Eksploatacja studzienek kanalizacyjnych (cz. 2)

Odór wydobywający się ze studzienek kanalizacyjnych

Przyczyny powstawania

Sieci kanalizacyjne terenów wiejskich oraz osiedli mieszkaniowych znacznie oddalonych od centrów miast charakteryzują się w wielu przypadkach koniecznością stosowania przepompowni i dużą rozległością w stosunku do objętości transportowanych ścieków. Jednocześnie zarówno wcześniej, jak i obecnie projektowane sieci często mają przewymiarowane średnice rur w stosunku do realnej wielkości przepływu ścieków sanitarnych.

Przyczyną jest dużo mniejsze zużycie wody przez mieszkańców, niż zakładano w projekcie. Tendencje zniżkowe w zużyciu wody obserwuje się w całej Polsce, jest to podyktowane względami zarówno ekologicznymi, jak i ekonomicznymi. W trzech przebadanych gminach średnie zużycie wody na jednego mieszkańca wyniosło ok. 90 dm3/dobę na terenach miejskich i ok. 40 dm3/dobę na terenach wiejskich. Ze względu na małe prędkości przepływu (poniżej prędkości samooczyszczania) i duże odległości w kanałach tworzą się złogi i znacznie wydłuża się czas przebywania ścieków w kanałach przed ich dotarciem do oczyszczalni.

Kolejnym niekorzystnym czynnikiem jest brak wystarczającej wentylacji sieci kanalizacyjnych. Odpowiednią cyrkulację powietrza w sieci sanitarnej zapewniają wywiewki na pionach kanalizacji wewnętrznej budynków, studzienki włazowe wyposażone we włazy z otworami wentylacyjnymi oraz specjalne przewietrzniki montowane na kolektorach. Niestety, szczególnie na terenach wiejskich sieci kanalizacji sanitarnej są niedostatecznie wentylowane – brakuje zarówno przewietrzników, jak i włazów z otworami wentylacyjnymi na studzienkach.

Wszystkie te czynniki prowadzą do rozkładu w warunkach beztlenowych związków organicznych zawartych w ściekach i wytworzonych złogach. Jednym z produktów rozkładu jest siarkowodór (H2S) – bezbarwny, wysoce toksyczny gaz o charakterystycznym zapachu zgniłych jaj. Jego obecność w sieci kanalizacyjnej zagraża życiu i zdrowiu pracowników eksploatujących sieć, wywołuje korozję chemiczną betonowych elementów sieci i powoduje wydobywanie się do atmosfery (przez studzienki i przepompownie) uciążliwego dla ludzi odoru.

Metody eliminacji odoru

Do problemu odoru podchodzono w poszczególnych przebadanych gminach w różny sposób. W jednej z gmin, gdy mieszkańcy skarżyli się na przykry zapach pochodzący ze studzienek, uszczelniano włazy za pomocą folii lub przykręcanych na śruby metalowych płyt na uszczelce gumowej.

Takie rozwiązanie przesuwało jednak problem w inne miejsce – zdarzało się, że po uszczelnieniu włazu danej studzienki siarkowodór uwalniał się w pobliskim budynku. Innym stosowanym sposobem było dodawanie do ścieków środków chemicznych, które wiązały siarkowodór i zawierały utleniacze zapobiegające fermentacji ścieków.

Na krajowym rynku istnieją firmy oferujące różne technologie rozwiązujące problem odoru. Najbardziej popularne jest montowanie na sieci dozowników odpowiednich preparatów chemicznych oraz wyposażanie studzienek kanalizacyjnych w filtry (fot. 1). Filtry montowane w studzienkach nie izolują odoru, ale go pochłaniają i neutralizują.

Generowanie przez sieć kanalizacyjną odoru uzależnione jest od zawartości w niej siarkowodoru oraz tlenu, który jest toksyczny dla organizmów beztlenowych i nie dopuszcza do rozkładu ścieków. Optymalna ilość tych gazów w sieci gwarantuje uniknięcie wielu problemów eksploatacyjnych. Poza dodawaniem preparatów chemicznych do ścieków można ją osiągnąć przez odpowiednio częste ciśnieniowe czyszczenie, mechaniczne przewietrzanie lub płukanie sieci.

Skuteczność tych trzech metod sprawdzono w trakcie testów przeprowadzonych w miejscowości Mashhad w Iranie. Dla każdej metody wykonano trzy testy, różniące się częstotliwością przeprowadzonych zabiegów w ciągu miesiąca – tabela 1.

Wszystkie testy wykonano na fragmentach sieci kanalizacji sanitarnej wykonanej z rur i studzienek betonowych. Testy metodą czyszczenia ciśnieniowego wykonano na fragmencie sieci o średnicy nominalnej 500 mm i długości 427 m, przy ciśnieniu 90 barów. Testy metodą mechanicznego przewietrzania wykonano na fragmencie sieci o średnicy nominalnej 500 mm i długości 683 m przy pomocy przenośnej dmuchawy o wydajności 50 m3/h, której czas pracy wynosił 6 h w trakcie każdego z testów.

Metoda płukania polega na zgromadzeniu w zablokowanym odcinku sieci odpowiedniej ilości wody, a następnie jej gwałtownym spuszczeniu przez usunięcie blokady. W przeprowadzonych testach do przepłukania fragmentu sieci o średnicy nominalnej 250 mm i długości 463 m użyto 10 m3 zgromadzonej wody. W tabeli 2 przedstawiono wyniki poszczególnych testów.

Jako graniczne wartości, które zapewniają bezproblemową eksploatację sieci, przyjęto zawartość siarkowodoru poniżej 1,0 ppm oraz zawartość tlenu co najmniej 20,0%. Po przeanalizowaniu wyników widać, że najmniej efektywna jest metoda przewietrzania mechanicznego. Graniczna zawartość gazów w tej metodzie została osiągnięta dopiero przy częstotliwości stosowania 3 razy na 30 dni (test nr 6).

W metodach czyszczenia ciśnieniowego i płukania graniczną zawartość gazów osiągnięto już przy częstotliwości stosowania 2 razy na 30 dni (test nr 2 i nr 8). Pomimo że metoda czyszczenia ciśnieniowego daje najlepsze wyniki, autorzy opracowania dotyczącego przeprowadzonych testów [7] rekomendują metodę płukania. Powodem jest destrukcyjne oddziaływanie metody czyszczenia ciśnieniowego na betonowe rury.

Według opracowania autorstwa Campbell i Fair field [9] czyszczenie przy użyciu ciśnienia 35 MPa powoduje ubytek ścianki rury betonowej o wielkości 20,6 µm/s.

Wnioski

Odór wydobywający się ze studzienek kanalizacyjnych jest coraz częstszym problemem, charakterystycznym głównie dla sieci kanalizacyjnych o dużej rozległości i małych prędkościach przepływu ścieków. Można go wyeliminować przy pomocy filtrów montowanych w studzienkach lub przez utrzymywanie w sieci odpowiedniej zawartości siarkowodoru i tlenu.

Odpowiednie proporcje tych gazów można uzyskać przez dodawanie do ścieków preparatów chemicznych lub metodami mechanicznymi, takimi jak czyszczenie ciśnieniowe, przewietrzanie lub płukanie. Z metod mechanicznych optymalna dla rur betonowych jest metoda płukania. W przypadku sieci kanalizacyjnych wykonanych z tworzyw sztucznych optymalna jest metoda czyszczenia ciśnieniowego, która w największym stopniu redukuje zawartość w sieci siarkowodoru.

Jednocześnie metoda ta nie powoduje destrukcji ścianek rur wykonanych z termoplastów (PVC-U, PP, PE). Potwierdzają to badania wykonane na zlecenie TEPPFA przez Duński Instytut Technologiczny [5], w których zarówno nowe, jak i pracujące wcześniej rury z tworzywa sztucznego zostały poddane 50 cyklom czyszczenia przy ciśnieniu 120 barów. Ścianki rur nie wykazały żadnych ubytków lub uszkodzeń.

Biorąc pod uwagę dużą gładkość ścianek rur z tworzywa sztucznego, należy się spodziewać większej skuteczności czyszczenia ciśnieniowego w porównaniu z rurami betonowymi. Będzie to skutkowało mniejszą częstotliwością wykonywania zabiegów czyszczenia w celu utrzymania w sieci optymalnej zawartości siarkowodoru i tlenu.

Czyszczenie przewodów kanalizacyjnych z tworzyw sztucznych – zalecenia

Najlepsze efekty czyszczenia uzyskuje się wówczas, gdy dysze znajdują się w pewnej odległości nad dnem rurociągu. Typowa głowica czyszcząca, której dysze nie są zniszczone lub zatkane, zazwyczaj „unosi się” nad dnem, umożliwiając strumieniom wody wypływającym z dysz spłukiwanie całej powierzchni wewnętrznej rury. Zastosowanie odpowiednich elementów dystansowych zamocowanych na głowicy w oczywisty sposób zapewni jej uniesienie nad dnem lub nawet ustawienie w osi czyszczonego kanału.

Potrzeba czyszczenia kanału może być spowodowana różnymi przyczynami, np. osadami cząstek stałych, tłuszczy, zatorami itp. Dla każdego przypadku opracowane zostały specjalne rodzaje głowic czyszczących. Dla skutecznego czyszczenia niezwykle ważny jest dobór właściwej głowicy. Z doświadczenia wiadomo również, że to nie ciśnienie, ale natężenie strumienia wody jest decydujące dla uzyskania dobrego wyniku tych prac.

Najlepsze efekty są osiągane przy stosowaniu dysz o otworze 2,8 mm oraz ciśnieniu wody na dyszy rzędu 50–60 barów. Ponieważ spadek ciśnienia w instalacji wozu czyszczącego oraz wężu wynosi zazwyczaj 20–30 barów, to dla uzyskania optymalnych warunków czyszczenia ciśnienie na manometrze powinno mieć 80–90 barów. Przy usuwaniu wyjątkowo kłopotliwych osadów i zatorów nie należy przekraczać wartości 120 barów.

Dobór właściwej głowicy jest uwarunkowany średnicą kanału oraz rodzajem osadów, które należy usunąć. Głowice, które oprócz dysz skierowanych „do tyłu” mają również dysze skierowane „do przodu”, powinny być stosowane do usuwania zatorów. Dysze standardowe lub płaskie (np. flądra) są używane do usuwania osadów z piasku, żwiru i tłuszczu.

Podczas czyszczenia głowica nie powinna pozostawać dłużej w jednym miejscu. Przemieszczanie się głowicy z jednej strony zapewnia usuwanie osadów, a z drugiej zapobiega uderzeniom strumienia wody w tym samym miejscu rury. Ściąganie węża nie powinno odbywać się za szybko, aby cały osad mógł zostać dokładnie usunięty. Z doświadczenia wynika, że najlepsze efekty uzyskiwane są przy prędkościach rzędu 6–12 m/min. W kanałach z tworzyw sztucznych nie wolno używać elementów z ostrymi krawędziami (np. wycinarek do korzeni) lub czubkami (np. dysz drążących Quatro).

W niektórych przypadkach (np. kanały tłoczne) należy rozważyć możliwość regularnego czyszczenia rurociągu przy pomocy korków poliuretanowych, podobnie jak ma to miejsce w wypadku wodociągów.

Artykuł powstał na podstawie referatu wygłoszonego podczas V Konferencji Technicznej Stowarzyszenia Producentów Rur i Kształtek z Tworzyw Sztucznych (PRiK), 1–3.12.2011 r., Kudowa-Zdrój

Literatura

1. PN-EN 206-1:2003 Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
2. PN-EN 1917:2004 Studzienki włazowe i niewłazowe z betonu niezbrojonego, z betonu zbrojonego włóknem stalowym i żelbetowe.
3. PN-EN 13598-2:2009 Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do podziemnej bezciśnieniowej kanalizacji deszczowej i sanitarnej. Nieplastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC-U), polipropylen (PP) i polietylen (PE). Część 2: Specyfikacje studzienek włazowych i niewłazowych instalowanych w obszarach ruchu kołowego głęboko pod ziemią.
4. Alferink F., Inspection Chambers, „Pipe Tech Review”, TEPPFA, Sep. 2007.
5. TEPPFA, Best Practice for effective jetting of sewer pipes.
6. Madryas C., Kolonko A., Wysocki L., Konstrukcje przewodów kanalizacyjnych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2002.
7. Othman F., Mortezania S., Efficiency assessment of operational and maintenance techniques to optimize sewer gas amount, „International Journal of the Physical Sciences” Vol. 5 (9)/2010.
8. Roszkowski A., Wytyczne Izby Gospodarczej Wodociągi Polskie odnośnie stosowania rur z tworzyw sztucznych, referat na II Konferencję Techniczną PRiK, 2008.
9. Campbell S.A., Fairfield C.A., An overview of the various techniques used in routine cleaning and maintenance of clay, concrete and plastic drains, „Constr. Build Mater.”, 2008.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!