Stokování objekty na stokové síti

Transkript

1 Stokování objekty na stokové síti Odlehčovací komory Jednotná soustava Jednotná kanalizace Retenční nádrž Odlehčovací komory Nádrže s přepadem záchytná průtočná kombinovaná Řeka Odpadní voda z domácností Odpadní voda z průmyslu Dešťový odtok ze sídlišť Podzemní voda Ostatní balastní voda Čistírna odpadních vod Zasakování Retenční nádrž Odlehčovací komory Odlehčovací komory Slouží při příchodu přívalového deště ke snížení průtoku do pokračující stokové sítě nebo na ČOV Neregulovaný odtok Regulovaný odtkok Prázdnění OK Plnění OK Přepad do recipientu Odlehčovací komory Při navrhování odlehčovacích komor je třeba určit množství vody, které z celkového přitékajícího množství Q dim do odlehčovací komory má pokračovat do další stokové sítě Q zř a množství vody, které má být odvedeno do recipientu Q p. Dále je třeba navrhnout takové konstrukční a stavební řešení OK, aby přitékající množství do odlehčovací komory spolehlivě v uvedené požadované relaci oddělila. Objekt odlehčovací komory nemá být využíván k napojení stok, změně směru stok apod. Je vhodné aby odlehčovací komory splňovaly nejen funkci odlehčení stoky, ale také nějaký způsob mechanického předčištění Speciální typy odlehčovacích komor Dešťové nádrže Odlehčovací komory způsobují až 50% znečištění malých vodních toků OK a zákon o vodovodech a kanalizacích V 12 odst. 1 zákona č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu se od kanalizace požaduje omezení znečišťování recipientů způsobované dešťovými přívaly. Dešťové oddělovače jsou zmíněny v 19 odst. 7 vyhlášky č. 428/2001 Sb., kterou se tento zákon provádí. U jednotné stokové sítě musí odlehčovací komory a separátory rozdělit průtok odpadních vod v poměru podle hydrotechnického výpočtu a bezpečně převést návrhový průtok do čistírny odpadních vod. V 24 se dále uvádí, že součástí kanalizačního řádu musí být mimo jiné: výčet odlehčovacích komor a jejich rozmístění, údaje o poměru ředění splaškových vod na přepadech do vodního recipientu (projektovaný a skutečný). V metodickém pokynu MŽP k NV 401/2015 Sb. je umožněno činnost dešťových oddělovačů definovat buď poměrem ředění, nebo počtem přepadů za rok. 1

2 ODLEHČOVACÍ KOMORY Metodický pokyn MŽP ředící poměr Q zř = m.q h = (1 + n) Q h Q h - bezdeštný odtok splašků, m - násobek zředění, 1+n také (1: n) je poměr ředění. Násobek ředění m se volil 1-40, zpravidla se volil 1 až 6. Takto navržená OK byla v roční době odtékajících srážek (3-4% roční doby) ve funkci např. 200 hod., docházelo k častému, značnému znečištění recipientu. Toto řešení však nerespektovalo velikost osídlení odvodňovaného území, ani vodnost recipientu. Za základní emisní kritérium pro posuzování a povolování vypouštění zředěných odpadních vod přes odlehčovací objekty doporučuje metodický pokyn použít počet přepadů za rok v dlouhodobém průměru stanoveném minimálně za 10 let. Počet přepadů se doporučuje stanovit podle místních podmínek v rozmezí maximálně 3-7 za rok. Počet přepadů je třeba stanovit na základě vodnosti a významu recipientu a na základě množství a kvality přepadající odpadní vody. Dodržení těchto kritérií musí být doloženo výpočtem (vycházející z dlouhodobé, kvantitativní simulaci historické řady dešťů), který je součástí projektové dokumentace, resp. posudku. Orientačním vodítkem pro stanovení emisních kritérií může být následující tabulka: Velikost odvodňované lokality 1 Tok Počet obyvate l Doba koncentrace 2 Vodárenský Ostatní Do 5000 EO >15 min Počet přepadů Nestanoví zvláštní podmínky 3 do EO <30 min Počet přepadů Počet přepadů nad EO Imisní Počet přepadů ODLEHČOVACÍ KOMORY I. odlehčovací komory s přelivem a. přímým kolmým šikmým lomeným obloukovým kolmým v oblouku b. jednostranným bočním s přímou hranou se šikmou hranou v oblouku s tangenciální hranou c. oboustranným bočním se šikmou hranou II. odlehčovací komory se škrtící tratí s nízkou přelivnou hranou, s vysokou přelivnou hranou. III. OK s přepadajícím paprskem přes štěrbinu, vytvořenou pomocí ocelových desek ve dně, přes štěrbinu, vytvořenou ve dně stoky Žabí tlama přes štěrbinu ve dně do nastavitelného plechového žlabu, přes štěrbinu ve dně s prahem ŠOK IV. OK s horizontální dělící stěnou (etážové, patrové), V. další typy odlehčovacích komor: s násoskou, se stavítkem, s plovákem a regulačním uzávěrem se stíraným sítem. VI speciální typy S horní štěrbinou Separátory Obloukový Vírový Storm-king jiné ODLEHČOVACÍ KOMORY ODLEHČOVACÍ KOMORY 2

3 OK s přímým přelivem S boční přepadovou hranou OK Sekaninova vysoká přepadová hrana OK Staroměstské nám.nízká přepadová hrana + stavítko OK 81K Švehlova - nízká přepadová hrana + ve funkci šikmým OK 3A Pštrosova nízká přepadová hrana S přepadajícím paprskem OK 16 A Hybernská Žabí tlama OK Trojická - přes štěrbinu z ocel. desek OK 7A Albertov S rozrážecí hranou Speciální typy odlehčovacích komor Mají za úkol kromě oddělení průtoku také mechanické předčištění Míra předčištění je dána stupněm mechanického předčištění Využití mechanického proudění vody Sedimentace Česle, síta Norné stěny Jiné prvky Nový směr v ochraně životního prostředí Nutno podpořit legislativou nový Vodní zákon OK Nábřeží kpt. Jaroše - žabí tlama SEPARÁTORY Odlehčovací komory - separátory, pracují na principu separace nerozpuštěných látek z vody Obvykle kruhové nádrže s tangenciálním vtokem a výtokem (uprostřed) V kanalizační praxi jsou používána zařízení v nichž dochází k zachycení nečistot v proudu příčné cirkulace. Podle charakteru proudění rozlišujeme separátory vířivé a vírové. O tom, jaké vznikne v separátoru proudění, rozhoduje vzájemný vztah mezi přítokem (množstvím a rychlostí), hloubkou vody v nádrži, přepadajícím množstvím vody do recipientu a odtokovým množstvím a rychlostí v potrubí směrem k ČOV. Vířivé proudění nastává, odtéká-li na čistírnu cca 1-5% přítoku, vírové proudění jestliže na čistírnu odtéká cca 10 a více % přítoku, v závislosti na hloubce vody. Vírové proudění v separátoru Vířivé proudění v separátoru Storm King Vírový separátor 3

4 Separátory Vírový separátor Přepad z separátoru u FN Hradec Králové NH Ostrava SEPARÁTORY Storm fox S přepadovou hranou v oblouku Česle a jejich dělení Storm King Podle světlé šířky mezi česlicemi Podle druhu čištění česlic Pevné a pohyblivé (zavěšené) Vertikální a horizontální 4

5 Trubní odlehčovací komora Trubní odlehčovací komora Přítokové potrubí navazuje na akumulační a uklidňovací část Norná stěna (provizorní hrazení) odděluje plovoucí nečistoty Voda je dělena přes přepadovou štěrbinu Účelem dešťových nádrží je: a) snížení nebo zamezení vnosu znečištění dešťových vod nebo zředěných splaškových vod vodami dešťovými, do vodních recipientů, b) zmírnění přívalové vlny směsi splaškových a dešťových vod za účelem jejich rovnoměrného odváděním stokovou sítí do ČOV, c) zmírnění přívalové vlny dešťových vod před jejich zaústěním do vodního toku (retencí). Je požadováno, aby 90% znečištění transportovaného dešťovými vodami za přelivu bylo zachyceno. K čistírně musí být odváděno cca 70-80% dešťových vod. U dešťové oddílné stokové soustavy má být dešťová nádrž umístěna před výustí do recipientu. Zachycené znečištění vody (hmoty) se mají odvádět na ČOV, není-li to možné, musí být individuálně řešeno jejich zneškodnění. Dešťové nádrže mohou umožnit ekonomické dimenzování profilů stok (hlavně u oddílné soustavy), mohou být řešením pro sanaci přetížených stok. Budují se na oddílné stokové soustavě, také jako nebeské rybníky (je napájen jen atmosférickými srážkami), nebo poldry (suchá retenční nádrž, která je plněna v době přívalu dešťových vod a pozvolna se vyprazdňuje). Podle funkce jsou dešťové nádrže: retenční, záchytné, průtočné, usazovací, kombinované. Budují se v hlavním nebo vedlejším směru (dle průtoku ve stoce). Retenční dešťové nádrže se navrhují v případech, kdy maximální přítok do uzavřeného profilu je větší než možný odtok, slouží tedy pro vyrovnání odtoku, mají retenční účinek 5

6 Záchytné dešťové nádrže se umisťují za odlehčovací komorou s vysokou přelivnou hranou, mají retenční funkci. Z nádrže nevede odtok do recipientu, odtok do recipientu nastane až po naplnění záchytné nádrže a zahlcení k vysoké přelivné hraně před nádrží. K ČOV odtéká regulovaný odtok. Navrhují se tam, kde se očekává vytvoření výrazné vlny znečištění, při odvodňování území v rozsahu do 15 minut doby dotoku. Průtočné dešťové nádrže se umisťují za odlehčovací komorou s vysokou přelivnou hranou. Mají retenční a čistící funkci. Po naplnění nádrže voda pomocí škrceného odtoku (zpravidla 2.Q m ), odtéká do recipientu. Po zahlcení celého systému nad úroveň přelivné hrany OK před nádrží, do recipientu odtéká přepadající voda. K ČOV neustále odtéká regulovaný odtok. Tyto dešťové nádrže jsou vhodné pro rozsáhlá odvodňovaná území, kde doba dotoku > 15 minut a kde se neočekává výrazný špičkový odtok znečištění. Usazovací dešťové nádrže mají čistící a retenční funkci, protéká jimi celý průtok vody z přívodní stoky oddílné dešťové soustavy nebo např. celý přepadající průtok z OK jednotné soustavy. Objekty dešťových nádrží mají být dle účelu dále vybaveny souvisejícími zařízeními: OK s přepadem do recipientu (s VP hranou), OK s přepadem do nádrže, regulovaným výtokem (štěrbinou) ve stěně nádrže, ovládáním odtoku k ČOV, čerpací stanicí na prázdnění, nornou stěnou (zachycení plovoucích nečistot, ropných látek), příp. obtokem, zařízením na oplach a čištění nádrží. DN nesmí být zaplavována vodou z recipientu. Nádrže musí být vyprázdněny do 8 hod po skončení odtoku dešťových vod z jednoho deště v příslušném povodí. Odtok z DN do ČOV nesmí překročit stanovenou hodnotu maximálního přítoku na ČOV. U usazovacích nádrží lze po skončení deště provozovat 2 h sedimentaci, potom odsazenou vodu odpouštět do recipientu. Zbytek (kal) má být do 4 h po skočení odpouštění vyprázdněn, vyčerpán (např. do splaškové kanalizace apod.). 6

7 Objemy dešťových nádrží se navrhují: a) racionálními metodami výpočtu, b)simulačními modely s bilancí odnosu znečištění. Objem retenční dešťové nádrže je možné stanovit podle obr., kde šrafovaná plocha V s značí proměnlivou plochu ohraničenou čarou přítoku, konstantním maximem a čarou odtoku, a současně vyjadřuje potřebný objem retenční nádrže pro jednotku plochy povodí m 3 /ha pro zvolenou dobu trvání deště t c. Pro zvýšení přesnosti se doporučuje t c zvětšit o hodnotu t p z redukce podle Bartoška. Tím přejde td na t d = (t d + t p ). Stejného výsledku při určení hodnoty V s dostaneme podle vztahu: q o V q.t.0,06 q. t t. 1.0,06 s c c o c d q c q c -redukovaná vydatnost deště pro dobu t c l/(s.ha) t c - doba trvání deště min, t d -doba dotoku stokovou sítí min, t p - doba povrchového odtoku ze vzorce podle Bartoška min, q o - specifický odtok zředěných vod na ČOV. Postupuje se tak, že se určí různé hodnoty V s pro různé doby trvání dešťů t c a pro největší z hodnot se stanoví potřebný objem nádrže jako V = V s,max. S r S r je redukovaná plocha povodí k DN v ha. Objem dešťové nádrže se navrhuje na stejnou periodicitu dešťů jako související stoková síť. Použití nižší periodicity se doporučuje tehdy, je-li odkanalizováné území nutné zvlášť bezpečně chránit, nebo není-li možné na nádrži zřídit bezpečnostní přeliv. Objem retenční dešťové nádrže V m 3 je možno stanovit také přibližně ze vzorce V = (q c. S r - Q o ).t c. 0,06 Q o je odtok dešťových vod po dobu trvání deště na ČOV v l/s, Q o = q o.s r. Objem retenční dešťové nádrže je možno stanovit také podle Pechera, viz graf obr. V grafu se určí pomocný parametr R jako funkce poměru, kde Q 15 je odtok deště o intenzitě q 15. Objem záchytné a průtočné nádrže V m 3 se vypočte ze vzorce V = V s. S r.γ S r - redukovaná plocha povodí ha, V s - hodnoty, které se odečtou z grafu na obr. jako funkce hodnot q m, q o, t d. V případě oddílné dešťové soustavy se V s určí pro q o = 0. 7

8 Tvar průtočné nádrže se určí podle hydraulických zásad platných pro návrh usazovacích nádrží: - podélná rychlost v podélné nádrži pro průtok z mezného deště Q m má být 0,02 m/s, při maximálním průtoku, který umožní štěrbina odtoku za maximální výšky nad přepadem umístěným před nádrží, obvykle 2Q m, má být 0,05 m/s, - povrchové zatížení hladiny má být maximálně 10 m 3 /(h.m 2 ). Usazovací nádrže se tvarově navrhují podle hydraulických zásad platných pro usazovací nádrže v ČOV. Doba zdržení v nádržích na oddílné dešťové soustavě stok se uvažuje 10 minut, na odlehčovací stoce 20 minut. Maximální rychlost v podélné nádrži je do 0,05 m/s, povrchové hydraulické zatížení má být maximálně 10 m 3 /(h.m 2 ). Objem dešťových nádrží lze určit také podle Pechera. Na jednotné soustavě stok se vypočte (pro dobu zdržení 20 minut) pomocný parametr K jako funkce t d a poměru (všechny veličiny se již vyskytly). Objem nádrže V Q15 V K Na oddílné dešťové soustavě stok se vypočte pomocný parametr K jako funkce t d a požadované doby zdržení t A min. 8

9 VĚTRACÍ ZAŘÍZENÍ Přirozeně se stoková síť provětrá za přívalových dešťů, kdy proudící voda strhuje a vytlačuje vzduch a plyny vznikající ve stokách a umožňuje nasávání vnějšího čerstvého vzduchu poklopy šachet a uličních vpustí. V běžném provozu za bezdeštného průtoku jsou stoky větrány domovními kanalizačními přípojkami.obdobně se stoková síť větrá i uličními vpustěmi a otvory v poklopech šachet. VĚTRACÍ ZAŘÍZENÍ Dříve se v místech mimo šachty, kde bylo nebezpečí hromadění plynů, umisťovaly větrací objekty. Kameninová roura DN 200 byla z prostoru stoky vyvedena do mělké šachty, kryté poklopem nebo mříží vpusti v úrovni terénu. Dnes se větrání dociluje v nejvyšší šachtě, která je společná pro dvě stoky. Dno uliční stoky, pro niž je šachta větrací, je minimálně 5 cm nad výpočtovou hladinou v průběžné stoce, tzv. slepé zaústění, které také umožňuje tzv. okruhování. SNĚHOVÉ SVRŽE Sněhová svrž bývala umístěna v komoře. Sníh byl přivážen vozidly a otvorem o průměru cca 800 mm shazován na plošinu v komoře, která byla přístupná schodištěm. Z plošiny je sníh shazován do stoky, aby byl plynule odplavován. Svrže byly umístěny na stokách velkých průměrů, kde proudí větší množství poměrně teplé městské odpadní vody. U nás se již nenavrhují, sníh se vyklápí přímo do vodoteče. VÝÚSTNÍ OBJEKTY Výústní objekty jsou zařízení na vypouštění odpadních vod do vodních toků nebo nádrží, mají podpořit promísení přiváděných odpadních vod s vodou v recipientu. Výškově se doporučuje dno výústi umístit nad hladinou Q 355. Zahlcení výústních objektů nad maximální hladinu stoky, případně po vrchol stoky je přípustné u dlouhých jalových stok. Voda z těchto stok se nesmí vzdout na úroveň terénu. VÝÚSTNÍ OBJEKTY Vyústění se provádí gravitačně (je-li terén odvodňovaného území vysoko nad recipientem), s opatřeními proti zpětnému vzdutí (je-li odvodňovaný terén v inundačním pásmu), nebo přečerpáváním (je-li odvodňované území pod úrovní velkých vod). Maximální hladinou se rozumí zpravidla 100letá voda, u menších toků může být uvažována jiná. Jako ochrany proti zahlcení vodou z recipientu za vyšších stavů se užívá: koncová klapky, kanalizační uzávěr, stavidlo, případně komora se stupněm. 9

10 VÝÚSTNÍ OBJEKTY VÝÚSTNÍ OBJEKTY Výústní objekt sleduje svah břehu, musí být řešen tak, aby netvořil překážku. Břeh v okolí je upravený, případně uvedený do původního stavu. Musí být znemožněno podemílání objektu. Při vyústění do nízkého koryta recipientu se zpevní dno, případně i protilehlý svah. Jiný způsob je ten, že výústní stoka je ukončena svislým čelem a svah je opatřen bočními křídly. Dnové výústi se navrhují do velkých recipientů. Objekt nesmí ohrozit plavbu. Umísťují se do nezámrzné hloubky. ČERPACÍ STANICE ČERPACÍ STANICE Potřebu ČS si vynutí plochý terén odvodňovaného území, kde při návrhu stokové sítě nelze dosáhnout ani I min, jindy v důsledku koncepce společné, případně skupinové čistírny odpadních vod pro několik obcí. Dočasné nebo trvalé přečerpávání odpadních vod, případně vyčištěných vod z ČOV do recipientu je mnohdy nutné s ohledem na úroveň území a zahloubení stokové sítě, výškové umístění ČOV a vodní stavy v recipientu. K čerpání odpadních vod dochází také v souvislosti se zařazením dešťových nádrží do systému odvodnění, kdy odpadní vodu, nebo usazený kal z dešťové nádrže je nutno přečerpávat zpět do stokové sítě. OV je často nutno čerpat ve vstupní čerpací stanici v ČOV, neboť v mnoha případech jsou jediným řešením umožňujícím gravitační průtok ČOV a odtok do recipientu. Základní podmínky pro návrh výtlačných potrubí, pro kategorizaci, vybavení, strojní a energetické rezervy a projektování čerpacích stanic jsou dány ČSN a ČSN ČERPACÍ STANICE Nutnost přečerpávat odpadní vody v odvodňované oblasti může být argumentem k úvaze navrhnout oddílnou soustavu stok. Objem a jeho rozptyl, čerpací výška, kvalita čerpaného média a z toho vyplývající návrh čerpací techniky má vliv na zařízení a objekty k ochraně čerpací techniky, tj. na nutnost zachycení hrubých látek před vtokem do čerpací jímky a zařízení na manipulaci a likvidaci zachycených hmot. 10