I onferencja Naukowo Techniczna Zintegrowane, inteligentne systemy wykorzystania energii odnawialnej, Częstochowa/Podlesice, 26-28 wrzesień 2005, (materiały konferencyjne na CD-ROM). Robert MALMUR, Adam ISIEL Streszczenie SYSTEMY PRZERZUTU ŚCIEÓW OPADOWYCH DO ODBIORNIÓW WODNYCH ZBIORNI RETENCYJNO PRZERZUTOWY TYPU GEMINUS Intensywne opady deszczu, a także szybkie topnienie śniegu, powodują często podtapianie terenów chronionych i przepełnianie istniejących sieci kanalizacyjnych. Sytuacje takie są uciążliwe dla mieszkańców, a także powodują znaczne straty materialne. Jednym z możliwych rozwiązań technicznych zapewniającym niezawodny odpływ ścieków systemem odwadniającym do odbiornika mogą być przedstawione w artykule zbiorniki retencyjno przerzutowe. Zbiorniki retencyjno przerzutowe mają za zadanie gromadzić odpowiednią objętość ścieków, a następnie przerzucić je do odbiornika wodnego, w przypadku gdy nie możliwy jest ich odpływ grawitacyjny. Natomiast grawitacyjne odprowadzanie ścieków do odbiornika realizowane jest przez ich tranzytowy przepływ przez komory zbiornika przerzutowego. Słowa kluczowe: zbiorniki przerzutowe, retencja, przerzut ścieków Abstract Intensive rainfalls and fast melting of snow often cause floods of protected terrains and overflowing of existing sewage systems. Such situations are burdensome for occupants, and also cause considerable material losses. One of possible technical solutions assuring unfailing outflow of sewages transfer reservoirs are draining system to receiver set introduced in article. In case when gravitational outflow of sewages is not possible, in the beginning at first suitable volume of sewages accumulated by transfer reservoirs and then are thrown into the water receiver sets. However gravitational discharge of sewages to water receiver set is realized through the transit chambers of transfer reservoir. 1. WSTĘP Rozwój cywilizacji spowodował, iż ośrodki miejskie pozbawione zostały naturalnej retencji w odniesieniu do opadów atmosferycznych. Istniejące systemy kanalizacyjne w większości przypadków nie są w stanie odprowadzić ścieków pochodzących z opadu deszczu i topnienia śniegów, dlatego podejmowane są środki techniczne zmierzające do przechwycenia i czasowego zmagazynowania tej nadwyżki przepływu. W aglomeracjach miejskich sugerowane do realizacji retencjonowania są różnego typu zbiorniki kanalizacyjne. W okresie intensywnych opadów czy roztopów mogą wystąpić lokalne podtopienia terenów wynikające z niedostosowanej sprawności hydraulicznej kanalizacji deszczowej, a także z często niesprawnych przepustów, których zadaniem jest odprowadzanie ścieków do odbiornika wodnego. Problem ten rozwiązywany jest odmiennie w różnych krajach (Błaszczyk, Roman, Stamatello, 1974). Znane są rozwiązania przez stosowanie przepompowni stacjonarnych, a także jak np. w Chinach przez stosowanie ruchomych przepompowni. W Polsce znane są liczne przypadki wystąpienia lokalnych podtopień na terenie rakowa, Sosnowca, Mysłowic, Częstochowy, Cieszyna. Najczęściej były to podtopienia powodowane cofkowym napływem wód z odbiornika (rzeki) na tereny chronione przez niezabezpieczone lub niesprawne zamknięcia wylotowe odwodnień powierzchniowych względnie kanalizacyjnych. Dzieje się tak wówczas, gdy wysokie stany
napełnień w rzekach uniemożliwiają grawitacyjny odpływ ścieków pochodzących z opadów atmosferycznych i równocześnie, gdy nie jest zapewniony ich wymuszony w inny sposób przerzut do odbiornika. Podtopienia terenów mogą wystąpić również wtedy, gdy nie zadziałają różnego rodzaju zabezpieczenia, skutkiem czego za pośrednictwem przewodów kanalizacyjnych nastąpi wyrównywanie hydrostatycznych poziomów napełnienia rzeki i punktów wlotowych do kanalizacji. W wielu zurbanizowanych obszarach naszego kraju występuje poważny problem zagrożenia powodziowego ze strony niesprawnej kanalizacji deszczowej (Geiger i Dreiseitl, 1999). Zagrożenie powodziowe ma w tym przypadku inny charakter niż zagrożenie pochodzące ze strony rzeki. Jest to na ogół podtopienie, a nie głębokie zatopienie przy przepływie o znacznej prędkości. Niemniej, straty powodziowe wynikające z niesprawnej kanalizacji są duże, a problem wymaga zawsze specjalistycznej interwencji. RETENCYJNE ZBIORNII ANALIZACYJNE DZIAŁAJĄCE BEZ WSPOMAGANIA ENERGIĄ ZEWNĘTRZNĄ DZIAŁAJĄCE PRZY WSPOMAGANIU ENERGIĄ ZEWNĘTRZNĄ JEDNOOMOROWE WIELOOMOROWE GRAWITACYJNE GRAWITACYJNO - PODCIŚNIENIOWE GRAWITACYJNE PNEUMATYCZNE SIMPLEX LASYCZNY ZB.DWUOMOROWY D.J. Balmforth, 2nd ICUSD, Ilinois 1981 PERFECTUS J COMMODUS-S PATENT UP RP NR 173423 COMMODUS-EP PLUVIUS-P PATENT UP RP NR GEMINUS-T CANALIS LASYCZNY M CONTRACT PATENT UP PRL NR 130256 D MIRUS-S PATENT UP RP NR 320902 D MIRUS-EP GEMINUS-ET R COMPLEMENT PATENT UP PRL NR 141559 D CONSES-S PATENT UP RP NR 333396 CONSES-EP WISARB PATENT UP PRL NR 150525 D PARUS-S PATENT UP RP NR 320901 D OPTIMUS-EP COMPLEX WZÓR UŻ, NR 42536, 37, 38 D MIRUS-ES UP RP NR W-109825 LICET PATENT UP RP NR 179027 D CONSES-ES UP RP NR 333396 LONGUS PATENT UP RP NR 351176 M PROXIMUS MAGNUS PATENT UP RP NR 351176 M M LEGENDA: S - POMPA PRÓŻNIOWA P - POMPA SSĄCO-TŁOCZĄCA T - SPRĘŻARA E - WERSJA ENERGOOSZCZĘDNA AUTORZY ROZWIĄZAŃ: - Adam isiel M - Maciej Mrowiec D - Adam isiel (70%), Józef Dziopak (30%) R - Robert Malmur (70%), Adam isiel (30%) J - Jakub isiel (70%), Adam isiel (30%) D - Józef Dziopak Rys. 1. Podział systemowy kanalizacyjnych zbiorników retencyjnych Przegląd stosowanych sposobów przerzutu ścieków opadowych z chronionej zlewni do odbiornika w okresach jego wysokich napełnień nie wyłonił rozwiązania, które mogłoby być uniwersalnym i niezawodnym, mogącym mieć szerokie zastosowanie w praktyce przy niewielkich zmianach adaptacyjnych (Heinrich, 1984). Podjęto zatem próbę opracowania takiego rozwiązania hydraulicznego sposobu odprowadzania ścieków pochodzących z opadów atmosferycznych do odbiornika, które zapewniłoby ich swobodny, grawitacyjny odpływ w okresach stanów niskich i średnich napełnień w rzece, a w okresie wezbrań ich wymuszony przerzut. Idea tych rozwiązań polega na tym, by obiekt konstrukcyjny przerzutu ścieków opadowych do odbiornika zlokalizowany był od strony chronionej zlewni. Takie rozwiązania zapewniałyby ewentualne awaryjne naprawy nawet wówczas, gdy w odbiorniku rzece występowałyby wysokie stany napełnień. Uwzględniano również to, by ich ukształtowanie i wkomponowanie w naturalne środowisko nie dekomponowało architektury krajobrazu. W efekcie tak postawionych uwarunkowań co do sposobu ich działania i architektonicznego ukształtowania konstrukcji powstały różne typy rozwiązań zbiorników retencyjno przerzutowych, z których jeden opisany jest w niniejszym artykule (isiel, 1998),(isiel 1999).
analizacyjne zbiorniki retencyjne przeznaczone do stosowania w różnego rodzaju systemach kanalizacyjnych, podzielić można na zbiorniki o działaniu grawitacyjnym, o działaniu grawitacyjno podciśnieniowym, a także o działaniu grawitacyjno pneumatycznym (rys.1). Dokonanie wyboru typu zbiornika dla zastosowania go w praktyce, uzależnione będzie zarówno od oczekiwanej efektywności jego działania jak również od uwarunkowań terenowych mogących w przypadku zbiorników o działaniu grawitacyjnym ograniczać względnie eliminować jego zastosowanie. 2. BUDOWA ZBIORNIA RETENCYJNO PRZERZUTOWEGO TYPU GEMINUS Zbiornik przerzutowo retencyjny ścieków opadowych typu GEMINUS (isiel 1999), lokalizowany jest przy wale przeciwpowodziowym rzeki, od strony odwadnianej zlewni. Zbiornik ten zawiera komorę przepływową P1, połączoną w górnej strefie z kanałem dopływowym D lub z rowem dopływowym ścieków i komorę przelewową P2 (rys. 2). omora przepływowa P1 i komora przelewowa P2 oddzielone są od siebie przegrodą PR z przelewem szczytowym. rawędź przelewu szczytowego zajmuje położenie nieco niższe od górnego punktu obrysu kolektora dopływowego D lub rowu dopływowego. omora przepływowa P1 połączona jest poprzez zamknięcie klapowe L1 z gazoszczelną komorą zbiorczą Z1, a komora przelewową poprzez zamknięcie klapowe L2 z drugą gazoszczelną komorą zbiorczą Z2. Obie komory zbiorcze Z1 i Z2 poprzez zamknięcia klapowe L3 i L4 połączone są z komorą wieżową. omora wieżowa W o wysokości większej od wysokości korony wału przeciwpowodziowego W, jest połączona z ciekiem wodnym C za pośrednictwem kolektora odpływowego O. Zamknięcia klapowe L1, L2, L3, L4 działają samoczynnie i umożliwiają przepływ cieczy tylko w jednym kierunku, kierunku odpływu ścieków. Dna komór przepływowej P1, przelewowej P2, zbiorczych Z1 i Z2 oraz wieżowej W posiadają spadek w kierunku odpływu ścieków. W stropie komory zbiorczej Z1 osadzony jest przewód P1 łączący strefę podstropową komory zbiorczej Z1 ze sprężarką SP1 lub atmosferą za pośrednictwem zaworów odcinających Z1 i Zla. Zawór Z1 odcina komorę zbiorczą Z1 od przewodu sprężarki SP1, natomiast zawór Z1a odcina tą komorę od atmosfery. W stropie komory zbiorczej Z2 jest osadzony przewód P2, łączący strefę podstropową komory zbiorczej Z2 ze sprężarką SP2 lub atmosferą za pośrednictwem zaworów odcinających Z2 i Z2a. Odcinają one komorę Z2 odpowiednio od sprężarki SP2 i atmosfery. Działanie zaworów odcinających Z1, Zla, Z2, Z2a, oraz sprężarek SP1, SP2 jest sterowane czujnikami poziomu ścieków w komorach zbiorczych Z1 i Z2. Dwa z czujników, sygnalizujące minimalny poziom ścieków w komorach zbiorczych Z1 i Z2, są umieszczone na górnym poziomie zamknięć klapowych L1 i L2. olejne dwa czujniki, sygnalizujące maksymalny poziom ścieków w komorach zbiorczych Z1 i Z2, są umieszczone na poziomie korony przelewu szczytowego przegrody PR w komorze zbiorczej Z1 oraz w strefie podstropowej, nieco powyżej korony tego przelewu, w komorze zbiorczej Z2. Maksymalne i minimalne napełnienia ściekami komór zbiorczych Z1 i Z2 stanowią praktyczne ograniczenia, dotyczące ustalanych poziomów ścieków w procesie napełniania i opróżniania tych komór. Działanie zaworów odcinających Z1, Zla, Z2, Z2a jest ponadto sterowane czujnikiem sygnalizującym zanik dopływu ścieków do zbiornika. Czujnik ten jest usytuowany w strefie
przydennej kanału dopływowego D lub rowu dopływowego u wlotu do komory przepływowej P1. Jego zadaniem jest spowodowanie opróżnienia niecałkowicie napełnionej jednej z komór zbiorczych a). B b). A - A Z2 P2 PR D P1 Z1 R W R A A Z2 L4 O L3 Z1 L2 L4 W B O L3 L1 c). B - B D R SP1 Z1a Z1 W W P1 P1 L1 L3 O C Rys. 2. Schemat poglądowy zbiornika przerzutowego typu GEMINUS. 3. MODELOWE DZIAŁANIE ZBIORNIA RETENCYJNO PRZERZUTOWEGO TYPU GEMINUS Dla opisanego w punkcie 2 rozwiązania konstrukcyjnego zbiornika retencyjno przerzutowego przyjęto następujące założenia:
stałe maksymalne natężenie dopływu ścieków do zbiornika określone jako przepływ miarodajny, taką wydajność objętościową sprężarki, która powodowała by również stały odpływ ścieków ze zbiornika o natężeniu równym przepływowi miarodajnemu, uniemożliwiony jest grawitacyjny odpływ ścieków ze zbiornika z uwagi na stan napełnienia w odbiorniku (komorze wieżowej), który jest wyższy od położenia stropów komór zbiorczych, hydrogram dopływu ścieków do zbiornika jest w kształcie prostokąta Stosownie do przyjętych założeń, modelowe działanie zbiornika będzie się charakteryzowało tym, że zagwarantowane zostanie niezakłócone, naprzemiennie działanie komór zbiorczych zbiornika. W sytuacji, kiedy w cieku wodnym C wystąpią wysokie stany napełnienia i uniemożliwiony jest grawitacyjny odpływ ścieków, zostają zamknięte zamknięcia klapowe L3 i L4, na skutek parcia słupa wody w komorze wieżowej W, łączące obie komory zbiorcze Z1 i Z2 z komorą wieżową W (rys. 3). SP2 Z2 Z2a Z1a Z1 SP1 Z2 C4 P2 PR D P1 C2 Z1 O W L4 C3 L2 P2 P1 L1 C1 L3 W O Rys. 3. Schemat ideowy zbiornika retencyjno przerzutowego typu GEMINUS początkowa faza napełniania komory zbiorczej Z1 Ścieki dopływające kolektorem dopływowym D lub rowem dopływowym do komory przepływowej P1 zbiornika przez zamknięcie klapowe L1 wypełniają komorę zbiorczą Z1. Wypełnianiu komory zbiorczej Z1 towarzyszy równoczesne wypełnianie komory przepływowej P1. Podczas wypełniania komory zbiorczej Z1 zawory odcinające Z1 i Z1a na przewodzie P1 są otwarte, umożliwiając odpływ powietrza z tej komory. W ustalonym czasie zależnym od pojemności obu równocześnie wypełnianych komór (przepływowej P1 i zbiorczej Z1) oraz od natężenia dopływu ścieków do zbiornika obie komory zostają napełnione osiągając odpowiednio poziomy: - w komorze przepływowej do poziomu położenia korony przelewu szczytowego, - w komorze zbiorczej Z1 do poziomu jej stropu. Osiągnięcie tego stanu spowoduje poprzez zadziałanie czujnika C2 zamknięcie zaworu odcinającego Z1a, powodując odcięcie wypełnionej komory zbiorczej Z1 od atmosfery i jednocześnie włączenie sprężarki SP1. Rozpocznie się tym samym proces opróżniania komory zbiorczej Z1, w którym zamknięcie klapowe L1 zostaje zamknięte przy równoczesnym otwarciu zamknięcia klapowego L3. Wzrost ciśnienia powietrza
wtłaczanego przez sprężarkę SP1 do wnętrza opróżnianej komory zbiorczej Z1 powodować będzie, zgodnie z przyjętymi założeniami odpływ ścieków z tej komory równy przepływowi miarodajnemu. W każdym przypadku opróżniania komory zbiorczej ciśnienie piezometryczne ścieków w niej się znajdujących jest odpowiednio wyższe od poziomu cieczy wypełniającej komorę wieżową. Zapoczątkowanie procesu opróżniania komory zbiorczej Z1 równocześnie powoduje rozpoczęcie procesu napełniania drugiej komory zbiorczej Z2. Ponieważ w tej fazie działania zbiornika zamknięcie klapowe L1 zamyka otwór dopływowy do komory zbiorczej Z1, dopływające ścieki do zbiornika są zmuszone poprzez przelew szczytowy wypełniać komorę przelewową P2 i przez otwarte zamknięcie klapowe L2 komorę zbiorczą Z2 (rys. 4.). SP2 Z2 Z2a Z1a Z1 SP1 Z2 C4 P2 PR D P1 C2 Z1 O W L4 C3 L2 P2 P1 L1 C1 L3 W O Rys. 4. Schemat ideowy zbiornika retencyjno przerzutowego typu GEMINUS początkowa faza napełniania komory zbiorczej Z2 i opróżniania komory Z1 Wypełnianiu komory zbiorczej Z2 towarzyszy równoczesne wypełnianie komory przepływowej P2. Podczas wypełniania komory zbiorczej Z2 zawory odcinające Z2 i Z2a na przewodzie P2 są otwarte, umożliwiając odpływ powietrza z tej komory. Całkowitemu wypełnieniu komory zbiorczej Z2 odpowiada całkowite opróżnienie komory zbiorczej Z1. Tej chwili towarzyszy zadziałanie dwóch czujników: - w komorze zbiorczej Z1 czujnik dolny C1, który spowoduje wyłączenie sprężarki SP1 i otwarcie zaworu Z1a w wyniku czego sprężone powietrze w tej komorze zostaje rozprężone do ciśnienia atmosferycznego, przy którym zamknięte zostaje zamknięcie klapowe L3 i otwarte zamknięcie klapowe L1. Dla tej komory zbiorczej rozpocznie się ponowny proces jej napełniania ściekami; - w komorze zbiorczej Z2 czujnik górny C4 spowoduje włączenie sprężarki SP2 i odcięcie komory od atmosfery przez zamknięcie zaworu odcinającego Z2a. Równocześnie zostaje zamknięte zamknięcie klapowe L2 i otwarte zamknięcie klapowe L4 rozpoczynając tym samym proces opróżniania tej komory. W wyniku naprzemiennego działania komór zbiorczych zbiornika procesy ich napełniania i opróżniania będą powtarzane dopóty, dopóki ścieki będą dopływać do zbiornika. Jeżeli w rozważanym idealnym działaniu zbiornika retencyjno przerzutowego dopływ ścieków zaniknie w takiej chwili, że obie komory niecałkowicie wypełnione można rozważać tu dwa warianty dalszego działania zbiornika:
- w pierwszym, czujnik umieszczony w dopływie spowoduje włączenie obu sprężarek i stosowne opróżnienie obu komór - w drugim pozostawienie takiego stanu do czasu obniżenia poziomu napełnienia w cieku wodnym, który umożliwi grawitacyjny odpływ nie odprowadzonych ścieków z komór. 4. DZIAŁANIA ZBIORNIA PRZERZUTOWO RETENCYJNEGO TYPU GEMINUS REOMENDOWANE DO PRATYI INŻYNIERSIEJ Dla opisanego w punkcie 2 rozwiązania konstrukcyjnego zbiornika retencyjno przerzutowego przyjęto następujące założenia eksploatacyjne: rzeczywiste natężenie dopływu ścieków do zbiornika, taką wydajność objętościową sprężarki, która byłaby większa od dopływu maksymalnego do zbiornika, uniemożliwiony jest grawitacyjny odpływ ścieków ze zbiornika z uwagi na stan napełnienia w odbiorniku (komorze wieżowej), który jest wyższy od położenia stropów komór zbiorczych. Przyjmując modelowy sposób działania zbiornika retencyjno przerzutowego dla przyjętych założeń eksploatacyjnych, nieuniknione jest w każdym przypadku zahamowanie procesu przerzutu ścieków do odbiornika, na skutek wystąpienia po pewnym czasie równoczesnego opróżniania obu komór zbiorczych, co w konsekwencji uniemożliwia przyjmowanie przez zbiornik dopływających do niego ścieków. Opracowano zatem rekomendowany dla praktyki inżynierskiej sposób działania zbiornika retencyjno przerzutowego, który zakłada, że po całkowitym opróżnieniu jednej z komór zbiorczych utrzymywane jest w niej sprężone powietrze, które uniemożliwia napływ do niej ścieków do czasu całkowitego wypełnienia drugiej komory zbiorczej. Ścieki dopływające kolektorem dopływowym D lub rowem dopływowym do komory przepływowej P1 zbiornika przez zamknięcie klapowe L1 wypełniają komorę zbiorczą Z1. Wypełnianiu komory zbiorczej Z1 towarzyszy równoczesne wypełnianie komory przepływowej P1. Podczas wypełniania komory zbiorczej Z1 zawory odcinające Z1 i Z1a na przewodzie P1 są otwarte, umożliwiając odpływ powietrza z tej komory. omora zbiorcza Z1 będzie wypełniana do poziomu stropu, natomiast komora przepływowa P1 do poziomu położenia korony przelewu szczytowego (rys. 5). SP2 Z2 Z2a Z1a Z1 SP1 Z2 C4 P2 PR D P1 C2 Z1 O W L4 C3 L2 P2 P1 L1 C1 L3 W O Rys. 5. Schemat ideowy zbiornika retencyjno przerzutowego typu GEMINUS końcowa faza napełniania komory zbiorczej Z1
Osiągnięcie tego stanu spowoduje poprzez zadziałanie czujnika C2 zamknięcie zaworu odcinającego Z1a, powodując odcięcie wypełnionej komory zbiorczej Z1 od atmosfery i jednocześnie włączenie sprężarki SP1. Rozpocznie się tym samym proces opróżniania komory zbiorczej Z1, w którym zamknięcie klapowe L1 zostaje zamknięte przy równoczesnym otwarciu zamknięcia klapowego L3. Wzrost ciśnienia powietrza wtłaczanego przez sprężarkę SP1 do wnętrza opróżnianej komory zbiorczej Z1 powodować będzie odpływ ścieków z tej komory. W każdym przypadku opróżniania komory zbiorczej ciśnienie piezometryczne ścieków w niej się znajdujących jest odpowiednio wyższe od poziomu cieczy wypełniającej komorę wieżową. Proces opróżniania komory zbiorczej Z1 trwa do czasu osiągnięcia poziomu czujnika dolnego C1. Po osiągnięciu tego poziomu wyłączona zostaje sprężarka SP1 i zamknięty zawór odcinający Z1, dzięki czemu utrzymane zostanie sprężone powietrze (ciśnienie) w opróżnionej komorze. Zapoczątkowanie procesu opróżniania pierwszej komory zbiorczej Z1 równocześnie powoduje rozpoczęcie procesu napełniania drugiej komory zbiorczej Z2. Ponieważ w tej fazie działania zbiornika zamknięcie klapowe L1 zamyka otwór dopływowy do komory zbiorczej Z1, dopływające ścieki do zbiornika są zmuszone poprzez przelew szczytowy wypełniać komorę przelewową P2 i przez otwarte zamknięcie klapowe L2 komorę zbiorczą Z2. Wypełnianiu komory zbiorczej Z2 towarzyszy równoczesne wypełnianie komory przepływowej P2. Podczas wypełniania komory zbiorczej Z2 zawory odcinające Z2 i Z2a na przewodzie P2 są otwarte, umożliwiając odpływ powietrza z tej komory. Całkowite wypełnienie drugiej komory zbiorczej Z2 umożliwione jest dzięki zatrzymaniu sprężonego powietrze (ciśnienia) w pierwszej komorze zbiorczej Z1 (rys. 6). Osiągnięcie całkowitego napełnienia w drugiej komorze zbiorczej Z2 spowoduje za pośrednictwem czujnika górnego C4 włączenie sprężarki SP2, zamknięcie zaworu odcinającego Z2a komorę od atmosfery oraz jednoczesne otwarcie zaworów odcinających Z1 i Z1a. Tym sposobem w drugiej komorze zbiorczej Z2 rozpocznie się proces jej opróżniania, natomiast w komorze pierwszej Z1 nastąpi rozprężenie powietrza i ponowny proces jej napełniania. SP2 Z2 Z2a Z1a Z1 SP1 Z2 C4 P2 PR D P1 C2 Z1 O W L4 C3 L2 P2 P1 L1 C1 L3 W O Rys. 6. Schemat ideowy zbiornika retencyjno przerzutowego typu GEMINUS końcowa faza napełniania komory zbiorczej Z2 i opróżnionej komory Z1
Powtórne napełnianie pierwszej komory zbiorczej Z1 będzie następowało przy zatrzymanym sprężonym powietrzu w drugiej komorze zbiorczej, po jej całkowitym opróżnieniu. Takie naprzemienne działanie obu komór zbiorczych zbiornika gwarantować będzie nieprzerwane przyjmowanie ścieków dla każdego, zmiennego natężenia ich dopływu. Całkowity zanik dopływu ścieków do zbiornika może nastąpić w takiej chwili, w której: - jedna z komór zbiorczych jest w trakcie opróżniania, a druga w trakcie napełniania, - jedna z komór zbiorczych jest całkowicie opróżniona, a druga jest w trakcie napełniania. Na podstawie przeprowadzonej hydraulicznej analizy działania zbiornika retencyjno przerzutowego w wersji eksploatacyjnej uznano, iż po zaniku dopływu ścieków do zbiornika, częściowo napełnione jego komory zbiorcze pozostaną w tym stanie do chwili stosownego obniżenia napełnienia cieku i umożliwienia grawitacyjnego odpływu ścieków. 5. PODSUMOWANIE Przedstawiony w artykule zbiornik retencyjno przerzutowy stanowi propozycje rozwiązania problemu dotyczącego okresowo występujących podtopień terenów zurbanizowanych. Podtopienia terenów są najczęściej skutkiem utraty zdolności przepustowej systemu odwadniającego, spowodowanej uniemożliwionym odpływem ścieków do odbiornika. Równie często podtopienia są wynikiem cofkowego spiętrzenia ścieków wysokimi stanami napełnienia w odbiorniku, które powodowane są z kolei brakiem lub niesprawnością działania zabezpieczeń zwrotnych wylotów sieci odwadniającej. Rozwiązanie konstrukcyjne zbiornika typu GEMINUS skutecznie eliminuje wyżej wymienione przyczyny powstawania podtopień terenów zurbanizowanych. Zastosowany w zbiorniku typu GEMINUS układ sprężarek jest bardziej niezawodny w działaniu od układu pomp ściekowych instalowanych w innym zbiorniku retencyjno przerzutowym typu PLUVIUS (isiel, 1998), (isiel i Mrowiec, 2001), ponieważ nie posiada bezpośredniego kontaktu ze ściekami, które niosą zanieczyszczenia mechaniczne, a często są chemicznie agresywne. Warto również zaznaczyć, że zbiornik typu GEMINUS po adaptacji może stanowić rozwiązanie alternatywne dla stosowanych w kanalizacji pompowni ścieków sanitarnych. Początkowa wersja działania zbiornika retencyjno przerzutowego typu GEMINUS zakładała prawie idealne warunki jego działania (Mrowiec i Malmur, 2004). Złożony w tej wersji przemienny cykl napełniania i opróżniania komór zbiorczych wymagał zachowania równowagi tych procesów. Chodziło o utrzymanie stałej wartości natężenia dopływu ścieków do aktualnie wypełnianej komory i zapewnienie takiego samego odpływu z komory opróżnianej. Miało to gwarantować nie zakłócenie cyklicznego działania zbiornika. W innym ujęciu tego problemu, należało zrównać czas napełniania i opróżniania komór zbiorczych zbiornika. W praktyce uzyskanie takich warunków jest nie możliwe, dlatego musiał wystąpić efekt nie cyklicznego działania komór zbiornika. Przy zróżnicowanych i mniejszych od nominalnej wartości natężeniach dopływu ścieków do zbiornika nie następuje całkowite, a jedynie częściowe wypełnienie drugiej komory w czasie opróżnienia komory pierwszej. Powoduje to, że po rozprężeniu powietrza w komorze pierwszej, ponownie zostaje ona napełniana, a komora druga pozostaje tylko napełniona częściowo. Będzie to się powtarzało dopóty, dopóki komora druga w takich etapach nie napełni się całkowicie, włączając za pośrednictwem czujnika sprężarkę powietrza, która dokona jej opróżnienia. Prawdziwym jednak problemem jest możliwość zablokowania możliwości akumulacyjnych komór zbiorczych. Może to wystąpić wówczas, kiedy następuje dopełnienie niewielką objętością komory drugiej, a w komorze pierwszej nastąpił początek procesu jej opróżniania. Jest wówczas taki stan, że obie komory są w trakcie procesu opróżniania i nie mogą przyjmować
ścieków do akumulacji. Następuje wówczas spiętrzenie stanu napełnienia w komorach przepływowej i przelewowej i tworzenie się retencji naturalnej w kanale dopływowym do zbiornika. Jeżeli naturalne warunki pozwalają na utworzenie bezpiecznej choć krótkotrwałej retencji kanałowej, powodując spiętrzenie napełnienia w dopływie, to takie działanie zbiornika przerzutowego jest dopuszczalne. Zastosowanie któregokolwiek ze zbiorników wymaga dokładnego przeanalizowania danych o zlewni, sieci kanalizacyjnej, urządzeniach i obiektach z nią współdziałających, aby na ich podstawie można było uzyskać minimalizację kosztów poniesionych na realizację rozważanej inwestycji. Przedstawione rozwiązanie zbiornika retencyjno przerzutowego ścieków opadowych dotychczas nie zostało zastosowane w praktyce, albowiem stanowi nową, mało rozpropagowaną koncepcję. LITERATURA [1] BŁASZCZY W.: ROMAN M., STAMATELLO H.: analizacja. Arkady, Warszawa 1974. [2] GEIGER W., DREISEITL H.: Nowe sposoby odprowadzania wód deszczowych. Warszawa 1999. [3] HEIDRICH Z.: Ekonomiczna efektywność miejskich sieci kanalizacyjnych metodyka oceny i wskaźniki techniczno ekonomiczne. Ochrona Środowiska nr 434/3-4 (20-21), Wrocław 1984. [4] ISIEL A.: Zbiornik przerzutowy ścieków opadowych. Biuletyn Urzędu Patentowego P-329132, Warszawa 8-X-1998. [5] ISIEL A.: Zbiornik przerzutowy ścieków opadowych. Biuletyn Urzędu Patentowego P-331776, Warszawa 03-03-1999. [6] ISIEL A., MROWIEC M.: Zbiornik przerzutowy ścieków deszczowych. Gospodarka Wodna 12/2001 str. 511-514. [7] MROWIEC M., MALMUR R.: Zbiornik przerzutowy ścieków deszczowych typu SORPION z układem sprężarkowym. Gospodarka Wodna; 3/2004;str. 114-116.