Tabela 1. Kryteria ruchowe stosowania zbiorników infiltracyjnych [7], [8] Lp. Zbiornik infiltracyjny można stosować, gdy w okresie prognostycznym średnie dobowe natężenie ruchu drogowego w obu kierunkach nie przekracza liczby pojazdów na dobę dla drogi z liczbą pasów ruchu 1 poza terenem zabudowy x x x na terenie zabudowanym x x x Urządzenia oczyszczające ścieki drogowe zaleca się lokalizować przy granicy pasa drogowego w miejscach naturalnych obniżeń terenu, do których możliwe jest doprowadzenie grawitacyjne ścieków opadowych z jak największego odcinka.

3 Do zanieczyszczeń spowodowanych ruchem drogowym zalicza się [3]: kropelkowe ubytki paliwa i olejów, emisje ze spalania paliw, ubytki z okładzin hamulcowych, ubytki ze ścierania nawierzchni. Dlatego pożądane jest podczyszczenie wód opadowych przed ich przesączeniem w grunt. W wielu przypadkach do rozłożenia i zatrzymania szkodliwych substancji wystarcza przepływ wody przez porośniętą, humusową warstwę gruntu [3]. 4. PODZIAŁ I CHARAKTERYSTYKA URZĄDZEŃ OCZYSZCZAJĄCYCH Pod względem oczyszczania ścieków opadowych drogowe urządzenia oczyszczające można podzielić na urządzenia [4]: trawiaste, retencyjne, infiltracyjne, olejowo separacyjne. Ze względu na położenie tych urządzeń w stosunku do powierzchni terenu wyróżniamy: urządzenia powierzchniowe, urządzenia podziemne (komorowe). Klasyfikacje drogowych urządzeń oczyszczających pod względem sposobu oczyszczania, położenia w stosunku do powierzchni terenu oraz formy podano w tabeli 2. W tabeli tej podano również potencjalne wady i zalety tych urządzeń. Tabela 2. Charakterystyka drogowych urządzeń oczyszczających [4] Rodzaj urządzenia Zakres stosowania Skuteczność Zalety Wady Skarpa infiltracyjnotrawiasta skarpach rowów trójkątnych na łagodnych skarpach, na 40% 1*, 2, 4,5 7, 8, 9 Rowy infiltracyjnotrawiaste przy drogach zamiejskich 60% 3, 4, 5 10, 11 Zbiorniki infiltracyjnotrawiaste Zbiorniki osadnikoworetencyjne Zbiorniki infiltracyjnoretencyjne Studnie chłonne przejęcie zanieczyszczonych wód z odcinków dróg poza terenami zabudowy przejęcie zanieczyszczonych wód z odcinków dróg poza terenami zabudowy zabezpieczenie wód powierzchniowych i podziemnych przed skutkami nadzwyczajnych zagrożeń środowiska w terenie zabudowanym przy ulicach nieskanalizowanych 100% 3, 4, 5 8, 10, % 1, 3,5, 6 11, % 3, 4, 5 8, 10, % 2, 4, 5 7, 8, 10, 13 1*- prostota konstrukcji, 2 - mała zajętość terenu, 3 - dość wysoka pojemność retencyjna, 4 - małe niebezpieczeństwo zamulenia warstwy infiltracyjnej, 5 - niski koszt utrzymania i eksploatacji, 6 - małe niebezpieczeństwo zalewania okolicznych terenów w czasie wyjątkowo dużych deszczów nawalnych lub gwałtownych roztopów, 7 - niska pojemność retencyjna, 8 - niebezpieczeństwo zalewania okolicznych terenów w czasie wyjątkowo dużych deszczów nawalnych lub gwałtownych roztopów, 9 - brak skuteczności w czasie roztopów 10 - ograniczenie stosowania w

4 terenach o niskim poziomie wód gruntowych, 11 - duża zajętość terenu, 12 - niebezpieczeństwo całkowitej utraty właściwości infiltracyjnych urządzenia w skutek głębokiego zamulenia warstwy filtracyjnej, 13 - trudności w naprawie uszkodzeń i wykonywaniu prac konserwacyjnych Do najczęściej spotykanych błędów przy projektowaniu urządzeń oczyszczania wód opadowych z jezdni wg [4] należy zaliczyć m.in.: - stosowanie separatorów substancji ropopochodnych na liniowych odcinkach dróg, podczas gdy należy je stosować jedynie na stacjach paliw, parkingach, MOP-ach itp.; stężenie substancji ropopochodnych w spływach opadowych nawet przy granicy przepustowości drogi nie przekracza wartości dopuszczalnych a w przypadku nadzwyczajnych zagrożeń ochrony środowiska (wypadki cystern) również nie spełniają swojej roli - budowa uszczelnień dna urządzeń oczyszczania wód opadowych przy przyjęciu błędnego założenia o potrzebie ochrony wód gruntowych przed infiltrującymi wodami. 5. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA SEPARATORÓW STOSOWANYCH DO OCZYSZCZANIA WÓD OPADOWYCH Z DRÓG Wyróżniamy dwa podstawowe typy separatorów stosowanych do podczyszczania ścieków opadowych - separatory lamelowe oraz koalescencyjne. Separatory lamelowe są urządzeniami przeznaczonymi do zatrzymania substancji ropopochodnych jak i zawiesin łatwo opadających, które gromadzą się w komorze osadowej separatora. Urządzenia te znajdują zastosowanie przede wszystkim w układach zlewni miejskich, w sieciach deszczowych zakładów przemysłowych, baz paliwowych, baz sprzętu, placów manewrowych, dróg szybkiego ruchu. Lokalizacje urządzeń warunkują: konieczność okresowych przeglądów, czyszczenie i opróżnianie przez wozy asenizacyjne oraz rodzaj włazów. Zaleca się lokalizowanie separatora poza terenem dróg, parkingów, placów manewrowych, ale z możliwością dojazdu do urządzenia wozem specjalistycznym w celu zapewnienia bezkolizyjnej obsługi, przeprowadzania okresowych kontroli wnętrza oraz czyszczenia. Ścieki do separatora powinny dopływać grawitacyjnie. Separatory koalescencyjne przeznaczone są do oddzielania związków ropopochodnych wód opadowych i ścieków technologicznych płynących grawitacyjnie przed wprowadzeniem ich do odbiornika. Główne zastosowanie znajdują przy oczyszczaniu ścieków opadowych z terenów stacji benzynowych, magazynów paliw, warsztatów samochodowych, parkingów, itp., także myjni samochodowych. Separatory te podczyszczają zanieczyszczenia, którymi są: benzyny, oleje napędowe lub opałowe, oleje pochodzenia mineralnego. Urządzenia te nie są przeznaczone do zatrzymywania substancji ropopochodnych z wód ściekowych, jeżeli występują one w postaci

5 emulsji wodnej. Emulsje takie mogą powstawać podczas mycia w myjniach samochodowych. Ścieki przed wprowadzeniem do separatorów muszą być podczyszczone w osadniku. Ze względu na konieczność okresowych kontroli wnętrza separatora oraz jego czyszczenia, zaleca się lokalizowanie urządzenia poza terenami parkingów, dróg, itp. Lokalizacja separatora musi umożliwiać dojazd do urządzenia wozu specjalistycznego oraz przeprowadzenie czynności eksploatacyjnych. Program kontroli i prac konserwacyjnych oraz sposobu czyszczenia separatorów przedstawia tabela 3. Tabela 3. Program kontroli i czyszczenia separatorów [5] Okresy Kontrola i sprawdziany Możliwe wyniki, uwagi pierwszy rok separatora - co dwa tygodnie, następne lata w zależności od rodzaju zlewni (zaleca się co 2 3 miesiące kontrola ilości zanieczyszczeń stałych w komorze wlotowej kontrola grubości warstwy oleju kontrola poziomu osadu w osadniku Separatory lamelowe Duża ilość zanieczyszczeń grubość warstwy oleju przekracza cm poziom osadu powyżej połowy komory osadowej półroczne kontrola sekcji lamelowych Uszkodzenie mechaniczne sekcji Zanieczyszczenie Separatory koalescencyjne co dwa tygodnie kontrola grubości warstwy grubość warstwy oleju oleju przekracza 1 O cm kontrola poziomu osadu w grubość warstwy osadu części osadowej kontrola poziomu osadu w dodatkowym osadniku miesięczne kontrola materiału przekracza 30 cm poziom osadu powyżej polowy komory osadowej Prace konserwacyjne i oczyszczające Usunięcie zanieczyszczeń usunięcie oleju przez koncesjonowany zakład czyszczenie urządzenia przez koncesjonowany zakład wymiana sekcji żaluzjowych oczyszczenie sekcji usunięcie oleju przez koncesjonowany zakład usunięcie osadu przez koncesjonowany zakład usunięcie osadu przez koncesjonowany zakład koalescencyjnego Zanieczyszczenie oczyszczenie materiału kontrola pływaka Zanieczyszczenie oczyszczenie pływaka 6. DOŚWIADCZENIA W EKSPLOATACJI SYSTEMÓW ODPROWADZANIA WÓD DESZCZOWYCH NA PODSTAWIE WYBRANYCH INWESTYCJI DROGOWYCH Jak wspomniano obowiązek podczyszczania wód opadowych z dróg wymusił stosowanie zupełnie nowych rozwiązań przy projektowaniu odwodnienia drogi. W zakończonych i realizowanych inwestycjach zastosowano separatory jako podstawowe urządzenia oczyszczające wody opadowe. W ramach tzw. Pożyczki Portowej Banku Światowego oraz ze środków Europejskiego Funduszu Odbudowy i Rozwoju, Europejskiego Banku Inwestycyjnego wykonano w roku 2001 modernizacje drogi krajowej Nr 3 na odcinku przejścia przez Woliński Park Narodowy (WPN) od km do km oraz w roku 2003 budowę obwodnicy Dargobądza od km do km

6 Przy modernizacji drogi krajowej nr 3 przez WPN zastosowano separatory koalescencyjne do oczyszczania dróg opadowych. Stan separatorów po trzyletnim okresie eksploatacji jest nieodpowiedni, wkładki filtracyjne zostały zanieczyszczone butwiejącymi liśćmi (rys. 1), a cześć separatorów została uszkodzona mechanicznie rys 2. Na prawie całej długości modernizowanego odcinka zastosowano umocnienie dna rowów betonowymi korytkami ściekowymi, uniemożliwiając tym samym infiltracje wód opadowych do gruntu, zwiększając jednocześnie prędkość przepływu wody w korycie. Na niektórych odcinkach jednak dopuszczono do przelewania się wody opadowej przez system przelewów z pominięciem separatorów (rys. 3), wskazuje to na brak konsekwencji i nie przestrzegania przyjętych założeń projektowych (podważa to zasadność stosowania separatorów). Rys.1. Zanieczyszczenie wkładki separatora Rys. 2. Uszkodzenie wkładki separatora Zastosowanie na obszarze leśnym separatorów koalescencyjnych, doprowadziło do praktyczniej utraty ich zdolności oczyszczających, jeżeli już zdecydowano się zastosować separatory powinny to być separatory lamelowe, a nie koalescencyjne, które mają zastosowanie na terenach stacji benzynowych, parkingów oraz myjni samochodowych [5]. Korzystne warunki gruntowo wodne grunty nie spoiste, głębokie występowanie zwierciadła wody gruntowej predysponowały zastosowanie urządzeń infiltracyjno trawiastych.

7 Rys.3. Przykład zastosowania przelewu na rowie za układem osadnik separator Przy budowie obwodnicy Dargobądza również nie ustrzeżono się błędów przy projektowaniu i budowie systemu odwodnienia. W kilku przypadkach umiejscowienie separatorów lamelowych uniemożliwia prawidłową eksploatacje i konserwację tych urządzeń (rys. 4). Rys. 4. Błędna lokalizacja separatora Kolejnym przykładem na błędne rozwiązanie systemu odwodnienia jest odprowadzenie wody z jezdni za pomocą kaskady tuż przed wpustami połączonymi z separatorem (rys. 5 i 6). Rys. 5. Rys. 6. Błędne połączenie kaskady z separatorami

8 Rys. 7. Separator i zbiornik retencyjny W ramach modernizacji drogi krajowej nr 10 na odcinku Szczecin Stargard Szczeciński wykonano system oczyszczania ścieków opadowych w postaci separatorów oraz zbiorników retencyjnych. Woda spływając z pasa drogowego trafia najpierw do separatorów a następnie jest kierowana bezpośrednio do zbiornika retencyjnego (rys. 7). Jest to przykład na niepotrzebne podwajanie systemu podczyszczania wód opadowych; w omawianym przypadku występują bardzo dobre warunki gruntowo-wodne do zastosowania zbiorników infiltracyjno-trawiastych, które w zupełności zdałyby egzamin jako samodzielne urządzenia oczyszczające. 7. WNIOSKI KOŃCOWE Reasumując można stwierdzić, że stosowanie separatorów na odcinkach liniowych jest bezzasadne, gdyż ilość zanieczyszczeń spływających z pasa drogowego wraz z wodami opadowymi nie przekracza dopuszczalnych norm. W analizowanych przypadkach nie ustrzeżono się błędów w lokalizacji tych urządzeń, gdyż w niektórych przypadkach nie zapewniono do nich swobodnego dojazdu w celu kontroli i czyszczenia. Niejednokrotnie zaprojektowano odpływ wody opadowej, w postaci przelewów bądź kaskad, bezpośrednio do gruntu tuż przed separatorami Urządzenia takie jak separatory wymagają stałej kontroli i konserwacji, jak również okresowego ich czyszczenia z zebranych przez nie zanieczyszczeń. Z doświadczeń autorów wynika, że czynności te są zaniedbywane. Dlatego też, bardziej racjonalnym rozwiązaniem jest stosowanie urządzenia oczyszczania wód opadowych w postaci zbiorników infiltracyjno trawiastych czy też osadnikowo retencyjnych. Charakteryzują się one łatwością w naprawie uszkodzeń i wykonywaniu prac konserwacyjnych oraz niskim kosztem eksploatacji. Stanowią również niewątpliwie ozdobę krajobrazu w przeciwieństwie do betonowych kręgów separatorów. Stosowanie drogowych urządzeń oczyszczania ścieków opadowych w postaci separatorów

9 powinno być ograniczone tylko do miejsc, w których jest ono niezbędne, np.: przy placach manewrowych, stacjach benzynowych, przy miejscach obsługi podróżnych. 8. LITERATURA [1] Dz.U Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne. [2] Dz.U Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego [3] Geiger W., Dreiseitl H., Nowe sposoby odprowadzania wód deszczowych. Oficyna Wydawnicza Projprzem-EKO, Bydgoszcz 1999 [4] Katalog drogowych urządzeń ochrony środowiska. IBDiM, Warszawa, 2002 [5] Katalog Urządzeń Ochrony Wód firmy Ekol - Unicon [6] Kossakowski M. Przydrożny zbiornik infiltracyjny. Drogownictwo 2004 s [7] Zasady ochrony środowiska w drogownictwie, GDDP, Warszawa 1999 [8] Zasady ochrony środowiska w projektowaniu, budowie i utrzymaniu dróg. Dział 07. Ochrona wód w otoczeniu dróg, GDDP, Warszawa 1993