Układy podczyszczające wody opadowe – normy, przepisy

Zgodnie z obowiązującymi przepisami wody opadowe mogą być odprowadzane do środowiska pod warunkiem spełnienia wymagań zawartych w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019 r. w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu do wód lub do ziemi ścieków, a także przy odprowadzaniu wód opadowych lub roztopowych do wód lub do urządzeń wodnych [2]. W § 17 pkt 1 możemy przeczytać:

Wody opadowe lub roztopowe, ujęte w otwarte lub zamknięte systemy kanalizacyjne, pochodzące z zanieczyszczonej powierzchni szczelnej:
1) terenów przemysłowych, składowych, baz transportowych, portów, lotnisk, miast, dróg zaliczanych do kategorii dróg krajowych,
wojewódzkich lub powiatowych klasy G, a także parkingów o powierzchni powyżej 0,1 ha, w ilości, jaka powstaje z opadów o natężeniu co najmniej 15 l na sekundę na 1 ha,
2) obiektów magazynowania i dystrybucji paliw, w ilości, jaka powstaje z opadów o częstości występowania jeden raz w roku i czasie trwania 15 minut, lecz w ilości nie mniejszej niż powstająca z opadów o natężeniu 77 l na sekundę na 1 ha
– mogą być wprowadzane do wód lub do urządzeń wodnych, z wyjątkiem przypadków, o których mowa w art. 75a ustawy z dnia 20 lipca 2017 r. – Prawo wodne, o ile nie zawierają substancji zanieczyszczających w ilościach przekraczających 100 mg/l zawiesiny ogólnej oraz 15 mg/l węglowodorów ropopochodnych.

W zapisach tego paragrafu znajdują się informacje na temat powierzchni odwadnianych, z których odprowadzane wody należy oczyścić, wartości natężenia deszczu lub jego parametrów, jakie należy użyć do obliczenia deszczu nominalnego wymagającego oczyszczenia, a także rodzajów substancji i ich dopuszczalnych ilości w wodach przed ich odprowadzeniem do środowiska.

Fot. 1. Układ dwóch osadników wirowych dwukomorowych z komorą zatrzymania części pływających EOW-2L
w czasie montażu na budowie w Chojnicach; przepustowość nominalna układu urządzeń – 1120 dm³/s
(2 x 560 dm³/s), przepustowość maksymalna układu urządzeń – 11 200 dm³/s (2 x 5600 dm³/s)

W celu prawidłowego doboru przepustowości urządzeń, w pierwszej kolejności należy określić przepływ nominalny i maksymalny, który będzie kierowany do urządzenia. Przepływ nominalny Q_nom, określający ilość wody opadowej wymagającej podczyszczenia, należy policzyć ze wzoru:
Q_nom = F ∙ ψ ∙ q_nom (1)

gdzie:
Q_nom – przepływ nominalny kierowany do urządzeń [dm³/s];
q_nom – obliczeniowe natężenie opadu ze zlewni [dm³/(s∙ha)];
q_nom = 15 dm³/(s∙ha) dla terenów przemysłowych, składowych, baz transportowych, portów, lotnisk, miast, dróg zaliczanych do kategorii dróg krajowych, wojewódzkich lub powiatowych klasy G, a także parkingów o powierzchni powyżej 0,1 ha
lub
q_nom = 77 dm³/(s∙ha) dla obiektów magazynowania i dystrybucji paliw;

F – powierzchnia całkowita zlewni [ha];
ψ – współczynnik spływu [–].
Przepływ maksymalny Q_max zaleca się obliczać metodą maksymalnych natężeń według wzoru:
Q_max = F ∙ ψ ∙ q_{max C, tp} (2)
gdzie:
Q_max – przepływ maksymalny kierowany do urządzeń [dm³/s],
q_{max C, tp} – natężenie opadu maksymalnego ze zlewni dla czasu trwania opadu równego czasowi przepływu przez kanał [dm³/(s∙ha)],
F – powierzchnia całkowita zlewni [ha],
ψ – współczynnik spływu [–],
C – częstość opadu [1 raz na C lat],
tp – czas przepływu przez kanał [min].

Istotne w powyższym wzorze jest określenie właściwych parametrów tp oraz C do wyznaczenia wartości q_{max C, tp}. Czas tp nie powinien być wartością szacowaną, a policzoną na podstawie średniej prędkości przepływu w kanale oraz jego długości. Częstości projektowe deszczu można przyjmować w oparciu o normę PN-EN 752 [3], która wskazuje zalecane wartości w zależności od rodzaju zagospodarowania terenu. Mając te dane, w prosty sposób można określić wartość natężenia opadu maksymalnego w oparciu o jedną z wielu dostępnych metod, np. model PANDa, Bogdanowicza i Stachý, Suligowskiego, Błaszczyka czy też modele lokalne. W większości przypadków, gdy nie dysponujemy modelami opracowanymi dla konkretnej lokalizacji, zaleca się stosowanie modelu PANDa jako opartego na najbardziej aktualnych danych o opadach. Przy korzystaniu ze starszych metod obliczeniowych istnieje ryzyko, iż otrzymane wyniki nie będą odzwierciedlały rzeczywistych wielkości natężeń deszczów, co wynika zarówno ze zmian klimatycznych, jak i metodyki oraz jakości danych wykorzystanych w opracowaniu danego modelu. Kolejnymi parametrami, które należałoby określić, aby właściwie dobrać urządzenia do podczyszczania wód opadowych, jest ich wymagana skuteczność η, obliczana ze wzoru:

η = (Z₁ – Z₂) · 100/Z₁         (3)

gdzie:

Z₁ – stężenie na dopływie [mg/dm³],

Z₂ – stężenie na odpływie [mg/dm³].

Dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń na odpływie Z₁ wynikają z zapisów rozporządzenia MGMiŻŚ [2] i nie mogą przekraczać 100 mg/dm³ zawiesiny ogólnej oraz 15 mg/dm³ węglowodorów ropopochodnych. Większy problem stanowi określenie stężenia zanieczyszczeń na odpływie Z₂ – w większości przypadków nie ma możliwości uzyskania ich rzeczywistych wartości występujących w opracowywanej zlewni, więc pozostaje opierać się na danych literaturowych bądź różnego rodzaju wytycznych. Szeroko zakrojone badania w latach 1997–1999 przeprowadził Instytut Ochrony Środowiska [4] z uwzględnieniem różnego rodzaju zlewni i pór roku, jednakże otrzymane wyniki są mało użyteczne do wykorzystania w praktyce projektowej, ze względu na bardzo dużą rozpiętość otrzymanych wartości. Przykładowo dla ulic stężenie zawiesin ogólnych mieściło się w zakresie 61–11 118 mg/dm³, a na stacjach paliw stężenie węglowodorów ropopochodnych odnotowano w zakresie 0,3–92 mg/dm³. Pomocne w doborze wartości stężenia zanieczyszczeń na dopływie mogą być wytyczne do przeprowadzania badań jakościowych urządzeń, zawarte w krajowych ocenach technicznych wydawanych przez ITB dla separatorów zawiesin (osadników), np. [5], oraz normie PN-EN 858-1 [6] dla separatorów substancji ropopochodnych. W tych pierwszych możemy znaleźć informację, iż skuteczność usuwania zawiesin ogólnych w czasie badań urządzenia powinna wynosić co najmniej 80%, co daje stężenie zawiesin na dopływie co najmniej 500 mg/dm³. Podana jest również informacja o składzie frakcyjnym zawiesiny – zawartość cząstek < 100 μm powinna wynosić co najmniej 20%. Natomiast procedura badawcza separatorów substancji ropopochodnych wskazana w normie [6] określa stężenia 4175 mg/dm³ oleju na dopływie. Jest to wartość kilkudziesięciokrotnie wyższa niż odnotowywana podczas badań na zlewniach rzeczywistych [4], a która wynika z założenia sytuacji wycieku awaryjnego dużej ilości paliw do kanalizacji deszczowej. Jako że większość urządzeń dostępnych na rynku osiąga stężenie substancji ropopochodnych na odpływie < 5 mg/dm³, nie powinna dziwić deklarowana przez producentów efektywność na poziomie 99,9%.

Fot. 2. Układ dwóch lamelowych separatorów substancji ropopochodnych ESL-Z w czasie montażu na budowie
w Chojnicach; przepustowość nominalna układu urządzeń – 1120 dm³/s (2 x 560 dm³/s), przepustowość
maksymalna układu urządzeń – 11 200 dm³/s (2 x 5600 dm³/s)

W przypadku doboru urządzeń dla kanalizacji istotne są również ich dwie cechy techniczne: możliwość przejęcia przez nie przepływów większych od Q_nom (aż do Q_max) oraz przystosowanie urządzenia do pracy w warunkach okresowego podtapiania kanalizacji. Obie powinny być potwierdzone w krajowych ocenach technicznych wydanych dla dobieranych urządzeń, co jest ważne z tego względu, iż nieprzystosowanie urządzeń może doprowadzić do ich nieprawidłowej pracy, uszkodzeń wyposażenia, a także wynoszenia do odpływu wcześniej zatrzymanych zanieczyszczeń. Przy określaniu przepustowości urządzeń z typoszeregu producenta muszą być spełnione następujące warunki:

przepustowość nominalna urządzenia (NS) ≥ Q_nom                           (4)

przepustowość maksymalna urządzenia ≥ Q_max                                  (5)

Nie bez znaczenia jest również konfiguracja układu urządzeń podczyszczających w zależności od charakteru i wielkości zlewni. Dla dużych powierzchni odwadnianych zaleca się stosować urządzenia w układzie osadnik – separator zanieczyszczeń pływających – separator substancji ropopochodnych (fot. 1 i 2). W przypadku małych zlewni zanieczyszczonych w umiarkowanym stopniu korzystne jest stosowanie kompaktowych urządzeń podczyszczających, łączących w sobie jednocześnie funkcję osadnika i separatora.

Urządzenia podczyszczające muszą mieć, zgodnie z obowiązującymi przepisami, właściwe oznakowanie – CE i/lub znak budowlany na podstawie dokumentów umożliwiających wprowadzenie ich do obrotu jako wyroby budowlane. Stanowią one elementy specyfikacji technicznej, będącej podstawą do deklarowania właściwości użytkowych, takich jak skuteczność, trwałość, przepustowość nominalna i maksymalna, możliwość pracy w warunkach podtopienia. Dokumentami takimi dla separatorów substancji ropopochodnych są norma zharmonizowana PN-EN 858-1 [6] (w określonym w niej zakresie stosowania) oraz krajowa ocena techniczna wydawana przez jednostkę oceny technicznej, a w przypadku osadników jest to bezwzględnie krajowa ocena techniczna.

Zobacz:

Kanalizacja deszczowa – projektowanie z uwzględnieniem intensywności opadów

Kanalizacja ogólnospławna i rozdzielcza – oddziaływanie na środowisko

Obserwowana aktualnie rewolucja cyfrowa, po części będąca konsekwencją pandemii COVID-19, powoduje, iż wiele elementów życia, dotychczas dostępnych w świecie realnym, przechodzi do świata cyfrowego. Dlatego naturalnym następstwem jest coraz intensywniejsza obecność narzędzi wspomagających warsztat projektanta w świecie wirtualnym. Jedną z takich lokalizacji jest platforma www.waterfolder. com [7], na której udostępniane są narzędzia doborowe różnych urządzeń dla kanalizacji deszczowej, sanitarnej czy też przemysłowej. Znajdują się tam m.in. kalkulatory wspomagające dobór zbiorników retencyjnych wód opadowych według metody DWA-A 117, układów podczyszczających wód opadowych i ścieków przemysłowych czy też pompowni wód oraz ścieków. Mimo iż kalkulator doboru urządzeń podczyszczających wody opadowe jest znaczącym ułatwieniem w pracy projektanta, bazującym na aktualnych danych i jednocześnie dostarczającym znane z innych narzędzi cyfrowych funkcjonalności, istotne jest zrozumienie wykorzystywanych w nim modeli obliczeniowych, szczególnie iż mogą one się różnić od powszechnie stosowanych. Umożliwi to weryfikację poprawności otrzymanego doboru oraz ułatwi korzystanie z tego narzędzia.

dr inż. Szymon Mielczarek

Literatura

1. PN-EN 858-2:2005 Instalacje oddzielaczy cieczy lekkich (np. olej i benzyna) – Część 2: Dobór wielkości nominalnych, instalowanie, użytkowanie i eksploatacja.
2. Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019 w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu do wód lub do ziemi ścieków, a także przy odprowadzaniu wód opadowych lub roztopowych do wód lub do urządzeń wodnych (Dz.U. 2019, poz. 1311).
3. PN-EN 752:2017-06 Zewnętrzne systemy odwadniające i kanalizacyjne – Zarządzanie systemem kanalizacyjnym.
4. H. Sawicka-Siarkiewicz, Ograniczanie zanieczyszczeń w spływach powierzchniowych z dróg. Ocena technologii i zasady wyboru, Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa 2004.
5. Krajowa Ocena Techniczna ITB-KOT-2017/0212 wydanie 2 „Separatory zawiesin i cieczy lekkich Ecol-Unicon”.
6. PN-EN 858-1:2005/A1:2007 Instalacje oddzielaczy cieczy lekkich (np. olej i benzyna) – Część 1: Zasady projektowania, właściwości użytkowe i badania, znakowanie i sterowanie jakością.
7. www.waterfolder.com (dostęp: 22.09.2021 r.).

Sprawdź: Produkty budowlane

Dachy zielone bagienne i retencyjne jako magazyn wody opadowej

Odprowadzenie wody z tarasu i balkonu. Systemy drenażowe