nr 3 (18) ISSN 1734-6681 Wielka Tama Trzech Przełomów na Jangcy Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne maj czerwiec 2008 nr 3 (18) Rękaw Insituform renowacje pełną parą Projekt badawczo-wdrożeniowy Most w 3 miesiące Insituform Sp. z o.o. ul. Na Błonie 32 30-147 Kraków tel.: +48 12 622 73 80 fax: +48 12 383 23 23 www.insituform.com biuro@insituform.com
LOTOS Asfalt lider w produkcji asfaltów w Polsce. Naszej jakości zaufali najlepsi. Zapewniamy: Najwyższy standard produktów potwierdzony certyfikatami, spełniający najwyższe normy Szeroki wybór asfaltów drogowych, klasycznych, modyfikowanych oraz emulsji asfaltowych Kompleksową logistykę Wiedzę, doświadczenie i kompetencje LOTOS Asfalt Ul. Elbląska 135 80-718 Gdańsk tel. 058 308 72 62 fax. 058 308 84 49 www.lotosasfalt.pl
Spis treści Znamy przyczyny zawalenia się mostu w Minneapolis Marek Łagoda 8 Wielka Tama Trzech Przełomów na Jangcy dr hab. inż. Kazimierz Kłosek, prof. Politechniki Śląskiej 10 Uzdatnianie wody morskiej sposobem na niedobory wody Anna Siedlecka 16 Utylizacja osadów ściekowych Anna Biedrzycka 20 Łódź na głębokich wodach Bernarda Ambroża-Urbanek 24 Czajka wychodzi na prostą Anna Siedlecka 26 Rękaw Insituform renowacje pełną parą Piotr Stawiński 30 Moc i odporność Homa Marek Fenske 32 Nowoczesna prefabrykacja w systemach kanalizacyjnych Betras Jolanta Kaczmarek 34 Wszechstronne możliwości systemów z tworzyw sztucznych Marcin Kwacz, Janusz Zadrosz 36 Czego nie widać w tunelu Marek Tyśkiewicz 58 Kruszywa budowlane i drogowe w Polsce i Unii Europejskiej Wiesław Kozioł, Paweł Kawalec 62 MODBIT z LOTOS-u na polskich autostradach Lotos Asfalt 66 Stabilizowanie Silmentem CQP-15 Stanisław Wilk 67 Przepusty w infrastrukturze komunikacyjnej cz. 2 dr hab. inż. Adam Wysokowski, mgr inż. Jerzy Howis 68 Epstal bezpieczeństwo konstrukcji Magdalena Lisowska 74 Projekt badawczo-wdrożeniowy Most w 3 miesiące Marek Łagoda, Andrzej Giergowicz 76 Badania dynamiczne nośności pali Kazimierz Gwizdała, Tadeusz Brzozowski 80 Nieograniczona moc Michał Góral 40 Expert po raz drugi Anna Siedlecka 42 Najlepsi fachowcy od budownictwa specjalnego dr inż. Marek Cała 84 W skrócie 43 Euroeuforia minęła, czas na pracę Bernarda Ambroża-Urbanek 48 Jak nie zmarnować wielkiej szansy Tomasz Orłowski, Polski Kongres Drogowy 53 Indywidualny system ochrony przed upadkiem z wysokości Aleksander Walas, PROTEKT 54 Pale przemieszczeniowe formowane w gruncie w technologii SDP Wojciech Grygier 86 Niezawodny partner w pracach pogrążeniowych Dariusz Mazur 89 Berstlining statyczny w Wodociągach głogowskich Paweł Derwich, DTA-Technik Sp. z o.o., Andrzej Wieszołek, Tracto-Technik 90 Redukcja przekroju nie zawsze oznacza zmniejszenie przepustowości Andrzej Kuliczkowski, Piotr Dańczuk 93 Katalog branżowy 98
Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne ogólnopolski magazyn branżowy Wydawca: Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Mariusz Karpiński-Rzepa Redakcja: ul. Zakopiańska 9/101, 30-418 Kraków tel.: 012 292 70 70, fax: 012 292 70 80 e-mail: redakcja@nbi.com.pl, http: www.nbi.com.pl Redaktor naczelny: Mariusz Karpiński-Rzepa e-mail: mariusz.karpinski@nbi.com.pl Redaktor wydania: Lena Bełdan Administracja: Anna Sikora Studio graficzne: Kebo Design Dominik Jarząbek (szef studia) Magdalena Kręcioch e-mail: studio@nbi.com.pl Stale współpracują: Anna Biedrzycka, Anna Siedlecka, Bernarda Ambroża-Urbanek, Kinga Wolska Reklama i marketing: Anna Sikora tel.: 012 292 70 70, 0 784 08 60 77, e-mail: anna.sikora@nbi.com.pl Lidia Pobidyńska tel.: 012 295 08 51, 0 501 29 13 30, e-mail: lidia@nbi.com.pl Internet: Dominik Jarząbek, Wojciech Derlaga Prenumerata: Kolporter SA oraz redakcja NBI Kolportaż: Ararat Vision Teresa Siedlecka tel.: 0 664 978 989, fax: 012 292 70 80 e-mail: prenumerata@nbi.com.pl Nakład: 6000 egzemplarzy Druk: Pasaż Projekt okładki: Dominik Jarząbek Rada programowa: prof. dr hab. inż. Antoni Tajduś Rektor Akademii Górniczo-Hutniczej prof. dr hab. inż. Stanisław Stryczek Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu AGH Zakład Wiertnictwa i Geoinżynierii prof. dr hab. inż. Andrzej Kuliczkowski Prezes Polskiej Fundacji Technik Bezwykopowych, członek ISTT prof. dr hab. inż. Jan Biliszczuk Instytut Inżynierii Lądowej Zakład Mostów Politechnika Wrocławska prof. dr hab. inż. Józef Dubiński Główny Instytut Górnictwa prof. dr hab. inż. Andrzej Gonet Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu AGH Zakład Wiertnictwa i Geoinżynierii prof. dr hab. inż. Zbigniew Kledyński Wydział Inżynierii Środowiska Politechnika Warszawska dr hab. inż. Kazimierz Kłosek, prof. PŚl Kierownik Katedry Dróg i Mostów Zakładu Dróg i Kolei Politechnika Śląska w Gliwicach prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł Wydział Górnictwa i Geoinżynierii AGH Katedra Górnictwa Odkrywkowego dr hab. inż. Marek Łagoda, prof. PL Wydział Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej Katedra Budownictwa Drogowego Politechnika Lubelska Instytut Badawczy Dróg i Mostów prof. dr hab. inż. Maciej Mazurkiewicz Wydział Górnictwa i Geoinżynierii AGH Katedra Ekologii Terenów Górniczych prof. dr hab. inż. Krystian Probierz Wydział Górnictwa i Geologii Politechnika Śląska dr hab. inż. Zbigniew Rusin, prof. PŚk Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechnika Świętokrzyska prof. dr hab. inż. Jakub Siemek członek, korespondent PAU, PAN Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu AGH Zakład Gazownictwa Ziemnego prof. dr hab. inż. Andrzej Wichur Wydział Górnictwa i Geoinżynierii AGH Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki dr hab. inż. Adam Wysokowski, prof. UZ Kierownik Zakładu Dróg i Mostów Uniwersytet Zielonogórski Tadeusz C. Alberski, Ph.D., P.E. New York State Department of Transportation dr inż. Marek Cała Wydział Górnictwa i Geoinżynierii AGH Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki dr inż. Agata Zwierzchowska dr inż. Dariusz Zwierzchowski Katedra Wodociągów i Kanalizacji Politechnika Świętokrzyska Drodzy Czytelnicy! N ie można dzisiaj zbudować kawałka drogi, przerzucić kładki przez rzekę czy rozkopać odcinka ulicy, nie myśląc o ochronie środowiska. Ekologa, a właściwie sozologia (czyli nauka łącząca problematykę ochrony przyrody z racjonalnym użytkowaniem zasobów naturalnych) zdominowała niemal wszystkie obszary aktywności inwestycyjnej, szczególnie w przemyśle, budownictwie, transporcie. I choć nie brakuje malkontentów, którzy w przepisach ochrony środowiska dostrzegają jedynie uciążliwości, a ekologów najchętniej wysłaliby na bezludną wyspę, to należy przyznać, że dzięki nowemu podejściu do problematyki ochrony środowiska (często wymuszonemu przez dyrektywy Unii Europejskiej), wiele w Polsce zmienia się na lepsze. Nie tylko wdrażane są najnowsze techniki i technologie, ale zmianie ulega także sposób myślenia Polaków. Powoli, ale systematycznie do ludzi zaczyna docierać, że o przyrodę trzeba dbać, a np. segregacja odpadów czy troska o czystość wód nie jest niczyim widzimisię, ale oczywistą koniecznością. Ważna rola w uświadamianiu tych zagadnień przypada mediom. Z ulgą przyjąłem wiadomość o tym, że minister środowiska usiadł do stołu z ekologami, aby wspólnie przygotować listę obszarów chronionych Natura 2000. Co równie ważne, resort umówił się z ekologami, jaka będzie metoda tych prac. Oznaczałoby to zakończenie bezsensownego, ciągnącego się od kilku lat konfliktu rządu z organizacjami ekologicznymi. Prasa pisała, że minister z ekologami odblokują budowę polskich dróg i nie ma w tym stwierdzeniu przesady, bowiem od stworzenia przez stronę polską pełnej listy obszarów Natura 2000, a następnie jej zaakceptowania przez Komisję Europejską zależy budżet wielu projektów infrastrukturalnych, w tym również przygotowywanych na Euro 2012. Poza wyznaczeniem obszarów Natura 2000, Unia wymaga dla każdego projektu drogowego, który ubiega się o dotację, pozytywnej opinii o wpływie na środowisko. Inwestycje drogowe będą dwukrotnie przechodzić procedury środowiskowe najpierw potrzebny będzie raport oddziaływania na środowisko poszczególnych wariantów przebiegu dróg i autostrad, a później, jeszcze przed uzyskaniem pozwolenia na budowę, niezbędne będą oceny oddziaływania na środowisko technicznych warunków wykonania konkretnego wariantu czy projektu. W przypadku niedostosowania polskich przepisów UE grozi zamrożeniem pieniędzy na polskie drogi, a te budowane bez wymaganych ocen środowiskowych albo będą musiały być poprawiane, albo może nawet rozebrane. Na razie zagrożonych utratą dotacji jest zaledwie kilka procent inwestycji drogowych, chodzi jednak o te największe i najważniejsze, niezbędne na Euro 2012 (autostrada A1 z Torunia do Łodzi czy autostrada A4 ze Zgorzelca do Krzyżowej). Widać z tego, jak ścisłe zależności łączą projekty drogowe i zagadnienia ekologiczne, właśnie o nich przede wszystkim piszemy w tym numerze magazynu. Polecam Państwa uwadze zwłaszcza artykuł Euroeuforia minęła, czas na pracę, który jest rodzajem zwięzłego raportu o stanie przygotowań w zakresie infrastruktury drogowej, lotniczej i kolejowej do Euro 2012. Podobne zależności, o którym mówiłem wcześniej, występują również w sektorze wodno-kanalizacyjnym, a dobrze wpisuje się w tę tematykę artykuł o w stacjach termicznej utylizacji osadów ściekowych. Na inwestycje tego rodzaju decydują się kolejne miasta (Łódź, Kraków, Warszawa), uznając tę metodę za najskuteczniejszy i najkorzystniejszy z punktu widzenia ochrony środowiska i oszczędności energii sposób zagospodarowania pozostałości. W numerze nie zabraknie także materiałów ze świata, jak np. o chińskim cudzie techniki (jakże krytykowanym przez ekologów!) Tamie Trzech Przełomów, a także licznych interesujących tekstów o materiałach, urządzeniach i technikach, stosowanych w nowoczesnym budownictwie drogowym i wodno-kanalizacyjnym. Życzę miłej i pouczającej lektury. Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść reklam, artykułów sponsorowanych i ogłoszeń oraz zastrzega sobie prawo do skracania nadesłanych tekstów i opatrywania ich własnymi tytułami. Jakiekolwiek wykorzystywanie w całości lub we fragmencie materiałów zawartych w ogólnopolskim magazynie branżowym Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne bez zgody wydawcy jest zabronione. Dane osobowe adresatów, do których przesyłamy Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne podlegają ochronie i nie są udostępniane osobom trzecim. Mogą też być dowolnie zmieniane przez ich właścicieli i w każdym momencie wycofane z bazy danych. Copyright by Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, Kraków 2008 Nasi Partnerzy: Akademia Górniczo-Hutnicza Im. Stanisława Staszica Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu Politechnika Świętokrzyska Politechnika Śląska Wydział Górnictwa i Geologii Centrum Kształcenia Ustawicznego w Inżynierii Komunikacyjnej IKKU Sp. z o.o.
Świat NBI Znamy przyczyny zawalenia się mostu w Minneapolis dr hab. inż. Marek Łagoda, prof. Politechniki Lubelskiej W lecie 2007 r., a dokładniej podczas wieczornego szczytu komunikacyjnego 1 sierpnia, miała miejsce w stanie Minnesota katastrofa mostu, w wyniku której śmierć poniosło 13 osób, a ponad 100 zostało rannych. Podczas konferencji TRB (Transportation Research Board), odbywającej się 13 18 stycznia 2008 r. w Waszyngtonie, eksperci NTSB (National Transportation Safety Board) podali do wiadomości najbardziej prawdopodobną przyczynę katastrofy. Most w Minneapolis przez rzekę Mississippi znajdował się w ciągu drogi międzystanowej 35W i posiadał pomost z jezdnią ośmiopasmową. Według ekspertów najsłabszym ogniwem zawalonej konstrukcji były blachy węzłowe stalowego, kratownicowego ustroju nośnego. Most zbudowano w 1960 r. według projektu z tego samego roku i nie wszystkie szczegóły konstrukcyjne były właściwe, odpowiadające ogólnokrajowym przepisom amerykańskim. Zwłaszcza cienkie blachy węzłowe, łączące poszczególne elementy stalowe, charakteryzowały się niewystarczającą nośnością i już w latach 60. rezerwa bezpieczeństwa była niedostateczna. Przez dekady eksploatacji most poddawano odnowieniu i różnym przebudowom, w konsekwencji dokładając na przęsła nowe obciążenia stałe. Również podczas katastrofy na przęsłach mostu znajdowało się wiele ciężkiego sprzętu i materiałów, ponieważ prowadzono prace remontowe pomostu. Według opinii ekspertów w projektach remontów, odnów i przebudów nie przeprowadzano obliczeń sprawdzających dla blach węzłowych, ponieważ wykraczało to poza obowiązujące w podobnych przypadkach procedury. Eksperci NTSB oświadczyli, że podobnych usterek nie dostrzeżono w innych mostach. NTSB ma wprowadzić obowiązek przeprowadzania bardziej wnikliwych analiz obliczeniowych przy sporządzaniu projektów odnów i przebudów mostów. Kathleen Penney, główny inżynier Działu Transportu dla Dystryktu Columbia, poinformowała, że urzędnicy prowadzą szczegółowe analizy mostów przed ich odnawianiem lub przebudową oraz że nośność blach węzłowych należy do podstawowych elementów konstrukcyjnego projektu. Zdjęcia: AF 8 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Maj Czerwiec 2008
Świat NBI Największa hydroelektrownia świata Wielka Tama Trzech Przełomów na Jangcy dr hab. inż. Kazimierz Kłosek, prof. Politechniki Śląskiej Tam, gdzie Wschód spotyka się z Zachodem, przeszłość łączy się z przyszłością, a doraźna krzątanina z wiarą w wieczność leży Państwo Środka. Relatywnie krótki, aczkolwiek niezwykle burzliwy epizod związany z półwieczem komunizmu, nie zmienił w rzeczywistości ducha tej bajecznej i najstarszej istniejącej nieprzerwanie cywilizacji świata. Prości ludzie pielęgnują tam wciąż tysiącletnie tradycje, według których ziemia to mityczna smocza bestia, przyciśnięta garbami gór i spętana wstęgami wielkich rzek Jangcy i Huang He (Huang Ho). Naruszenie tej chwiejnej równowagi może sprowokować gniew bogów. Ludzie, niepomni tych ostrzeżeń i zakazów, podejmują jednak coraz to bardziej ryzykowne, wręcz szaleńcze wyzwania, zwłaszcza w sferze cywilizacji technicznej. Do bodaj największych należy zaliczyć zakończoną w ostatnich latach budowę imponującej rozmachem, najwyższej na świecie zapory wodnej, przegradzającej nurt rzeki Jangcy. Zachwyt miesza się tu nie tylko z boskimi przestrogami ludowych wierzeń, lecz również z ostrymi protestami świata nauki, polityki i ekologów, obawami inżynierów wielu specjalności, niezadowoleniem setek tysięcy wysiedlonych mieszkańców, bezpowrotną i niepowetowaną utratą licznych skarbów kultury. W tej ważnej kwestii, podobnie jak w wielu innych aspektach politycznych, Chiny pozostają hermetyczne. Restrykcyjna polityka Pekinu wciąż silnie wpływa na życie codzienne. Najbliższa przyszłość pokaże, czy i na ile te obawy były uzasadnione. Nad żółtą i niebieską wodą Mieszkańcy Państwa Środka nie wiedzą, o którą rzekę chodzi, gdy wymienia się nazwę Jangcy (Niebieska). Określenie to jest przypisywane pierwszym Europejczykom, którzy zetknęli się jedynie z jej dolnym biegiem. Sprawa staje się jasna dopiero wtedy, kiedy pada nazwa Chang Jiang (Długa Rzeka). Tama Gezhouba zlokalizowana 38 km poniżej Tamy Trzech Przełomów 10 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Maj Czerwiec 2008
Tama Trzech Przełomów Rys. 1. Trzy Przełomy Jangcy 190 km odcinek od Chongqing do Wielkiej Tamy w rejonie Yichang i mniejszej w Gezhou Ba. W środkowej części góruje przełom Qutang Xia (Qutang Gorge) Nieco łatwiej o skojarzenia w przypadku Żółtej Rzeki (Huang He) z uwagi na intensywny kolor jej zabarwionych lessami wód. Obie główne rzeki Chin płynące ze wschodu na zachód wyznaczają przestrzeń, na której rodziła się cywilizacja Państwa Środka. Dotąd za kolebkę chińskiej cywilizacji uznawano północną dolinę kapryśnej Huang He. Najnowsze badanie dowodzą jednak, że południowa dolina Chang Jiang była siedliskiem starszych cywilizacji, m.in. Ba i Chu. Jangcy (Chang Jiang) to najdłuższa rzeka Chin i całego kontynentu azjatyckiego, zarazem jedna z najdłuższych rzek na świecie 1. Jej długość to 5520 km, razem z tybetańskim dorzeczem liczy jednak 6380 km, a powierzchnia dorzecza to 1807 tys. km 2. W swym górnym biegu zwana jest także Jinsha Jiang i bierze swój początek w górach Tangla, co odkryto dopiero w 1976 r. Na obszarze Wyżyny Tybetańskiej 2, gdzie znajduje się jej obszar źródłowy, nosi kilka lokalnych nazw. W środkowym biegu przepływa przez obszar Kotliny Syczuańskiej, następnie przez malownicze wąwozy Trzech Przełomów, skąd wypływa 1 Trzecia co do długości po Amazonce i Nilu. 2 Z Wyżyny Tybetańskiej wypływają niemal wszystkie wielkie rzeki południowo-wschodniej Azji, tj. Mekong, Indus i Brahmaputra. na Nizinę Chińską. Uchodzi do Morza Wschodniochińskiego, na północ od Shanghaju, tworząc deltę. Koryto Jangcy u ujścia sięga 10 km szerokości. Na obszarach przyległych do głównego nurtu oraz w dorzeczu Jangcy mieszka 40% mieszkańców Chin (ok. 600 mln), tam też zbiera się 3/4 krajowej produkcji ryżu, podstawowego produktu kuchni azjatyckiej. Jangcy, z uwagi na otaczające ją liczne i trudno dostępne obszary górskie, to wielowiekowy i wciąż największy śródlądowy szlak transportowy. Jej główne dopływy to: Min Jiang, Hah Shui (lewe) oraz Xiang Jiang, Gan Jiang (prawe). Główne miasta nad Jangcy to: Dukon, Chongqing, Wuhan, Nankin, a w delcie najludniejsze miasto chińskie Szanghaj. Rzeka jest żeglowna na długości ok. 2800 km. W swym dolnym biegu przed wiekami została połączona Wielkim Kanałem z Huang He na północy. Piękno i legendę Jangcy opiewali przez wieki najwięksi chińscy poeci, a przeklinali wioślarze i nadbrzeżni mieszkańcy, nękani gigantycznymi i siejącymi grozę powodziami, które zdarzają się tam co ok. 50 lat. Największą powódź odnotowały kroniki w 2297 r. p.n.e., gdy obie wielkie rzeki Niebieska i Żółta wylały równocześnie, zatapiając całą Nizinę Chińską i grzebiąc niemal połowę żyjącej tam wówczas populacji. Maj Czerwiec 2008 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 11
Rys. 2. Spektakularny przełom Qutang Xia z siedzibą Białego Cesarza Baidi Cheng. Na tym odcinku trudno nazwać Jangcy niebieską rzeką Rys. 3. Piękny Wu Xia (Przełom Czarownic) Rys. 4. Xiling Xia najbardziej niebezpieczny odcinek przełomu (66 km) swe domostwa, nie zapominając jednak o tysiącletnich symbolach szczęścia, jak np. drzewo przedstawione na rysunku 6. Zostało ono przeniesione z terenów już zatopionych wraz z bryłą korzeniową i osadzone w specjalnej formie, ukształtowanej w zrekonstruowanych murach świątyni. Przetrwało przeprowadzkę, co niewątpliwie zostało uznane za dobry znak przez wszystkich mieszkańców nowej wiekowej osady. Dotknięcie drzewa według wierzeń zapewnia szczęście każdemu przybyszowi. Nikt nie odmawia. Rys. 5. Krajobraz dolnego biegu jednego z dopływów Jangcy Ostatnia wielka powódź nawiedziła ten rejon w 1931 r., zabierając ok. 3 mln istnień ludzkich. Groza Jangcy nie jest w stanie odstraszyć i zniechęcić miłośników jej niepowtarzalnego, majestatycznego piękna. Najsłynniejszym i najpiękniejszym jest ponad 190-kilometrowy odcinek rzeki od miasta Chongqing do Yichang, zwany Trzema Przełomami. Woda wyżłobiła w górach Wushan wąwozy: Qutang Xia, Wu Xia i Xiling Xia. Wysokość klifów miejscami dochodzi do 900 m. U wrót Trzech Przełomów leży Miasto Białego Cesarza Baidi Cheng (rys. 2). To tu, jak głosi legenda, władca wschodniej dynastii Han (25 p.n.e. 220 n.e.) ujrzał kłęby białego dymu w kształcie smoka, wypływające z pałacowej studni, co uznał za pomyślny znak i obwołał się Białym Cesarzem. Z cesarskiej siedziby rozpościera się bodaj najwspanialszy, spektakularny widok na Qutang Xia, którego pionowe ściany mają po ok. 100 m. Najgroźniejszy odcinek przełomu Xiling Xia, zwany Wrotami Piekieł, będący skupiskiem 24 mielizn, skał i wirów, zebrał najwięcej ofiar. Co 10. łódź została tam poważnie uszkodzona, a co 20. zatonęła. Wielu przemierzało ten odcinek po wykutych w skale wąskich ścieżkach oraz drewnianych bądź bambusowych mostach i przewieszonych nad przepaścią kładkach. Nieco poniżej, otoczone 12 szczytami wznosi się Wu Xia (Przełom Czarownic) i trochę dalej miasto Zigui, gdzie żył słynny poeta Qu Yuan (330 278 p.n.e.), który utopił się w nurtach Jangcy na znak protestu przeciw niegodziwościom dworu cesarskiego. To na jego cześć do dziś w Chinach obchodzi się corocznie huczne Święto Smoczych Łodzi. Znaczna część tej, jak i wielu innych miejscowości położonych bezpośrednio nad brzegiem rzeki, została zatopiona już w 2003 r. Mieszkańcy przenoszeni na wyżej położone brzegi zostawiali 12 Rys. 6. Tysiącletnie drzewo szczęścia, które ocalili mieszkańcy zatopionego miasta Huang He jest drugą pod względem długości rzeką Chin i trzecią na kontynencie azjatyckim. Jej długość wynosi 4845 km, a powierzchnia dorzecza 752 tys. km 2. Wypływa w górach Bayan Har Shan, przepływa przez Wyżynę Tybetańską, Wyżynę Lessową i Nizinę Chińską, uchodząc szeroką deltą do Morza Żółtego. Huang He charakteryzuje się dużą zmiennością stanów wód i zamuleniem koryta, co powoduje znaczne obniżenie jej przydatności jako szlaku komunikacyjnego. Rzeka odprowadza do morza ok. 1,4 mld t osadów rocznie, wypłukiwanych głównie na obszarze Wyżyny Lessowej. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Maj Czerwiec 2008
Rys. 7. Stary kamienny most łukowy na drodze wzdłuż Jangcy dla podróżnych chcących ominąć niebezpieczeństwa Trzech Przełomów Delta Huang He przyrasta w tempie kilkuset metrów rocznie. W dolnym biegu często zmienia swe koryto. W ciągu ostatnich 4000 lat ujście Huang He meandrowało wzdłuż 900 km odcinka wybrzeża. Wykorzystywana do nawadniania pól uprawnych Huang He była przyczyną wielu katastrofalnych w skutkach powodzi. Próby ujarzmienia Żółtej Rzeki są niemal tak długie, jak historia Chin. W obecnym stanie nie zapewnia już wystarczającej ilości wody do nawadniania pól, nie jest też przydatna dla celów energetycznych. Tu niewiele się zmieniło od stuleci, a wciąż nękająca kataklizmami rzeka najczęściej bywa nazywana Smutkiem Chin. Wielki Kanał Chiny od tysiącleci zadziwiały podróżników gigantycznymi przedsięwzięciami. Poczynając od wielowiekowej budowy Wielkiego Muru, Wielkiego Kanału aż do nowo otwartej, najwyżej położonej na świecie kolei na trasie Pekin Lhasa, czy też najszybszej obecnie naziemnej kolei magnetycznej Maglev w Szanghaju. Sława i widowiskowość Wielkiego Muru nie mogą jednak przyćmić geniuszu budowniczych Wielkiego Kanału. Jest to najstarszy i wciąż najdłuższy na świecie kanał o długości 1795 km. Niektóre jego fragmenty liczą niemal 2500 lat. Było to przedsięwzięcie zakrojone na większą skalę aniżeli budowa Wielkiego Chińskiego Muru (ok. 10 000 km). Zgodnie z chińską tradycją większość prac była wykonywana przez robotników przymusowych, których liczba okresami dochodziła do 5,5 mln ludzi obu płci w wieku 15 54 lat. Połowa z nich, jak podają źródła historyczne, ginęła i była zastępowana nowymi niewolnikami. Główną ideą budowy kanału, oprócz prób ujarzmienia Żółtej Rzeki, było przeświadczenie o niezbędności trwałego połączenia chińskiego spichlerza na południu z siedzibami cesarskimi na północy. Dodatkowym, a zarazem najistotniejszym argumentem, był fakt pozyskiwania większości dochodów przez zbiurokratyzowane cesarstwo ze sprzedaży ryżu. Spław towarów wodą był kilkadziesiąt razy (ok. 50 razy) wydajniejszy od lądowego. Istotne było tu również militarne znaczenie kanału. Budowę rozpoczęto w V w. p.n.e., w epoce Dynastii Wschodniej Zhou. Prace kontynuowano w czasach Qin i Sui, a na przełomie Rys. 8. Ostatni etap przegradzania nurtu Jangcy Maj Czerwiec 2008 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 13
VI i VII w. za cesarza Yangdi, łącząc ówczesną stolicę Luoyang z żyzną deltą Jangcy. Uruchomienie tak długiego odcinka kanału (1000 km) miało strategiczne znaczenie w utrzymaniu kontroli nad krajem, umożliwiając szybkie przemieszczanie wojska z północy na południe i w kierunku odwrotnym. Nieudane najazdy na ziemie koreańskie, jak i ogromne niezadowolenie związane z obciążeniami cesarskiej kasy stały się przyczyną rewolty i śmierci największego z budowniczych kanału. Następcy Yangdi z dynastii Tang (617 907) prace kontynuowali, doprowadzając kanał do Chang an (dzisiejszy Xi an). Ostatnim wielkim zrywem była rozbudowa kanału za panowania Mongołów, gdy stolicą został Pekin. Nowy odcinek o długości 80 km do Pekinu wymagał budowy 20 śluz. Ostateczną długość 1795 km Wielki Kanał uzyskał w 1327 r. Posłużył on wówczas jako główny szlak dostawy materiałów do budowy pałaców cesarskich. Po wybudowaniu dalszych zbiorników retencyjnych i śluz w najwyższym punkcie trasy doszło w 1411 r. do połączenia największych rzek Chin, tj. Jangcy z Huang He oraz mniejszymi rzekami Trasa Kanału, co jest niezwykle frapujące, przebiega niemal równolegle do wybrzeża morskiego, w relatywnie niewielkiej odległości od niego. Mimo znajomości kompasu i rozwiniętych technik stoczniowych Chiny aż do czasów dynastii Quing (1644 1911) nie posiadały żadnych osiągnięć w handlu morskim. Całość żeglugi do 1949 r. miała charakter śródlądowy i odbywała się z wykorzystaniem dżonek i małych łodzi żaglowych. Wielki Kanał był niewątpliwie jednym z cudów starożytnej techniki. Obok Wielkiego Chińskiego Muru stał się wymiernym symbolem potęgi Chin i niespotykanej determinacji wielu kolejnych dynastii, które nigdy nie kwestionowały celowości jego budowy. Tylko w tych warunkach na przestrzeni wielu wieków mógł powstać mur, który oddzielał Państwo Środka od świata i kanał, który je ze światem łączył. Tama Trzech Przełomów Na nieujarzmionej dotąd rzece wybudowano w ostatnich latach liczne hydroelektrownie, wykorzystywane do nawadniania, a ostatnio głównie do produkcji energii elektrycznej, niezwykle potrzebnej chińskiej gospodarce. Od 1993 r. trwała budowa największej na świecie hydroelektrowni, Tamy Trzech Przełomów w Sanduoping, 26 km od Yichang, w prowincji Hubei. Budowę już ukończono, trwa piętrzenie wody do poziomu +175 m, co wyznaczają liczne punkty rozmieszczone wzdłuż brzegów (rys. 9). Proces ten ma się zakończyć do grudnia 2008 r. Wówczas tama utworzy zbiornik o powierzchni ok. 1 mln m 2 i objętości 451 x 10 9 m 3. Nowa tama jest drugą z kolei budowlą tego typu na rzece. Oddalona o ok. 38 km od pierwszej (Gezhouba w prowincji Hebei) i wzniesiona w centralnej części trzeciego przełomu Xinling, jest obecnie największą elektrownią wodną na świecie. Budowa zapory pochłonęła ok. 160 miast, z których przesiedlono ok. 1,2 mln ludzi. Woda unicestwiła liczne zabytki prastarej kultury, cuda przyrody 3, zginęły dziesiątki gatunków fauny i flory. Protesty pozostały bez echa w 2003 r. ruszyły pierwsze turbiny największej na świecie budowli hydrotechnicznej. Projekt tamy narodził się prawie 70 lat temu i długo dojrzewał, postrzegany przez lata jako mało realistyczny. Dopiero 3 kwietnia 1992 r. oficjalnie zatwierdzono plany budowy wielkiej tamy Trzech Przełomów. Budowę podzielono na trzy etapy: lata 1993 1997 okres przygotowań, wznoszenie pierwszych konstrukcji, czasowe zamknięcie głównego nurtu rzeki rysunek 10 (średnia głębokość w nurcie głównym ok. 15 m, wysokość wody w rzece, tj. 55 60 m n.p.m.); lata 1998 2003 okres budowy fundamentów zapory, konstrukcji piętrzącej, hal generatorów i śluz, uruchomienie pierwszych turbin generatorów; lata 2004 2008/9 okres zakończenia projektu, ostateczne zalanie terenów położonych powyżej tamy (do maksymalnej wysokości 175 m), rysunek 9. 14 3 W tym unikatowe liczne atrakcje Trzech Przełomów Jangcy. Rys. 9. Poziom 175 m, jaki osiągnie woda pod koniec 2008 r. (fot. listopad 2007) Konstrukcja zapory składa się z tamy głównej, dwóch skupisk generatorów (w sumie 26) oraz dwóch śluz przeznaczonych dla statków o różnej wyporności. Całość obiektu ilustruje makieta pokazana na rysunkach 10 i 11. Długość tamy liczonej na wysokości korony wynosi 2309,47 m. Jej wysokość sięga 185 m, a najwyższy dopuszczalny poziom wody w zbiorniku to 175 m. Sekcja przelewu spływowego ma 483 m długości z 23 dennymi otworami wylotowymi i 22 powierzchniowymi wrotami śluzowymi. Tama może przepuścić 102,5 tys. m 3 wody na sekundę, co stanowi gwarancję bezpieczeństwa nawet w razie największej powodzi. Stacja energetyczna składa się z dwóch obiektów usytuowanych po obu brzegach rzeki i jest wyposażona w generatory produkcji francuskiej. Jeden z obiektów, położony na lewym brzegu, mieści 14 turbin generatorów, a drugi 12. Każdy z nich posiada moc 700 MW, co daje w ogółem 18 200 MW, czyli do 84,68 TW energii rocznie. Energia jest przesyłana 15 liniami transmisji 500 kv do Chin centralnych. Wydajność 26 turbin generatorów 700 MW jest uważana za odpowiednik 18 elektrowni nuklearnych lub elektrowni konwencjonalnych spalających 40 mln t węgla. Praca hydroelektrowni odbywa się w warunkach ciągłej żeglugi, której roczne natężenie wynosi 50 mln t towarów w jednym kierunku. Pokonanie zapory umożliwiają dwie konstrukcje: pięciostopniowa śluza 4 o wymiarach pojedynczej komory 280 x 34 x 5 m oraz tzw. winda dla mniejszych statków (do 3 tys. t). Poprzez śluzy mogą się poruszać statki o wyporności do 10 tys. t. Dwa korytarze umożliwiają wpływanie i wypływanie jednostek rzecznych do i ze zbiornika, co ilustrują rysunki 10 15. Rys. 10. Makieta Tamy Trzech Przełomów 4 Do tej pory na świecie powstawały śluzy o maksymalnie czterech stopniach, jednak ze względu na znaczną różnicę pomiędzy poziomem wody w zbiorniku oraz w dolnej strefie zapory dodano jeszcze jeden, piąty stopień. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Maj Czerwiec 2008
Rys. 11. Makieta tamy (po lewej) i pięciostopniowej śluzy dla statków (po prawej) z windą dla mniejszych jednostek pływających i wydzielonym kanałem (część środkowa) Rys. 12. Krajobraz z punktu widokowego na wiecznie zamgloną Tamę Trzech Przełomów. Na pierwszym planie pomnik z granitowego bloku wydobytego ze skalistego podłoża zapory Rys. 14. Budowa pięciostopniowej śluzy na Tamie Trzech Przełomów Rys. 13. Pomnik historii powstania i budowy tamy Podsumowanie Wielki Kanał starożytna wodna autostrada Chin stanowiła jeden z cudów ówczesnej inżynierii. Łączył on poszczególne prowincje, wpływał bardzo korzystnie na konsolidację ówczesnej gospodarki i handlu, umożliwiał kontrolę i panowanie nad Państwem Środka. Budowa Tamy Trzech Przełomów na rzece Jangcy pod względem technicznym dorównuje tamtym wielkim osiągnięciom. Tak jak dzieli ona nurt Jangcy, tak i podzieliła świat naukowy, głównie zaś ekologów, wątpiących w celowość budowy tamy z uwagi na koszty oraz zagrożenie dla środowiska, bezpowrotną utratę licznych dóbr kultury itp. Zakończenie tej ogromnej inwestycji zbiega się z próbami oswojenia świata z pomysłem władz Yunnanu budowy kolejnej tamy, grodzącej Wąwóz Skaczącego Tygrysa w zachodnich Chinach, u źródeł Jangcy. Jest to w opinii wielu autorytetów jeden z największych i najpiękniejszych przełomów świata, z różnicami wysokości lustra wody i przyległych szczytów dochodzącymi do 4000 m. Unikalna kultura ludów Bai, Lisu i Naxi wraz z ich wiekową historią została poważnie zagrożona. W wyniku protestów władze wstrzymały ten projekt, lecz od niego nie odstąpiły. Rys. 15. Zabudowa generatorów turbin na Tamie Trzech Przełomów Zdjęcia: Archiwum autora Maj Czerwiec 2008 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 15
Świat NBI Technologia odwróconej osmozy standardowa technika uzdatniania wody w dużych instalacjach Uzdatnianie wody morskiej sposobem na niedobory wody Anna Siedlecka Jesteśmy dumni, że możemy uczestniczyć w takim przedsięwzięciu, jak zakłady Hamma Seawater Desalination Plant. Współpraca z Algierian Energy Company oraz rządem Algierii jest doskonałym przykładem partnerstwa publiczno-prywatnego. Działanie w skali globalnej, różnorodne możliwości finansowania oraz szeroka gama sprzętu, materiałów chemicznych i usług pozwalają GE przyczynić się do rozwiązania stale rosnących problemów z dostępem do wody na całym świecie. Oczekujemy, że w 2008 r. odnotujemy 80-procentowy wzrost liczby dużych projektów, takich jak zakłady Hamma. Z dużym optymizmem patrzymy w przyszłość i cieszymy się z tego, że możemy zaoferować naszym klientom na całym świecie tanie, wydajne i skuteczne rozwiązania w zakresie uzdatniania wody. 16 Jeff Garwood, prezes i dyrektor generalny GE Water & Process Technologies Diagram prezentuje w uproszczony sposób proces odsalania wody morskiej W ciągu ostatnich 10 lat w Algierii nastąpiły gwałtowne zmiany demograficzne duża liczba mieszkańców wsi przeniosła się do miast. Mieszkańcy obszarów miejskich stanowią obecnie ok. 60% ludności kraju, co stawia wysokie wymagania w zakresie infrastruktury i zapewnienia dostępu do wody. W Algierze, stolicy kraju, za sprawą rosnącego zapotrzebowania, suszy oraz nieszczelnego systemu wodociągowego, mieszkańcy muszą często radzić sobie z racjonowaniem wody; zdarza się, że mają do niej bardzo ograniczony dostęp, nawet raz na trzy dni. Rząd Algierii dokonał znaczących inwestycji w nowe tamy i inne systemy w celu poprawy warunków przechwytywania wody deszczowej, ale susza trwa już od wielu lat, a wzniesione tamy nie spowodowały znaczącego wzrostu krajowych zasobów wody. Również w Algierze rozpoczął się szeroko zakrojony remont systemu wodociągowego, który ograniczył straty wody z 40 do 25%. Mimo modernizacji, miasto nadal cierpi na dotkliwy niedobór wody. Rozwiązanie Aby złagodzić niedobór wody, Algieria potrzebowała długoterminowego, bezpiecznego dla środowiska jej źródła, które mogłoby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na wodę w mieście. Biorąc pod uwagę fakt, że kraj nie dysponuje wieloma powierzchniowymi i gruntowymi źródłami wody, jedynym obfitym jej zapasem jest Morze Śródziemne. Technologia odsalania umożliwia wykorzystanie morza jako niemalże niewyczerpalnego źródła wody, które można zamienić na świeżą wodę pitną, a sam proces jest niezawodny i stosunkowo tani. Podczas przetargu, w którym wzięły udział wiodące międzynarodowe firmy zajmujące się odsalaniem, wybrano Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Maj Czerwiec 2008
spółkę Hamma Water Desalination SpA, firmę zarządzaną przez GE Water & Process Technologies (w skrócie GE). Firma ta otrzymała zlecenie na projekt, budowę i eksploatację zakładów odsalania wody morskiej Hamma Seawater Desalination Plant (SWDP). Wydajność zakładu to 200 tys. m 3 wody dziennie, wytworzonej poprzez wykorzystanie procesu odwróconej osmozy, dzięki któremu możliwe stanie się znaczące ograniczenie problemu niedoboru wody w Algierze. Inwestycja ta, ukończona w terminie i zgodnie z założonym budżetem w 24 miesiące, wykorzystuje technologię membranową oraz proces odwrotnej osmozy, dzięki czemu 2 mln mieszkańców Algieru otrzyma niezawodne źródło świeżej wody, na które susza nie ma żadnego wpływu. Wyniki W zakładach Hamma Water Desalination (HWD) działa instalacja do odsalania, wykorzystująca proces odwróconej osmozy, sfinansowana poprzez zaangażowanie kapitału publicznego i prywatnego. Specjalnie utworzona firma, Hamma Water Desalination, SpA, jest w 70% finansowana z funduszy firmy GE, a w 30% z funduszy państwowej spółki Algerian Energy Company. Firma Overseas Private Investment Company, która wspiera amerykańskie przedsiębiorstwa w inwestowaniu na nowych i wschodzących rynkach zagranicznych, zainwestowała w ten projekt sumę w wysokości 200 mln USD. Projekty prywatne lub publiczno-prywatne coraz częściej zastępują tradycyjne metody finansowania rządowego dużych inwestycji wodnych. Ta strategia tworzy nowe możliwości budowy i obsługi tak potrzebnych obecnie projektów z zakresu gospodarki wodnej. W przypadku zakładów Hamma Seawater Desalination Plant, GE wniosła do projektu własne propo- Maj Czerwiec 2008 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 17
Problem niedoboru wody na świecie fakty Powierzchnia ziemi w 70% pokryta jest wodą, ale do spożycia dostępny jest mniej niż 1% światowych zasobów słodkiej wody, przy czym nie zawsze znajduje się ona tam, gdzie jest najbardziej potrzebna. Niedobór wody już dziś należy do najpoważniejszych globalnych problemów, a w ciągu następnych 20 lat przewiduje się, że wodny kryzys będzie się jeszcze pogłębiał. Według przygotowanego przez ONZ raportu o stanie gospodarki wodnej 2006 UN World Water Development Report, w wielu częściach świata topnieją zasoby wody, a jej jakość pogarsza się, natomiast zapotrzebowanie rośniej szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Ponad 1,1 mld ludzi pozbawionych jest dostępu do wody lub cierpi na znaczy niedobór czystej, nadającej się do użytku wody. 40% światowej ludności zamieszkuje obecnie na obszarach, na których występują średnie i wysokie niedobory wody. Szacuje się, że w 2025 r. ok. 2/3 światowej ludności, czyli 5,5 mld ludzi, zamieszkiwać będzie tereny obarczone tym samym problemem. Każdego dnia 6 tys. ludzi umiera na choroby związane z niedoborem lub brakiem wody, większość ofiar to dzieci. zycje finansowania i realizacji projektu oraz rozwiązanie w zakresie dostarczania wody pitnej, które realizowane jest pod klucz i w którym wykorzystano najlepsze dostępne technologie, metody obsługi, konserwacji i finansowania. Zakłady Hamma zostały zbudowane na terenach nieużytków poprzemysłowych, na wschód od portu w Algierze. Chociaż na jakość wody w tej części zatoki może wpływać ruch statków i działalność portowa, miejsce to jest idealne ze względu na bliskość sieci wodociągowej i energetycznej miasta, jak również dróg transportowych. GE odpowiada za bieżące funkcjonowanie i konserwację instalacji. Zakłady czerpać będą wodę morską bezpośrednio z morza za pomocą dwóch 550-metrowych rur wlotowych. Następnie woda przenoszona jest do systemu wstępnej obróbki zawierającego płytkowy system czyszczący, gdzie do wody dodawane są koagulatory, dzięki którym usunąć z niej można zawiesiny oraz ułatwić jej obróbkę. Na stan wody morskiej wpływają rozmaite czynniki: dynamika sezonowa, zakwit oraz zmętnienie spowodowane działalnością portu. Po zakończeniu procesu kłaczkowania i sedymentacji wody przechodzi ona przez podwójny filtr i trafia do zbiornika. Stamtąd woda jest przepompowywana przez wkłady filtrujące o grubości 5 μm, a następnie przepuszczana poprzez dziewięć układów membran odwróconej osmozy z pojedynczym przejściem. Ostatnia faza, zanim woda będzie mogła trafić do miejskiego systemu wodociągowego, to powtórna mineralizacja oraz dezynfekcja. Proces ten uwzględnia potencjalne różnice jakości wody. Ponadto zaawansowany proces obróbki membranowej jest znacznie lepszy pod względem technicznym oraz ekonomicznym od cieplnych metod odsalania, oferując zmniejszone zużycie energii oraz niższe wymagania chemiczne. Uzyskana woda spełnia następujące parametry: stałe związki rozpuszczone mniej niż 500 mg/l, zasadowość do 65 ppm, całkowita twardość 50 65 ppm oraz ph wynoszące 8 8,5. Technologia odwróconej osmozy, niegdyś stosowana na niewielką skalę w specjalistycznych instalacjach, zyskuje dziś na popularności jako standardowa technika uzdatniania wody w dużych instalacjach. Koszt produkcji wody za pomocą membran wykorzystujących proces odwróconej osmozy spadł w ciągu ostatnich 20 lat o ponad 80%, dzięki czemu odsalanie wody morskiej stało się rozwiązaniem atrakcyjnym finansowo dla takich krajów, jak Algieria, które muszą radzić sobie ze zwiększającymi się niedoborami wody spowodowanymi rosnącą liczbą ludnością, rozwijającą się gospodarką oraz zmianami klimatycznymi. Współpraca oraz zdjęcia: Mmd Corporate, Public Affairs & Public Relations Consultants 18 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Maj Czerwiec 2008
NBI Inwestycje Złoże fluidalne Pyrofluid kompleksowe rozwiązanie problemu przeróbki osadów Utylizacja osadów ściekowych Anna Biedrzycka Miarą nowoczesności zakładów oczyszczania ścieków jest sposób postępowania z pozostałością poprocesową, czyli osadem ściekowym. Do najbardziej zaawansowanych technicznie metod utylizacji osadów należy ich termiczne przetwarzanie z odzyskiem energii. Kolejne miasta w Polsce decydują się na budowę instalacji do termicznej utylizacji osadów, wkrótce budowa takiej stacji rozpocznie się w oczyszczalni ścieków Płaszów w Krakowie. Osady kumulują w sobie organizmy i substancje zawarte w ściekach. Dotyczy to zwłaszcza pasożytów i pierwiastków chemicznych. Przez lata powszechnie stosowaną metodą w zakresie gospodarki osadowej było ich składowanie. Obecnie ta metoda nie może być już stosowana, ponieważ Unia Europejska stopniowo lecz konsekwentnie zaostrza wymogi w dziedzinie ochrony środowiska. Znajduje to wyraz w dyrektywach, które są implementowane do prawa krajów członkowskich. Polskie oczyszczalnie ścieków stoją więc przed problemem utylizacji lub rekultywacji mas osadów nagromadzonych na przestrzeni lat oraz wdrożenia procesów przetwarzania osadów powstających na bieżąco. Metodą powszechnie stosowaną od wielu lat jest fermentacja osadów ściekowych i późniejsze ich odwadnianie na prasach filtracyjnych. Wprawdzie w ten sposób uzyskuje się redukcję masy osadów, ale nie powoduje się ich przekształcenia lub likwidacji. Metoda, po którą najchętniej sięgają dziś inwestorzy i spółki wodociągowe, jest termiczna utylizacja osadów z odzyskiem energii. Jest ona uznawana za najskuteczniejszą i najkorzystniejszą z punktu widzenia ochrony środowiska i oszczędności energii. Budowa STUO w Krakowie 22 grudnia 2006 r. Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Krakowie (MPWiK SA) ogłosiło przetarg na zaprojektowanie i wykonanie kompletnej Stacji Termicznej Utylizacji Osadów (STUO), pochodzących z Oczyszczalni Ścieków Płaszów II oraz Oczyszczalni Ścieków Kujawy w Krakowie, a także mniejszych obiektów. Instalacja termicznej utylizacji osadów w złożu fluidalnym będzie się składać z linii technologicznej, obejmującej m.in.: system magazynowania i transportu, węzeł podsuszania osadów, węzeł termicznej utylizacji, system odzysku ciepła, system oczyszczania gazów odlotowych, system monitoringu procesu i gazów odlotowych, system sterowania, węzeł zestalania odpadów. Zestalone odpady z oczyszczania gazów odlotowych nie będą mieć negatywnego wpływu na środowisko naturalne. Stacja będzie spełniać przepisy ochrony Schemat działania instalacji składającej się z reaktora Pyrofluid, archiwum Veolia Water Systems Sp. z o.o. 20 środowiska, szczególnie Prawa ochrony środowiska oraz Ustawy o odpadach, Rozporządzenia Ministra Środowiska w sprawie standardów emisyjnych z instalacji oraz Rozporządzenia Ministra Gospodarki w sprawie prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów. Zastosowana metoda utylizacji będzie spełniała wymogi najlepszych dostępnych technik (ang. Best Available Techniques, BAT). Docelowa wydajność STUO osiągnie 64 Mg suchej masy na dobę osadów. Instalacja będzie pracować w ruchu ciągłym 24 godziny na dobę (minimum 7500 godzin w roku). Inwestycja jest finansowana z Funduszu Spójności, którego beneficjentem jest Gmina Miejska Kraków, kredytu z EBOR, zaciągniętego przez MPWiK SA oraz środków własnych tego przedsiębiorstwa. 19 lipca 2007 r. przetarg rozstrzygnięto, uznając za najkorzystniejszą ofertę konsorcjum Veolia Water Systems Sp. z o.o. z Krakowa (lider) i OTV SA z Francji. Veolia Water Systems odpowiadając na wymagania zamawiającego zaproponowała w swojej ofercie wykonanie instalacji składającej się z reaktora Pyrofluid typu R56. MPWiK SA w Krakowie 6 września 2007 r. podpisało kontrakt z wykonawcą. Veolia Water Systems Sp z o.o. i OTV SA Francja wchodzą w skład francuskiej grupy Veolia Environnement (VE), jednej z największych na świecie firm świadczących usługi na rzecz ochrony środowiska. Działalność VE obejmuje takie branże, jak: woda, odpady, gospodarka energetyczna oraz transport. VE istnieje od 150 lat i działa w 65 krajach, w Polsce od lat 90. XX w. Zatrudnia ponad 250 tys. osób, jej roczne obroty przekraczają 25 mld euro. Jest notowana na giełdach w Paryżu i Nowym Jorku. Krakowska firma Veolia Water Systems Sp. z o.o. należy do Veolia Water Solutions & Technologies (VWS), będącej działem technologicznym Veolia Water, skupiającej firmy inżynieryjne specjalizujące się w procesach oczyszczania ścieków, uzdatniania wód i przeróbki osadów ściekowych. Veolia Water Systems Sp. z o.o. jest biurem partnerskim OTV SA. Kontrakt jest realizowany w oparciu o żółty FIDIC, czyli na zasadzie projektuj i buduj. Wartość kontraktu netto wynosi 21 863 612,00 euro. Termiczne przekształcanie osadów ściekowych w technologii Pyrofluid Proces termicznej utylizacji osadów ściekowych w złożu fluidalnym przedstawiono poniżej na bazie prezentacji Małgorzaty Chodur, dyrektor sprzedaży Veolia Water Systems Sp. z o.o. Zastosowanie procesu fluidalnego wymaga spełnienia pewnych warunków brzegowych. Do procesu utylizacji na złożu fluidalnym powinien być podawany osad odwodniony w takim stopniu, aby zapewnić autotermiczne prowadzenie procesu. Zawartość suchej masy jest oczywiście różna dla różnych osadów i zależy m.in. od zawartości materii organicznej. Dla biologicznego osadu nadmiernego z komunalnej oczyszczalni ścieków proces autotermiczny można już uzyskać podając osad o zawartości ok. 30% suchej masy. Optymalnym rozwiązaniem, także z punktu widzenia zaleceń BAT, jest podsuszanie (suszenie częściowe) osadu za pomocą ciepła odzyskanego z procesu przed podaniem go do reaktora. Proces termicznej utylizacji osadu Pyrofluid oparty jest na utrzymywaniu materiału inertnego, np. piasku, w stanie zawieszenia w reaktorze termicznym. Zawieszone złoże działa jak wrząca ciecz rozpostarta na poziomej płaszczyźnie. Takie warunki zapewniają dobry obieg powietrza w procesie, wymieszanie złoża i optymalny kontakt pomiędzy utylizowanym medium i powie- Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne Maj Czerwiec 2008
trzem. Warunki te są idealne do termicznego przekształcania osadów ściekowych. Reaktor Pyrofluid składa się z następujących głównych elementów: komory powietrznej z dnem dyszowym do sprężania powietrza i rozprowadzania go równomiernie w złożu; złoża piaskowego fluidyzujacego, w którym zachodzi proces termicznej utylizacji; kopuły ewakuacyjnej z przewodem odprowadzającym gazy odlotowe. Z reaktorem współpracuje dmuchawa fluidyzacyjna, wdmuchująca rozgrzane powietrze do komory powietrznej. Paliwo podawane jest w czasie rozruchu oraz w przypadku spadku temperatury procesu. Gazy odlotowe zawierające popioły z procesu utylizacji zbierane są w górnej części reaktora i kierowane do wymienników ciepła. Wymienniki służą do wstępnego podgrzewania powietrza kierowanego do reaktora, schładzania gazów odlotowych przed ich oczyszczaniem oraz odbioru ciepła nadmiarowego w celu dalszego wykorzystania, zazwyczaj do podsuszania osadu podawanego do reaktora. Schłodzone w wymienniku ciepła gazy odlotowe poddawane są procesowi oczyszczania metodą mokrą lub suchą. Metoda mokra nie jest zalecana ze względu na straty energii (konieczność ponownego podgrzewania gazów odlotowych przed skierowaniem do komina) oraz za względu na charakter wytwarzanych odpadów. Metoda suchego oczyszczania gazów odlotowych polega na przeprowadzeniu gazów kolejno przez rozdzielacz elektrostatyczny lub cyklon do wydzielenia popiołu i metali ciężkich w formie pyłów oraz filtr workowy do usuwania kwaśnych gazów i pozostałości metali. Oczyszczone gazy odlotowe poprzez wentylator odciągowy kierowane są do emitora. Efektywność usuwania pyłu w rozdzielaczu elektrostatycznym wynosi 99%. Stężenie pyłu na wylocie z rozdzielacza jest niższe niż 10 mg/nm 3, wymagane dyrektywą 2000/76/UE. Metale ciężkie zostają oddzielone od gazów odlotowych. W celu usunięcia rtęci i pozostałości organicznych stosuje się filtr z węglem aktywnym. Emisja NO X jest bardzo niska ze względu na odpowiednio dobrane warunki procesu: turbulencje w komorze reakcji, temperaturę gazów odlotowych, utrzymywaną w granicach 850 900 C i niską zawartość tlenu. Warunki te zapobiegają formowaniu się tlenków azotu, tak że zazwyczaj dodatkowe usuwanie go z gazów odlotowych nie jest potrzebne. Zawartość NO X w gazach odlotowych nie przekracza 200 mg/nm 3, określonych w dyrektywie 2000/76/UE w odniesieniu do warunków emisji. Emisja dioksyn i furanów również nie przekracza wartości granicznych określonych dyrektywą i utrzymuje się na poziomie 0,1 ng/nm 3 w przeliczeniu na suchy gaz przy 11% zawartości tlenu. Szereg reaktorów Pyrofluid widocznych z galerii wewnątrz budynku technologicznego, oczyszczalnia ścieków Colombes w Paryżu, fot. archiwum Veolia Water Systems Sp. z o.o. Reaktory Pyrofluid pracujące w oczyszczalni ścieków Colombes w Paryżu może oglądać każdy przechodzień, gdyż są widoczne z zewnątrz przez przeszkloną szybę, fot. archiwum Veolia Water Systems Sp. z o.o. Pyrofluid w Europie i Polsce VWS była jednym z pionierów zastosowania termicznych technologii przeróbki osadów, pierwszą instalację termicznej utylizacji opartą na złożu fluidalnym zbudowała w 1965 r. i nadal doskonali tę technologię. Wybór konkretnego procesu lub całej gamy procesów zależy m.in. od realnych możliwości utylizacji odpadu. W zależności od warunków lokalnych instalacje mogą zostać wyposażone w systemy odzysku energii, dzięki którym można uzyskać neutralny lub nawet dodatni bilans energetyczny procesu. Jak poinformowała Małgorzata Chodur, aktualnie pracuje ok. 50 instalacji w technologii Pyrofluid. Większość z nich zlokalizowana jest we Francji; trzy instalacje pracują w Turcji, jedna w Hiszpanii. Blisko naszej strefy geograficznej znajduje się instalacja w Sankt Petersburgu w Rosji. Pracują tam cztery reaktory typu R67. Instalacja uruchomiona w 1997 r. posiada przepustowość 10,5 t suchej masy osadu niefermentowanego na godzinę. Ciepło z procesu termicznej utylizacji służy do produkcji pary o ciśnieniu 6 barów, zasilającej lokalną sieć ciepłowniczą. VWS buduje obecnie kolejną instalację termicznej obróbki osadów w oczyszczalni ścieków Sankt Petersburg Północ. Instalacja o przepustowości 6,8 t suchej masy na godzinę, będzie się składać z trzech jednostek R72, z których jedna przewidziana jest jako rezerwowa. Ciepło z gazów odlotowych zostanie wykorzystane do wytwarzania energii elektrycznej. Planowane jest uzyskanie ok. 1,5 MW energii. W 2002 r. uruchomiono instalacje termicznej utylizacji osadów w oczyszczalni ścieków Amphitria, obsługującej aglomerację miejską i port w Tulonie w południowej Francji. Oczyszczalnia Amphitria zlokalizowana jest wewnątrz półki skalnej o powierzchni ponad 20 ha, mającej formę naturalnego amfiteatru wyżłobionego w skałach i otwartego do morza. Pomimo że oczyszczalnia i instalacja osadowa są położone bezpośrednio nad Morzem Śródziemnym, nie psują egzotycznego krajobrazu, ani nie zanieczyszczają wód i powietrza. Rezultatem projektu EUREKA zrealizowanego w latach 1999 2000 przez Krüger A/S oraz VWS/OTV było dostosowanie technologii fluidalnej utylizacji Pyrofluid do potrzeb małej oczyszczalni ścieków w taki sposób, aby zniszczeniu uległy nie tylko osady ściekowe, ale wszystkie rodzaje odpadów powstające oczyszczalni ścieków, z tłuszczem, piaskiem i skratkami włącznie. Według projektu EUREKA wybudowano i oddano do eksploatacji w 2000 r. instalację fluidalną w oczyszczalni ścieków w Lundtofte (aglomeracja miejska Kopenhaga), utylizującej wszystkie odpady oraz dodatkowo spełniającej zaostrzone wymagania emisji ze względu na położenie w strefie rekreacyjnej. Maj Czerwiec 2008 Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 21