Zbiorniki retencyjne wymagają regularnego usuwania sedymentujących zanieczyszczeń. Dotyczy to również kanałów, zwłaszcza tych o małym spadku, prowadzących wody przy zbyt małej prędkości przepływu. Ekonomicznym i wygodnym rozwiązaniem jest zastosowanie systemów automatycznego spłukiwania z wrotami uchylnymi w zbiornikach i prostych urządzeń spłukujących w kanałach.
Tak potrzebną w systemach kanalizacji regulację przepływu ścieków i wód opadowych można zrealizować w oparciu o proste i niezawodne urządzenia mechaniczne, często nie wymagające doprowadzenia energii z zewnątrz. Ustalony regulatorami przepływu dopływ ścieków i wód opadowych do oczyszczalni doceni każdy eksploatator. Przez wprowadzenie regulacji przepływu można zmniejszyć projektowaną pojemność zbiorników retencyjnych; spowolnienie przepływu w kanałach prowadzi do wykorzystania ich objętości jako dodatkowej przestrzeni retencyjnej.
Przy rozdziale ścieków i wód nieszkodliwie zanieczyszczonych, odprowadzanych odpowiednio do oczyszczalni i do odbiornika, wskazane jest, by wszelkie zanieczyszczenia trafiały do oczyszczalni ścieków. Temu służą urządzenia oczyszczające instalowane na przelewach komór rozdziału i przelewach burzowych.
Firma STEINHARDT GmbH już ponad 40 lat specjalizuje się w projektowaniu i produkcji urządzeń dla systemów kanalizacji rozdzielczej i ogólnospławnej, spełniających powyższe wymagania. Wieloletnie doświadczenie i innowacyjne podejście do rozwiązywanych problemów umożliwiło wdrożenie wielu opatentowanych rozwiązań. Główną zasadą, którą kierują się projektanci firmy STEINHARDT, jest osiągnięcie wymaganego efektu przy stosowaniu najprostszych środków, stąd wiele urządzeń tej firmy wykorzystuje energię przepływu ścieków i nie wymaga zasilania z zewnątrz ani układów sterowania. Celem niniejszego opracowania jest przedstawienie podstawowych urządzeń wymienionej firmy służących do spłukiwania zbiorników i kanałów, regulacji przepływu oraz separacji zanieczyszczeń.
SPŁUKIWANIE ZBIORNIKÓW
System automatycznego spłukiwania zbiorników retencyjnych hydroself® wykorzystuje energię retencjonowanych wód; dzięki temu zużycie energii elektrycznej jest minimalne. Nie stosuje się tu mieszadeł, pomp i strumienic. Dno zbiornika jest oczyszczane spiętrzoną falą wód deszczowych czy ścieków, gwałtownie uwalnianą przez wrota uchylne.
Spiętrzona fala płucząca
W zbiorniku są wydzielone komory spiętrzające, ściana oddzielająca komory od reszty zbiornika jest wyposażona w uchylne wrota oraz, w razie potrzeby, w klapowe zawory zwrotne. Wysokość ściany zależy od pojemności i konfiguracji zbiornika i wynosi od 1 m do 1,7 m. Dno zbiornika jest podzielone na tory spłukiwane o szerokości nie większej niż 6 m, by uniknąć meandrowania fali płuczącej i zapewnić odpowiednią prędkość przepływu. Wysokość ścianek dzielących tory spłukiwane to zaledwie 0,4 m. Każdy tor ma „swoją” komorę spiętrzającą.
Tory spłukiwane
W zależności od lokalizacji dopływu do zbiornika, komory spiętrzające są napełniane ściekami bezpośrednio z dopływu lub poprzez klapowe zawory zwrotne w ścianie oddzielającej komory (jeśli dopływ znajduje się naprzeciwko komór po drugiej stronie zbiornika). Komory spiętrzające są otwarte od góry, w pierwszym przypadku gdy poziom wód w komorach przekroczy wysokość ściany oddzielającej, wody przelewają się do torów spłukiwanych. W sytuacji, gdy ścieki dopływają od strony torów, początkowo komory napełniane są poprzez klapowe zawory zwrotne; gdy podnoszący się poziom ścieków w zbiorniku przewyższy wysokość ściany wydzielającej komory będą napełniane od góry.
Elementy systemu hydroself® przedstawia poniższy rysunek.
Zbiornik z dopływem zlokalizowanym naprzeciwko komór spiętrzających
W czasie napełniania zbiornika wrota komór są zablokowane w pozycji zamkniętej. Po opróżnieniu zbiornika sygnał z czujnika poziomu ścieków uruchamia agregat hydrauliczny (0,37 lub 0,55 kW), który zwalnia rygle uchylnych wrót pierwszej komory spiętrzającej; następuje gwałtowny zrzut ścieków do pierwszego spłukiwanego toru. Po spływie fali ścieków wraz ze spłukanymi zanieczyszczeniami ten sam agregat zwalnia rygle wrót następnej komory i cykl powtarza się automatycznie aż do oczyszczenia całego zbiornika. Siłownik hydrauliczny działa jedynie w momencie zwalniania rygli.
Po spłukującym zrzucie ścieków komory spiętrzające pozostają czyste i suche. Odpowiednio dobrany profil koryta zbiorczego (odprowadzającego ścieki), biegnącego wzdłuż ściany zbiornika poprzecznie do torów spłukiwanych zapobiega powstaniu powracającej fali odbitej.
Gwałtowny zrzut ścieków z komory spiętrzającej tworzy falę płuczącą
System Hydroself® może być stosowany w dowolnych konfiguracjach zarówno w zbiornikach prostokątnych jak i okrągłych, zamkniętych i otwartych, oraz wyposażonych w dodatkowe funkcje, na przykład w kanał pory suchej – takie rozwiązanie przedstawia rysunek poniżej.
System Hydroself® jest wyposażony w indywidualną szafę zasilająco-sterowniczą zawierającą układ sterowania wszystkimi wrotami uchylnymi zainstalowanymi w zbiorniku. Układ sterowania umożliwia pracę w trybie automatycznym oraz manualnym w celach kontrolnych i remontowych. W trybie automatycznym wyzwalane jest kolejno płukanie jednego toru spłukiwanego po drugim, aż do spłukania całego zbiornika. W trybie manualnym można wybrać jeden z torów i tylko ten zostanie spłukany.
System Hydroself® jest łatwy i tani w eksploatacji. Komory spiętrzające są otwarte od góry co ułatwia dostęp do mechanizmów wrót uchylnych.
Zaletą systemu Hydroself® jest jego elastyczność, możliwość dopasowania do różnych kształtów zbiorników adaptowanych i modernizowanych. Poniżej przykład zastosowania systemu w adaptowanym zbiorniku, który przed przebudową miał dno o przekroju V- kształtnym.
System Hydroself® w zbiorniku zmodernizowanym.
Prostota rozwiązania systemu Hydroself® zapewnia długoletnią, bezawaryjną i wygodną eksploatację. W Polsce system Hydroself® zainstalowano już w 15 miejscowościach, łącznie w 33 zbiornikach, następne są planowane. Na świecie działa ponad tysiąc takich systemów. Ułatwieniem w projektowaniu zbiorników z systemem automatycznego spłukiwania jest prosty algorytm opracowany i udostępniany przez firmę STEINHARDT; algorytm ten pozwala optymalnie dobrać wymiary komór spiętrzających stosownie do długości torów spłukiwanych, profil dna komór spiętrzających i profil koryta zbiorczego.
SPŁUKIWANIE KANAŁÓW
Spłukiwanie kanałów w niektórych przypadkach można realizować wykorzystując zmodyfikowany system Hydroself®, dla kanałów o mniejszych przekrojach znajduje zastosowanie urządzenie hydrofLUSH® GS.
Urządzenie płuczące hydroFLUSH® GS
Urządzenie to zapewnia regularne, cykliczne płukanie kanału również przy bezdeszczowej pogodzie, bez zasilania zewnętrznego i układu sterowania. Zasada działania opiera się na spiętrzeniu ścieków przed przegrodą zamykającą światło kanału. Przegroda ta wyposażona w zespół pływaków, unosi się samoczynnie gdy spiętrzenie osiągnie określoną wysokość. Powstała fala spiętrzona wypłukuje osady z kanału, a przegroda opada do pozycji wyjściowej. Przy maksymalnym natężeniu przepływu w kanale przegroda pozostaje w położeniu otwartym.
REGULACJA I SPOWALNIANIE PRZEPŁYWU
Regulatory przepływu hydrosLIDE® to szereg urządzeń o przepustowościach od 1 l/s do 5200 l/s. Regulatory te utrzymują stałą wartość przepływu z dokładnością ± 5%, niezależnie od poziomu cieczy w zbiorniku czy kanale przed urządzeniem. Dławienie przepływu, zmienne w zależności od ciśnienia cieczy, jest osiągane przez ruch zasuwy domykającej (ruch w dół) lub odsłaniającej (ruch w górę) światło otworu odpływowego regulatora. Zasuwa jest przesuwana przez dźwignię, do której zamocowany jest pływak; w ten sposób zmienny poziom cieczy podnosząc lub opuszczając pływak powoduje odpowiednią zmianę przekroju otworu regulatora (rys.1).
Regulatory HYDROSLIDE można montować w studzienkach na ciągu kanalizacyjnym oraz bezpośrednio do ścian zbiorników retencyjnych lub przelewów burzowych. Są to urządzenia mechaniczne, samoregulujące – nie wymagają zasilania energetycznego ani układów sterowania. Wykonane są (łącznie z pływakiem) ze stali nierdzewnej.
Hamulce przepływu HYDROSTYX® służą do spowalniania przepływu wód w kanale. Zastosowanie hamulców wyrównuje natężenie przepływu łagodząc uderzenia hydrauliczne powodowane napływem ścieków deszczowych. Hamulce są również przydatne na odcinkach kanalizacji o dużym spadku, jako wyposażenie kaskad spowalniających.
Hamulec HYDROSTYX składa się z nieruchomej przegrody mocowanej nad dnem do ścian kanału lub studzienki, oraz ruchomej zasuwy podnoszonej i opuszczanej po ścianie przegrody poprzez dźwignię obracaną przez jeden lub dwa pływaki. Przy pogodzie bezdeszczowej ścieki przepływają swobodnie pod przegrodą. W miarę wzrostu natężenia przepływu, przed przegrodą powstaje spiętrzenie i pływaki podnosząc się opuszczają zasuwę, co ogranicza przepływ. Jeśli natężenie przepływu nadal wzrośnie, ścieki będą przelewać się przez górną krawędź przegrody hamulca.
SEPARACJA ZANIECZYSZCZEŃ STAŁYCH Z WÓD PRZELEWOWYCH
Mechaniczna krata gęsta hydroSCREEN® jest przystosowana do montażu w komorach rozdziału lub na przelewach burzowych i awaryjnych. Krata zamontowana jest w pozycji poziomej na koronie kanału prowadzącego ścieki do oczyszczalni.
Gdy natężenie przepływu rośnie w wyniku opadów, ścieki napływają na kratę od dołu. Krata zatrzymuje zanieczyszczenia i zrzuca je z powrotem do kanału odprowadzającego ścieki do oczyszczalni, natomiast ścieki oczyszczone przelewają się przez krawędzie ścian kanału. W ten sposób zachodzi rozdzielenie strug z jednoczesnym oczyszczaniem ścieków odprowadzanych do odbiornika.
Krata ma budowę modułową; w ramie każdego modułu znajduje się ruszt filtrujący o prześwicie 4, 6, 8, 10 lub 12 mm. Zanieczyszczenia zatrzymane na kracie są odspajane przez posuwisto-zwrotny ruch zgrzebła o napędzie hydraulicznym.
PODSUMOWANIE
Urządzenia firmy STEINHARDT łączą prostotę i elegancję rozwiązania z trwałością i stabilnością konstrukcji, wykonywane są z wysokogatunkowej stali nierdzewnej. Zapewnia to długoletnią, efektywną i bezawaryjną eksploatację. Urządzenia te są projektowane zgodnie z wytycznymi ATV i spełniają Normy Europejskie. Zastosowanie omawianych urządzeń prowadzi do oszczędności w nakładach inwestycyjnych przy budowie nowych sieci kanalizacyjnych i pozwala na twórczą modernizację sieci istniejących.
Niniejsza prezentacja nie wyczerpuje zakresu oferty firmy STEINHARDT. W ofercie tej znajdują się również urządzenia łączące funkcje regulacji przepływu i oczyszczania kanałów uderzeniem spłukującym hydroGUARD®, urządzenia spłukujące wykorzystujące zasadę lewara hydrofLUSH®, system hydroSWITCH® dla komór rozdziału i wiele innych.
Do każdego zagadnienia projektanci firmy STEINHARDT podchodzą indywidualnie, proponując całościowe rozwiązanie problemu przez opracowanie koncepcji technologicznej układu kanalizacji w oparciu o zastosowanie przedstawionych wyżej urządzeń.
