Wdrażanie innowacyjnych systemów kanalizacyjnych w Polsce

W 2015 roku zakończył się okres budowy systemów kanalizacyjnych w ramach Krajowego Programu Oczyszczania Ścieków Komunalnych (KPOŚK). Jednym z efektów tego programu jest wybudowanie i zmodernizowanie ponad 30 tys. km sieci kanalizacyjnych, co zgodnie z przewidywaniami pozwoli obsłużyć ponad 75% mieszkańców Polski.Na terenach wiejskich program ten zapewni dostęp do kanalizacji zbiorczej ok. 40% mieszkańców.

W zamierzeniu KPOŚK miał wyposażyć w kanalizację zbiorczą i oczyszczalnie ścieków aglomeracje powyżej 2000 mieszkańców o dostatecznie skoncentrowanej zabudowie. Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska w sprawie sposobu wyznaczania obszaru i granic aglomeracji wskaźnik koncentracji zabudowy uprawniający do przyłączenia do aglomeracji przyjęto jako równy 120 M/km sieci, z wyjątkiem terenów chronionych i o spadkach zgodnych z kierunkiem transportu ścieków, gdzie wskaźnik koncentracji obniżono do 90 M/km sieci.

Ze względu na stosowaną metodykę sporządzania wniosków o dofinansowanie, w której długość kanałów grawitacyjnych i tłocznych układanych równolegle redukowano o połowę, rzeczywiste wskaźniki koncentracji mogą być jeszcze niższe.

Praktyczny wymóg centralizacji oczyszczania ścieków wymusił na beneficjentach programu budowanie długich kolektorów tranzytowych i licznych pompowni ścieków, co wpłynęło na zwiększenie ogólnych kosztów budowy kanalizacji w KPOŚK.

Przyszli beneficjenci akceptowali zawyżone koszty infrastruktury ze względu na przyjęty w KPOŚK mechanizm dofinansowania projektów, gdzie zarówno nakłady inwestycyjne, jak i koszty eksploatacji były dotowane ze środków UE i inwestorów gminnych do poziomu ceny ścieków akceptowalnej społecznie.

W warunkach bez dotacji wysokie koszty budowy kanalizacji przekładają się, przez naliczaną amortyzację, na wysokie koszty eksploatacji i cenę ścieków. Dotacja ten związek przyczynowo-skutkowy zaburza.

W nowych warunkach prawnych – po zakończeniu KPOŚK – znowu powinny się liczyć rozwiązania gospodarki ściekowej oparte na wysokiej efektywności ekonomicznej, które przyniosą zamierzony efekt przy stosunkowo niskich nakładach inwestycyjnych i kosztach eksploatacji.

W artykule przedstawiono problemy związane z wdrożeniem innowacyjnego systemu kanalizacji sanitarnej realizowanego w ramach programu Demonstrator+, finansowanego częściowo przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w Warszawie. Program wymusza pięcioletni monitoring efektów ekologicznych i stwarza możliwości doskonalenia systemu kanalizacyjnego w tym okresie.

System ten został nazwany kanalizacją małośrednicową zrównoważonego przepływu (KMZP). Sieć budowana jest z rur o stosunkowo małych średnicach (PE 50–100 mm), możliwych do zastosowania dzięki podczyszczeniu ścieków bytowych i wyrównaniu nierównomierności przepływów chwilowych poprzez zastosowanie węzłów przyłączeniowych.

Elementami węzłów przyłączeniowych są osadniki o pojemności czynnej 1,0–3,0 m3 wyposażone w separatory odpadów stałych oraz studzienki zaworowe wyposażone w zawory odcinające i wielofunkcyjne.

System KMZP jest rezultatem badań prowadzonych w latach 2009–2011 w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 1.4–4.1. Stanowi swoistą odmianę dla wybudowanych w Polsce w ostatnim dwudziestoleciu, głównie w województwie lubelskim, odciążonych sieci małośrednicowych [2].

Obecnie w województwie lubelskim realizowane są dwa pilotażowe systemy grawitacyjnej KMZP wraz ze stacjami pomp. Instalacje te będą docelowo obsługiwać łącznie ok. 1500–2000 mieszkańców.

W artykule zaprezentowano doświadczenia z etapu konsultacji społecznych, pozyskiwania funduszy, budowy i eksploatacji innowacyjnych systemów kanalizacyjnych.

Podobnym rozwiązaniem jest małośrednicowa (odciążona) kanalizacja grawitacyjna, znana w Polsce od blisko 20 lat.

Mimo znacznie mniejszych nakładów inwestycyjnych niż na klasyczne grawitacyjne czy znane alternatywne (ciśnieniowa i podciśnieniowa) sieci kanalizacyjne, systemy małośrednicowej kanalizacji grawitacyjnej nie zyskały szerszej popularności w kraju z uwagi na trudności w obliczeniach hydraulicznych i późniejszą nieprawidłową pracę sieci, usterki w wykonawstwie (np. niewłaściwie wykonane horyzontalne przewierty sterowane) itp.

Przeszkody te są systematycznie pokonywane i usuwane, np. obliczenia hydrauliczne na etapie projektowania można prowadzić za pomocą programu SWMM zaadaptowanego specjalnie dla tego rodzaju kanalizacji. Jednak niektóre gminy nie są zainteresowane budową kanalizacji sieciowych, gdyż nie ma kontroli bardzo taniej, lecz szkodliwej dla środowiska kanalizacji bezodpływowej.

Czytaj też: Wybrane zagadnienia projektowania i budowy sieci wodociągowej Cz. 2. Uzbrojenie sieci i eksploatacja >>>

Specyfika odprowadzania ścieków sanitarnych na terenach wiejskich

Na wsi mieszka prawie 40% ludności Polski, tj. ok. 15 mln mieszkańców. Obecnie dostęp do sieci kanalizacyjnej na wsi polskiej ma ok. 1/3 jej mieszkańców – wskaźnik ten dynamicznie rośnie, głównie dzięki rozbudowie kanalizacji w pobliżu większych skupisk miejskich.

Ze względu na uwarunkowania historyczne największe zagęszczenie wsi występuje w centralnej Polsce, gdzie na 100 km2 jest ich 20–30.

Wsi bardzo małych, liczących do 199 mieszkańców, jest ok. 20 tys., czyli prawie połowa z ogólnej liczby w Polsce.

Miejscowości liczących od 200 do 499 mieszkańców jest prawie 15 tys.

Ze względu na częste rozproszenie zabudowy wiejskiej i znaczne odległości od głównych aglomeracji wsie takie znalazły się poza zasięgiem KPOŚK i będą nadal stwarzały problemy sanitarne.

Trudności ze skanalizowaniem takich wsi są dwojakiego rodzaju:

• po pierwsze, niekorzystne ukształtowanie terenu często wymusza przy budowie kanalizacji grawitacyjnej duże głębokości wykopów w połączeniu z pompowniami ścieków;
• drugi problem pojawia się, gdy chcemy tak zebrane ścieki odprowadzić do zbiorczej oczyszczalni ścieków, często odległej o kilka km. Wiąże się to z budową kolektorów tłocznych i kolejnych pompowni ścieków.

Inna możliwość dostarczenia ścieków do zbiorczej oczyszczalni to ich transport taborem asenizacyjnym. Takie rozwiązania – chociaż technicznie możliwe – są stosunkowo drogie w eksploatacji i stwarzają duże możliwości nadużyć [3, 13].

Ponadto bardzo często mieszkańcy wsi, zwłaszcza z niskimi dochodami, są przeciwni budowie kanalizacji sanitarnej niezależnie od wybranego rodzaju systemu kanalizacyjnego.

Powszechne jest odprowadzanie nieczystości ciekłych bezpośrednio do środowiska przyrodniczego bez oczyszczania. Koszty związane z opłatami za wywóz lub odprowadzanie ścieków nie są wówczas ponoszone. W takiej sytuacji mieszkańcom najbardziej opłaca się finansowo brak sieci kanalizacyjnej.

Akceptowalne społecznie opłaty za pobór wody i odprowadzanie ścieków wynoszą obecnie, zgodnie z zaleceniami Międzynarodowego Stowarzyszenia ds. Wody, do 3% dochodów rozporządzalnych gospodarstwa domowego. W Polsce próbuje się podnieść ten próg do 3–4% [15].

Dochody rozporządzalne w gospodarstwach domowych w Polsce w ciągu ostatnich lat rosły powoli i w roku 2014 wynosiły przeciętnie 1340 zł na osobę i miesiąc [7]. Natomiast przeciętny dochód rozporządzalny w gospodarstwach domowych rolników był o przeszło 20% niższy i wynosił miesięcznie 1051 zł/osobę.

Również w tej grupie odnotowano realny spadek wysokości dochodu rozporządzalnego o 8,7% w stosunku do roku 2013, gdy średnio w Polsce wzrósł on o 3,2%.

Pewne zróżnicowanie dochodu rozporządzalnego występuje pomiędzy poszczególnymi województwami, np. w województwie podkarpackim jest on ponad 20% niższy niż w zachodniopomorskim. Jednak najczęściej rozkład dochodów jest prawostronnie asymetryczny, gdyż istnieje niewielka grupa bardzo bogatych gospodarstw domowych, które podwyższają średnią. Z tego powodu wartości średnie dochodu akceptowalnego społecznie nie oddają rzeczywistej dostępności cenowej usług dla gospodarstw domowych.

Bardziej reprezentatywną miarą takiej dostępności jest mediana dochodu rozporządzalnego, która np. dla gospodarstw domowych rolników wyniosła jedynie 780 zł/M/m-c (2013).

W odniesieniu do średniego dochodu rozporządzalnego z 2014 r. w Polsce, wynoszącego 1340 zł na osobę, byłaby to kwota 37 zł miesięcznie, podczas gdy w rzeczywistości osoba pobierająca miesięcznie 4 m3 wody i generująca tyle samo ścieków, płacąca za wodę i ścieki przeciętnie 4 m3 · 8 zł/m3 = 32 zł/m-c, zbliża się już do tej granicy akceptowalności społecznej opłat.

W przypadku mieszkańców wsi osiągających niższą niż średnia wielkość dochodu rozporządzalnego (nawet o 70%) opłaty za wodę i ścieki często przekraczają poziom akceptowalny społecznie.

Ceny wody i ścieków co roku rosną, osiągając w niektórych miejscowościach 23 zł/m3 (wg IG „Wodociągi Polskie”). W związku z powyższym część rad gmin nie uwzględnia kosztów amortyzacji systemów kanalizacyjnych w cenie ścieków [15] lub zaniża wielkość swego majątku w celu zmniejszenia kosztów amortyzacji.

Przeprowadzone na zlecenie Przedsiębiorstwa Urządzeń Ochrony Środowiska BIOTOP Sp. z o.o. w Zamościu badania rynku kanalizacyjnego w 2010 r. wskazywały na bardzo duże zainteresowanie jednostek samorządu terytorialnego innowacyjnym systemem kanalizacji. Wykonana w oparciu o badania rynku analiza ekonomiczna potwierdziła celowość wdrożenia oraz fakt przydatności innowacyjnego rozwiązania przede wszystkim dla potrzeb społecznych oraz ekologicznych.

Obszary badawcze były analizowane w gminach wiejskich województw: mazowieckiego, lubelskiego, podkarpackiego, podlaskiego, świętokrzyskiego oraz warmińsko-mazurskiego. W praktyce zaobserwowano jednak rozbieżność pomiędzy deklarowanym popytem ze strony gmin wykazanym w analizie rynku a popytem rzeczywistym. Innowacyjny system KMZP, mimo znacznie mniejszych nakładów inwestycyjnych na budowę w odniesieniu do klasycznych systemów kanalizacyjnych grawitacyjnych czy znanych alternatywnych (ciśnieniowych i podciśnieniowych), nie zyskał popularności w kraju.

Pomimo bardzo dużego zapotrzebowania na rynku na budowę sieci kanalizacyjnych oraz znacznego potencjału komercjalizacyjnego, KMZP napotkała na bariery po stronie gmin odpowiedzialnych za realizację zbiorczych systemów odprowadzania ścieków.

Gminy nie są przygotowane do stosowania rozwiązań innowacyjnych w zakresie odprowadzania ścieków, a często również do budowy kanalizacji w ogóle. Wynika to z niedostatku wiedzy u pracowników służb eksploatujących systemy kanalizacyjne, w szczególności w mniejszych gminach, oraz braku specjalnych funduszy na ewentualne usuwanie usterek w pierwszych latach eksploatacji takich sieci kanalizacyjnych.

Czytaj też: Wybrane zagadnienia projektowania i budowy sieci wodociągowej; Cz. 1. Budowa i rodzaje rur >>>

Kanalizacja małośrednicowa zrównoważonego przepływu

System KMZP w części sieciowej ma dużo cech wspólnych z klasycznym systemem kanalizacji grawitacyjnej. Zasadnicza różnica polega na zastosowaniu na przykanalikach osadników węzłów przyłączeniowych wyposażonych w osadnik wstępny, spełniający funkcję separatora odpadów stałych. Przez oddzielenie części stałych uzyskuje się zmniejszenie średnic przewodów (50–100 mm) i spadków podłużnych (patrz: rysunek po lewej).

Kanalizacja małośrednicowa nie wymaga głębokich wykopów i jest układana podobnie jak wodociąg, tj. z minimalnym przykryciem chroniącym przed przemarzaniem (1,2–1,5 m). Wykopy są zatem stosunkowo płytkie i wąskie, co zmniejsza szkody środowiskowe przy ich wykonywaniu. Dodatkowo nie stosuje się studzienek kanalizacyjnych, które zastępowane są przez czyszczaki montowane nawet co 150–300 m. Jedynym problemem jest obsługa osadników wstępnych i zagospodarowanie osadów.

Zastosowanie osadników o pojemności 1–2 m3 dla jednego gospodarstwa powoduje, że osad powinien być wywożony raz w roku. Większe osadniki gnilne (o poj. ≥ 3 m3), stosowane np. w Kanadzie [11], pozwalają na ich opróżnianie raz na kilka lat, a dzięki systemowi hydraulicznego wzburzania osadu – raz na kilkanaście lat.

System ten stosuje się na terenach o średniej bądź małej gęstości zabudowy i płaskim (np. miejscowość nad brzegiem jeziora lub nadmorska) lub pagórkowatym terenie, przy wysokim poziomie wód gruntowych, podłożu skalnym lub niestabilnym (grunt kurzawkowy) albo tam, gdzie koszty odbudowy istniejącej infrastruktury są znaczne [1, 5, 8, 9].

Najkorzystniejsze jest wykonywanie tej kanalizacji metodami bezwykopowymi, np. za pomocą horyzontalnych przewiertów sterowanych, co ogranicza ingerencję w środowisko do minimum i obniża nakłady inwestycyjne.

System kanalizacji małośrednicowej grawitacyjnej można podzielić na KMZP z minimalnym spadkiem (bez przeciwspadków) oraz KMZP ze zmiennym spadkiem (możliwość prowadzenia przewodu z przeciwspadkiem).

Często stosowane jest też połączenie tego drugiego systemu z kanalizacją ciśnieniową. Ten sam rurociąg kanalizacyjny może pracować jako grawitacyjny lub ciśnieniowy. Dzięki retencji zbiornikowej i dużym oporom hydraulicznym zaworów i rur następuje wyrównanie natężenia przepływu ścieków; wartości współczynnika nierównomierności godzinowej nie przekraczają Nh = 2,0.

Nakłady inwestycyjne na kanalizację małośrednicową zrównoważonego przepływu

Nakłady inwestycyjne na system KMZP w stosunku do tradycyjnej kanalizacji grawitacyjnej są niższe, jednak stosunek procentowy nakładów na kanalizację małośrednicową w stosunku do nakładów na tradycyjną kanalizację grawitacyjną jest różnie podawany przez autorów, jeśli nie uwzględni się pozostawienia starych OG: 20% [1], 20–50% [6, 9], 50% [10], 30–65% [4, 8].

Według badań przemysłowych i prac rozwojowych przeprowadzonych przez BIOTOP w ramach PO IG 1.4–4.1 w latach 2009–2011, KMZP jest tańsza od klasycznych systemów kanalizacyjnych o 20–60%.

Analiza porównawcza kosztów budowy kanalizacji, wykonana dla tradycyjnych sieci kanalizacyjnych grawitacyjno-ciśnieniowych zrealizowanych w latach 2013–2015 na terenie gminy Łabunie oraz dla sieci kanalizacyjnej realizowanej w ramach projektu Demonstrator+ na terenie tej gminy, wykazała, że sieć KMZP będzie o ok. 33% tańsza w odniesieniu do klasycznych rozwiązań.

Nakłady inwestycyjne na ten system w stosunku do tradycyjnej kanalizacji charakteryzuje się dużym zróżnicowaniem, na co mają wpływ głównie warunki lokalne oraz wariant systemu kanalizacji małośrednicowej.

Na podstawie badań różnych autorów można stwierdzić, że odciążona kanalizacja małośrednicowa jest o około połowę tańsza od tradycyjnej kanalizacji. Jeśli do tego uwzględni się niższe nakłady inwestycyjne na oczyszczalnię ścieków, może być ona jeszcze tańsza.

Nakłady inwestycyjne przypadające na jedno przyłącze w Australii wynosiły średnio 4300 dolarów australijskich, a w przypadku tradycyjnej kanalizacji grawitacyjnej – 13 800 dol. [14].

Czytaj też: Wybrane rozwiązania w kanalizacji grawitacyjnej >>>

Problemy i trudności związane z innowacyjnymi systemami kanalizacyjnymi

Projektowanie

Projektowanie innowacyjnych systemów kanalizacyjnych stwarza wiele trudności ze względu na ograniczony dostęp do wiedzy dotyczącej projektowania i obliczeń hydraulicznych wśród projektantów. Dotyczy to nie tylko KMZP, ale także sieci podciśnieniowej i ciśnieniowej.

Bardzo często projektanci wybierają dobrze sobie znane, sprawdzone systemy tradycyjne sieci kanalizacji grawitacyjno-ciśnieniowej, niezależnie od kosztów ich późniejszego wykonania.

Wiedza na temat innowacyjnych systemów kanalizacyjnych jest niepełna. Brakuje odpowiednich modeli matematycznych do symulacji pracy tego rodzaju sieci, szczególnie jeśli występują w nich przepływy dwu- i trójfazowe. W takich przypadkach wymiarowanie systemów kanalizacyjnych odbywa się na podstawie wytycznych ustalonych na podstawie danych doświadczalnych.

Przykładem może być system odciążonej kanalizacji małośrednicowej, dla którego do niedawna stosowano jedynie wytyczne do projektowania wynikające z doświadczeń eksploatacyjnych. Dopiero kilka lat temu stworzono model matematyczny systemu KMZP, który zaimplementowano do programu SWMM 5.0 [12].

Konsultacje projektu z gminą

Słabe rozpowszechnienie innowacyjnych systemów kanalizacyjnych w Polsce powoduje, że gminy bardzo sceptycznie podchodzą do tego rodzaju sieci lub wręcz ich nie chcą. Wynika to głównie z obawy przed problemami eksploatacyjnymi.

KMZP jest nieufnie postrzegana ze względu na brak obiektów referencyjnych w kraju. W celu testowania i popularyzowania nowych rozwiązań technologicznych i urządzeń systemu KMZP budowane są obecnie systemy pilotażowe w gminie Łabunie, powiat zamojski, oraz gminie Żółkiewka, powiat krasnostawski, w ramach projektu Demonstrator+. W pierwotnych założeniach planowano budowę obiektu demonstracyjnego w gminie M. w powiecie zamojskim.

Na etapie składania wniosku do NCBiR o realizację projektu Demonstrator+ władze gminy złożyły pisemną deklarację dotyczącą zgody na budowę sieci kanalizacyjnej na terenie gminy, ze środków NCBiR oraz spółki BIOTOP – gmina nie ponosiłaby kosztów budowy kanalizacji. Jednak już po podpisaniu umowy z NCBiR o realizacji projektu w ramach Demonstrator+ przez konsorcjum, w skład którego wchodzi BIOTOP oraz Politechnika Lubelska i Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, gmina ta zrezygnowała z budowy systemu kanalizacyjnego. Jako argument do odstąpienia od realizacji innowacyjnej sieci kanalizacyjnej władze gminy podały brak zainteresowania kanalizacją ze strony mieszkańców.

Po rezygnacji gminy M. rozpoczęto poszukiwania innego miejsca realizacji projektu. Przeprowadzono szereg rozmów z przedstawicielami władz gmin, w których potencjalnie można byłoby wybudować instalację pilotażową. Pomimo faktu, że założenia projektu przewidywały budowę obiektu pilotażowego bez udziału środków finansowych gminy, wystąpiły trudności z uzyskaniem akceptacji i zlokalizowaniem projektu.

Ostatecznie zainteresowanie wdrożeniem innowacyjnych rozwiązań wykazały gminy Łabunie i Żółkiewka. Podpisano umowy z władzami tych gmin na realizację obiektów demonstracyjnych.

Budowa sieci kanalizacyjnej w Żółkiewce została opóźniona ze względu na to, że na etapie realizacji pojawiły się obawy ze strony zarówno władz gminy, jak i mieszkańców dotyczące zastosowania systemu. Gmina miała pełną świadomość, że ma to być instalacja pilotażowa służącą testowaniu nowych rozwiązań technologicznych i urządzeń systemu kanalizacji sanitarnej, pomimo to pojawiły się obawy dotyczące funkcjonowania i eksploatacji sieci wybudowanej według tej technologii. Po wielu rozmowach, spotkaniach i prezentacjach dotyczących funkcjonowania sieci KMZP władze gminy Żółkiewka zadecydowały o kontynuacji projektu.

Pozyskiwanie funduszy

System finansowania budowy sieci kanalizacyjnych w Polsce jest niekorzystny dla innowacyjnych rozwiązań. Gmina na etapie pozyskiwania funduszy może otrzymać dotację, której procentowy udział w nakładach inwestycyjnych jest tym większy, im większy jest koszt budowy systemu kanalizacyjnego. W istotny sposób preferuje to tradycyjne systemy kanalizacyjne, które w niekorzystnych warunkach terenowych (np. małe spadki, wysoki poziom wód gruntowych) są znacznie droższe.

Dzięki wsparciu finansowemu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w Warszawie, w ramach programu Demonstrator+, konsorcjum w składzie: PUOŚ BIOTOP, Politechnika Lubelska i Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu od 2013 r. realizuje projekt badawczy pt. „Innowacyjny system kanalizacji sanitarnej”. Budżet projektu opiewa na kwotę 9 095 211 zł, z czego 3 402 948 zł dotyczy budowy pilotażowego obiektu sieci kanalizacyjnej dla 1500–2000 mieszkańców.

Czytaj też: Ciśnieniowe techniki membranowe w gospodarce wodno-ściekowej >>>

Konsultacje społeczne

Podczas konsultacji społecznych bardzo trudno jest przekonać mieszkańców do budowy innowacyjnych systemów kanalizacyjnych. Głównym powodem, który utrudnia przekonanie mieszkańców do danego systemu, jest brak możliwości odzwierciedlenia różnicy w nakładach inwestycyjnych na innowacyjne systemy kanalizacyjne oraz na tradycyjną kanalizację grawitacyjną w cenie ścieków.

Można byłoby to pokazać poprzez wskaźniki ekonomiczne, ale praktyką jest, że z powodu niskiego dochodu rozporządzalnego koszty amortyzacji systemów kanalizacyjnych nie są uwzględniane w cenie opłat za ścieki i nie można w prosty sposób wykazać przewagi innowacyjnego systemu kanalizacyjnego nad konwencjonalnym, kiedy cena ścieków pozostaje taka sama.

Dodatkowe trudności w przekonaniu społeczeństwa ma system KMZP. Jego ważnym elementem są osadniki wstępne w węzłach przyłączeniowych, które co pewien czas należy opróżniać.

Mieszkańcy bardzo często kojarzą osadniki ze zbiornikami bezodpływowymi. Z tego powodu nie widzą oni różnicy pomiędzy dotychczasowym systemem ze zbiornikami bezodpływowymi a odciążoną kanalizacją małośrednicową. Bardzo ważna jest rola projektanta w wyjaśnianiu przyszłym użytkownikom różnicy pomiędzy tymi systemami. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę, że osadnik gnilny o pojemności jednostkowej ≥ 1,0 m3/M można opróżniać raz na kilka lat, a nie raz na kilka tygodni, jak to powinno mieć miejsce przy prawidłowej eksploatacji zbiorników bezodpływowych.

System kanalizacji małośrednicowej poprzez separację odpadów, które nie powinny znaleźć się w sieci kanalizacyjnej w obrębie przyłączanej posesji, wymusza niejako na użytkownikach prawidłową kulturę użytkowania sieci kanalizacyjnej, co jest obecnie dużym problemem eksploatatorów. Jednak mieszkańcy wsi, którzy bardzo często nie ponoszą żadnych kosztów związanych z odprowadzaniem ścieków do nieszczelnych zbiorników, do zbiorników na gnojowicę lub gnojówkę albo wprost do gruntu, sprzeciwiają się budowie zbiorczych systemów kanalizacyjnych, upatrując w nich źródło zbędnych wydatków. Świadomość ekologiczna mieszkańców wsi i rozpoznawanie zagrożeń związanych z nielegalnym odprowadzaniem ścieków są często na niskim poziomie.

Niezbędnym środkiem, który mógłby zmienić mentalność społeczeństwa dotyczącą konieczności ochrony środowiska przyrodniczego poprzez budowę sieci kanalizacyjnych i likwidację nieszczelnych zbiorników na nieczystości ciekłe, jest przeprowadzenie na szeroką skalę szkoleń skierowanych do władz gmin oraz mieszkańców. Szkolenia miałyby na celu zwiększenie świadomości ekologicznej społeczeństwa oraz zmniejszenie lub likwidację barier dotyczących stosowania innowacyjnych rozwiązań.

Wykonawstwo sieci

Innowacyjne systemy kanalizacyjne są słabo rozpowszechnione w Polsce, co powoduje, że występują problemy z realizacją tego typu sieci. Szczególnie jeśli do ich budowy stosuje się nowoczesne techniki, jak np. horyzontalne przewierty sterowane (kierunkowe).

W przypadku prowadzenia przewodów kanalizacji małośrednicowej należy ściśle przestrzegać – podobnie jak w systemach tradycyjnych – rzędnych projektowanych sieci. To, że sieć małośrednicową można prowadzić w szczególnych sytuacjach z przeciwspadkiem, nie może być postrzegane jako brak konieczności zwracania uwagi na spadek i rzędne przewodu.

Nieprzestrzeganie projektowanych rzędnych posadowienia rurociągów kanalizacyjnych w dalszym etapie – po oddaniu tego systemu do użytkowania – może mieć niekorzystny wpływ na funkcjonowanie sieci, brak odpływu z osadników lub blokadę przepływu na sieci przez tworzące się korki wodno-powietrzne.

Przewody kanalizacji małośrednicowej można prowadzić z przeciwspadkiem, ale tylko w wyjątkowych sytuacjach i zawsze należy to uwzględnić już na etapie projektowania, dokonując odpowiednich obliczeń hydraulicznych i/lub projektując od- lub napowietrzniki. Z tego względu niezwykle ważny jest autorski nadzór projektanta.

Przed oddaniem sieci do eksploatacji wymagane jest jej przepłukanie, gdyż podczas budowy do rur mogą dostać się różne zanieczyszczenia, głównie piasek [4, 8].

Eksploatacja sieci

Eksploatacja innowacyjnych systemów kanalizacyjnych może być początkowo trudna. Dlatego dobrą weryfikacją projektów wdrożeniowych realizowanych w ramach programu Demonstrator+ jest monitorowanie stopnia osiągania zarówno celu głównego, jak i celów szczegółowych – w trakcie realizacji projektów oraz do 5 lat po ich zakończeniu. Ewaluację przedsięwzięcia prowadzi podmiot zewnętrzny, a koszty tych działań są pokrywane z budżetu projektu wdrożeniowego.

Pracownicy gminnych zakładów usług komunalnych mają czasami niewielką wiedzę na temat działania oraz eksploatacji systemów kanalizacyjnych, w szczególności innowacyjnych. Ze względu na prostotę i duże rozpowszechnienie tradycyjnych systemów kanalizacji grawitacyjnej wiedza na temat ich eksploatacji jest łatwo dostępna – nie można tego powiedzieć o innowacyjnych systemach kanalizacyjnych, które niekiedy są nieznane nawet osobom z wykształceniem z zakresu inżynierii środowiska. Z tego względu osoby eksploatujące tego typu systemy powinny przechodzić odpowiednie szkolenia związane z eksploatacją takich systemów kanalizacyjnych.

Brak odpowiedniej eksploatacji może powodować awarie i szybką degradację systemu kanalizacyjnego.

Przykładem ilustrującym konieczność posiadania wiedzy z zakresu eksploatacji sieci kanalizacyjnych może być awaria pomp w pompowni na sieci odciążonej kanalizacji małośrednicowej. Eksploatator wymienił pompy w lokalnej pompowni na nowe, po czym niektóre budynki położone powyżej pompowni zaczęły być okresowo podtapiane ściekami. Z tego powodu zamontowano zawory zwrotne na odpływach z ich osadników gnilnych.

Powodem takiej sytuacji było zainstalowanie pomp o większej wysokości podnoszenia od pierwotnie zainstalowanych, co powodowało okresowe powstawanie zbyt wysokiego ciśnienia w sieci i wpompowywanie ścieków do osadników gnilnych położonych najbliżej pompowni.

Podsumowanie

Wdrażanie innowacyjnych systemów kanalizacyjnych w Polsce stało się ostatnio łatwiejsze dzięki unijnym środkom pomocowym i specjalnym programom, takim jak Demonstrator+. Mało jest jednak przedsiębiorstw zainteresowanych innowacjami i inwestorów gotowych podjąć ryzyko wdrożeń.

Bariery społeczne dotyczące stosowania nowych technologii można pokonać, zwiększając świadomość ekologiczną społeczeństwa i popularyzując innowacyjne, racjonalne technologie odprowadzania ścieków. Nowatorskie technologie mogą być jedyną szansą skanalizowania obszarów wiejskich o niekorzystnych warunkach zabudowy i gruntowo-wodnych, co w konsekwencji przyczyni się do poprawy stanu środowiska przyrodniczego na tych obszarach.

NCBiR, projekt nr 591 realizowany w ramach programu Wsparcie badań naukowych i prac rozwojowych Demonstrator+ pt. „Innowacyjny system kanalizacji sanitarnej”, na podstawie decyzji nr 35/SPM/2013 Dyrektora NCBiR z 11.10.2013

Literatura

1. Błażejewski R., Grawitacyjna kanalizacja małośrednicowa, materiały konferencyjne Ogólnopolskiej Konferencji Szkoleniowej „Kanalizacja terenów niezurbanizowanych”, Wisła, 9–11 września 1998 r., Abrys.
2. Błażejewski R., Skubisz W., Grawitacyjna kanalizacja małośrednicowa, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 10/2005, s. 21–25.
3. Błażejewski R., Nawrot T., Jak uszczelnić system gromadzenia i dowożenia nieczystości ciekłych, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 9/2009, s. 2–3.
4. Bowne W.C., Naret R.C., Otis R.J., Alternative wastewater collection systems, EPA-625/1-91-024; U.S. EPA, Office of Water, Cincinnati – Washington, D.C. 1991.
5. Crites R., Tchobanoglous G., Small and Decentralized Wastewater Management Systems, McGraw Hill Inc., Boston 1998.
6. Dias S.P., Matos J.S., Small diameter gravity sewers: self-cleansing conditions and aspects of wastewater quality, „Water Science and Technology” Vol. 43, No. 5/2001, p. 111–118.
7. Główny Urząd Statystyczny, Sytuacja gospodarstw domowych w 2014 r. w świetle wyników badania budżetów gospodarstw domowych – notatka informacyjna, Warszawa 2015.
8. Kreissl J., Linahan D.V., Naret R., Lombardo P., Alternative Sewer Systems – MOP FD-12, 2nd Edition, WEF Press, Alexandria, Virginia 2008.
9. Lightbody P., Review of the Septic Tank Effluent Disposal Scheme – Working Paper 2 – Technological Options, Local Gov. Association of South Australia, Ref. No. 20020449RA2, 2002.
10. Little C.J., A comparison of sewer reticulation system design standards: gravity, vacuum, and small bore sewers, „Water SA” Vol. 30, No. 5/2004, p. 685-692.
11. Lossing H.A., Sludge accumulation and characterization in decentralized community wastewater treatment system with primary clarifier tanks at each residence, M. Sc. Thesis, Queen’s University Kingston, Ontario, Canada, 2009.
12. Nawrot T., Modelowanie systemu odciążonej kanalizacji małośrednicowej, praca doktorska, WBiIŚ, Politechnika Poznańska, 2012.
13. Najwyższa Izba Kontroli, Gospodarka ściekowa gmin na obszarach nieobjętych systemem kanalizacji zbiorczej w latach 2009–2011 (I półrocze), nr ewid.  8/2012/P/11/133/ LKA, Departament Środowiska, Rolnictwa i Zagospodarowania Przestrzennego, Warszawa 2012.
14. Palmer N., Lightbody P., Fallowfield H., Harvey B., Australia’s most successful alternative to sewerage: SA’s septic tank effluent disposal schemes, Australian Water Association, Adelaide 1999,  http://www.efm.leeds.ac.uk/CIVE/Sewerage/articles/australia.pdf, data dostępu: 1.06.2014.
15. Rauba E., Rauba K., Analiza możliwości spełnienia zasady zwrotu kosztów usług wodnych na przykładzie wybranych oczyszczalni ścieków z terenu północno-wschodniej Polski, „Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych” nr 40 (2009), s. 542–548.
16. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 lipca 2010 r. w sprawie sposobu wyznaczania obszaru i granic aglomeracji (DzU nr 137/2010, poz. 922).

Czytaj też: Pompowanie ścieków – uciążliwości eksploatacyjne >>>