doświadczenia eksploatacyjne systemu kanalizacji ciśnieniowej w

dr inż. Grzegorz Stańko
Wodociąg Marecki Sp. z o.o.
Doświadczenia eksploatacyjne
systemu kanalizacji sanitarnej ciśnieniowej w mieście Marki
Miasto Marki położone jest w odległości ok. 10 km od centrum Warszawy, przy
trasie krajowej Warszawa – Białystok. Zgodnie ze stanem na czerwiec 2013 r. w mieście
zameldowanych jest 28.649 mieszkańców. Jednak na podstawie np. szacunków zużycia
wody można się pokusić o stwierdzenie, że obecnie mieszka ok. 30-32 tys. osób stale
mieszkających, a uwzględniając osoby mieszkające sezonowo (pracownicy sezonowi
głównie branży budowlanej) liczba mieszkających może dochodzić nawet do 40 tys. osób.
W mieście znajduje się około 2,5 tys. podmiotów gospodarczych z czego
największe to:
• Fabryka Okładzin Ciernych Fomar (FOC Marki),
• producent farb drukarskich Sun Chemical sp. z o.o.,
• palarnia kawy Tchibo Manufacturing Poland Sp. z o.o.,
• producent systemów do zabudowy wnętrz Komandor Warszawa S.A.,
• piekarnia Inter Europol Piekarnia Szwajcarska spółka z ograniczoną
odpowiedzialnością S.K.A.,
• liczne cegielnie.
Do kwietnia 2010, miasto praktycznie nie posiadało kanalizacji sanitarnej ani sieci
wodociągowej. Było to ogromne zapóźnienie cywilizacyjne które rzutowało na komfort
życia mieszkańców i możliwości rozwoju miasta. W związku z tym, już pod koniec lat
dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, władze miasta podjęły działania mające na celu
kompleksową budowę obu sieci na terenie całego miasta. W roku 1998 zakończono
budowę stacji uzdatniania wody a w lutym 1999 roku powołano do życia spółkę miejską
pod nazwą „Wodociąg Marecki Sp. z o.o.”. W ramach przeprowadzonej transformacji
Spółka przejęła od dotychczasowych właścicieli całą istniejącą wówczas sieć
wodociągową i kanalizacyjną i przejęła obowiązki operatora na terenie całego miasta. Lata
2000 – 2007 to okres intensywnej rozbudowy sieci wodociągowej. Jednocześnie trwały
prace przy realizacji inwestycji pod nazwą „Budowa kanalizacji sanitarnej na obszarze
aglomeracji miasta Marki”. Celem tego projektu było kompleksowe rozwiązanie problemu
kanalizacji sanitarnej w mieście. Zadanie to obejmowało zaprojektowanie spójnej
całościowej sieci kanalizacyjnej, pozyskanie funduszy z Unii Europejskiej i fizyczną
realizację projektu. Prace budowlane rozpoczęły się w kwietniu 2010 r. i obecnie są już
praktycznie ukończone. Wybudowano łącznie 154,4 km sieci kanalizacji sanitarnej. W tej
chwili trwają prace nad tzw. Etapem II („Budowa kanalizacji sanitarnej na obszarze
aglomeracji Miasta Marki – Etap II”), w ramach którego planuje się między innymi:
wybudowanie dalszych ok. 30 km sieci kanalizacyjnej sanitarnej, modernizację sieci
kanalizacyjnej na długości ok. 2,4 km, modernizację sieci wodociągowej na długości ok.
4,8 km i wykonanie systemu monitoringu sieci wodociągowej.
Charakterystyka kanalizacji sanitarnej miasta Marki
Budowa sieci kanalizacji sanitarnej na obszarze miasta Marki była o tyle
specyficzną inwestycją, że występowała tu rzadka możliwość stworzenia jednorazowo
całościowego systemu kanalizacyjnego. Sytuacja ta była więc w pewnym stopniu
wyjątkowa w stosunku do większości innych tego typu działań, gdzie budowa systemu
kanalizacyjnego jest rozłożona w czasie i wykonywana jest fragmentami wraz z rozwojem
miasta.
Układ przestrzenny Marek to pas głównie jednorodzinnej zabudowy mieszkaniowej
rozciągającej się na szerokość 600÷800 m wzdłuż prawie 7,5 km osi komunikacyjnej Al.
Marsz. J. Piłsudskiego. W centralnej części miasta znajduje się obszar zabudowy
wielorodzinnej (kilka budynków cztero- i dziesięciopiętrowych). Miasto położone jest na
terenie płaskim o bardzo małym spadku. Generalnie spadek ten skierowany jest w
kierunku południowym – ku Warszawie. Obszar miasta przecinają dwie rzeki: Czarna i
Długa, położone prostopadle do osi komunikacyjnej Al. Marsz. J. Piłsudskiego.
Analizując warunki hydrogeologiczne panujące na obszarze miasta należy przede
wszystkim zwrócić uwagę na to, że Marki położone są głównie na gruntach gliniastych i
ilastych oraz na piaskach, jednakże w przeważającej części gliniastych. Konsekwencją
tego jest istnienie płytko położonej wody gruntowej a w wielu miejscach można
zaobserwować występowanie obszarów quasi bagiennych.
Wszystkie powyższe uwarunkowania wymusiły budowę mieszanego systemu
kanalizacji sanitarnej. Najszerzej zastosowano grawitacyjny odbiór ścieków (pod własnym
ciężarem dopływają do pompowni sieciowej), w części jest to system grawitacyjnociśnieniowy (na posesji znajduje się pompownia przydomowa i tłoczy ścieki do kanału
grawitacyjnego w dalszej części ulicy), a także system podciśnieniowy (ścieki ze
studzienek na posesji są zasysane przez kanały ssawne sieciowej pompowni próżniowotłocznej).
Udział obu systemów kanalizacji sanitarnej niekonwencjonalnej w całości sieci jest
stosunkowo nie duży i wynosi ok. 22÷29%. Przyjmując, że łączna długość kanalizacji
sanitarnej w mieście to aktualnie 154,4 km, łączna długość poszczególnych systemów
wynosi: dla kanalizacji grawitacyjnej – ok. 95 km (w tym ok. 31 km przyłączy), dla
kanalizacji ciśnieniowej – ok. 11,9 km (system wyposażony jest 434 przydomowe
pompownie ścieków), a dla kanalizacji podciśnieniowej – ok. 16 km (system wyposażony
jest w 595 zaworów podciśnieniowych).
Schemat sieci kanalizacyjnej przedstawia rys. nr 1. Kolorem szarym zaznaczono
klasyczną kanalizację grawitacyjną. Kolorem czerwonym zaznaczono kanalizację
sanitarną ciśnieniową a kolorem fioletowym, kanalizację sanitarną podciśnieniową.
Rys. 1 : Schemat sieci kanalizacji sanitarnej miasta Marki.
Kolor szary – kanalizacja grawitacyjna, kolor czerwony – kanalizacja ciśnieniowa,
kolor fioletowy – kanalizacja fioletowa.
W trakcie tworzenia kompleksowego projektu kanalizacji sanitarnej dla miasta
podjęto decyzję o skierowaniu przepływu ścieków do nowego kolektora sanitarnego
DN800, biegnącego Al. Marsz. J. Piłsudskiego i dalej, ul. Radzymińską, z włączeniem się
do sieci kanalizacji sanitarnej m. st. Warszawy na wysokości ul. Bystrej. W konsekwencji,
dla części miasta konieczne było „odwrócenie” kierunku przepływu ścieków (zrzucanych
wcześniej do kolektorów biegnących na Białołękę). Jednocześnie podejmując taką decyzję
zrezygnowano z budowy własnej oczyszczalni ścieków. Prowadzone prace studyjne
wykazały bowiem brak podstaw ekonomicznych do przyjęcia takiego modelu
oczyszczania. W efekcie, ścieki z miasta oczyszczane są na oczyszczalni ścieków
„Czajka” w Warszawie.
System kanalizacji sanitarnej ciśnieniowej
Schemat kanalizacji sanitarnej ciśnieniowej w Markach przedstawia wspomniany
powyżej rys. nr 1. Analizując ukazany tam układ sieci należy stwierdzić, że kanalizacja
ciśnieniowa w Markach nie stanowi układu zwartego; w przeważającej części jest to
system bardzo rozproszony. Jedynie w kilku miejscach można mówić o lokalnych
obszarach sieci ciśnieniowej – są to: pas zabudowy przy ul. Legionowej (w północnej
części miasta), okolice ul. Łąkówek (środkowa część miasta) oraz obszar ograniczony
ulicami Wołodyjowskiego i Zagłoby (południowa część miasta). Taki stan rzeczy
spowodowany jest tym, że w trakcie projektowania i już realizacji systemu konieczne było
pokonanie wielu problemów, z których za najważniejsze można uznać:
• niekorzystny układ terenu;
pewne tereny miasta charakteryzowały się terenem bardzo płaskim bądź z
niekorzystnym spadkiem. Prowadzenie kanałów grawitacyjnych powodowałoby
szybkie ich zagłębianie. „Zdarzały się również sytuacje, gdzie obszar
przeznaczony do skanalizowania znajdował się poniżej kolektora zbiorczego
(przykład – okolice ul. Łąkówek).
• trudności w wyznaczeniu trasy kanału;
przede wszystkim spowodowane brakiem zgody właścicieli gruntu na przejście
kanałem przez ich działki. Na obszarze miasta pewna część działek
użytkowanych jako drogi nie jest własnością Urzędu Miasta (przykład – odcinki
na terenie całego miasta).
• rozproszona zabudowa;
sytuacja ta występowała zwłaszcza w okresie projektowania sieci
kanalizacyjnej; przykładem takiej sytuacji może być wspomniany obszar ulic
Wołodyjowskiego i Zagłoby (południowa część miasta).
• wysoki poziom wód gruntowych i grunty słabonośne;
Sieć kanalizacji ciśnieniowej Wodociągu Mareckiego wyposażona jest w trzy
podstawowe rodzaje pomp: Hidrostal, FIPS i Grundfos. Pompownie wyposażone w pompy
firmy Grundfos pracują na sterowaniu przekaźnikami pływakowymi. Pompownie z
pompami firmy Hidrostal i FIPS pracują w oparciu o sterowanie poprzez sondę
ciśnieniową. Z punktu widzenia eksploatacji jest oczywistym, że układ sterowania
zrealizowany w oparciu o sterownik swobodnie programowalny jest rozwiązaniem o wiele
korzystniejszym, umożliwiającym monitorowanie szerokiego zakresu informacji (błędy,
rodzaj błędów, możliwość nastaw, łatwość zmian, historia danych, ...).
Pompownie wyposażone w sterowniki posiadają system powiadamiania
akustycznego (syrena alarmowa/gwizdek) a wyposażone w przekaźniki – system
powiadamiania wizualnego (migająca lampa alarmowa). Brak jest systemu zdalnego
powiadamiania; informacje o awariach uzyskiwane są od właścicieli posesji.
Każda z pompowni wyposażona jest w typowy osprzęt, składający się z:
• rurociągu tłocznego,
•
•
•
•
•
•
•
zaworu zwrotnego,
kolana (sprzęgła) z uchwytem do wyciągania pompy,
zaworu odcinającego,
kolektora tłocznego z przyłączem do płukania instalacji,
przewodu tłocznego,
złączki do podłączenia zewnętrznej instalacji tłocznej,
szafy zasilającej wykonanej na napięcie 1 x 220 - 230 V lub 3 x 400 - 415 V o
stopniu ochrony IP-55.
Przykładowa przydomowa pompownia ścieków przedstawiona została na rysunku
nr 2.
Rys. 2 : Przydomowa pompownia ścieków, firmy Hidrostal.
Widok na zbiornik przepompowni; wnętrze zbiornika; sterownik układu
sterowania przepompowni
Dotychczasowe doświadczenia eksploatacyjne kanalizacji ciśnieniowej
Pierwsze odcinki kanalizacji sanitarnej ciśnieniowej przyjęto do eksploatacji w
sierpniu 2012 r. Z tego też powodu, służby techniczne Spółki dopiero zdobywają
doświadczenie w użytkowaniu takiego systemu. Nie mniej jednak, w ciągu tego, tego dość
krótkiego okresu, możliwe jest sformułowanie pewnych spostrzeżeń. Przede wszystkim,
uwagi wynikające z bieżącej eksploatacji należy podzielić na trzy grupy:
„projektowe” – należy przez to rozumieć problemy eksploatacyjne których
źródłem są, bądź to nie do końca dopracowane rozwiązania projektowe, bądź
to nieprawidłowe wykonanie sieci podczas budowy całego systemu;
„eksploatacyjne” – wnioski wynikające stricte z bieżącej obsługi systemu; i;
„ogólne” – pozostałe spostrzeżenia które mają wpływ na efekt końcowy jakim
jest działanie systemu.
Doświadczenia projektowe:
Część uwag jakie pojawiają się z praktyki eksploatacyjnej jest konsekwencją
przyjęcia pewnych założeń w fazie projektu lub decyzjami podjętymi podczas budowy
sieci. Można tu przytoczyć następujące uwagi:
na niektórych odcinkach sieci, przyłącza do płukania rozmieszczone zostały w
zbyt długich odległościach – w sytuacji gdy w pobliżu brak jest studzienek z
przydomowymi pompowniami ścieków; powinno być więcej możliwości
podłączenia w celu przepłukania odcinka sieci. Pomimo, iż przypadki takie są
sporadyczne, konsekwencją tego jest niekomfortowa praca służb
eksploatacyjnych.
analogiczna sytuacja odnosi się do zasuw odcinających i zaworów
odpowietrzająco-napowietrzających. Sporadycznie notuje się przypadki gdzie
zasuwy i studnie rewizyjno-odwodnieniowe powinny być montowane w
bliższych odległościach od siebie. Dotychczasowa praktyka pokazuje, że
optymalnym rozwiązaniem byłyby studzienki nie dalej niż co 300 m i więcej
możliwość podłączenia węża strażackiego w celu przepłukania odcinka sieci.
Sytuacje takie często były wynikiem nie tyle, błędu projektowego, co przyjętym
kompromisem, z powodu trudności w wyznaczaniu tras przewodów (brak zgód
właścicieli działek przez które planowano prowadzić przewody).
w niektórych studzienkach pojawia się problem złego zaprojektowania
(wykonania?) niektórych elementów osprzętu przydomowej pompowni ścieków
(PPŚ) – z punktu widzenia ergonomii pracy (utrudnienia w użytkowaniu) Jako
jeden z przykładów można podać konstrukcję przedłużki trzpienia zasuwy
odcinającej; w niektórych pompowniach jego budowa jest tak zaprojektowana,
że przy zamykaniu zasuwy następuje częste ześlizgiwanie się trzpienia z
gniazda zasuwy (trzpień powinien być zakołkowany).
złe zaprojektowanie przyłącza kanalizacyjnego do studzienki pompowni – w
efekcie pompa nie była zatopiona. Jest to nie tyle kłopot eksploatacyjny, co błąd
zidentyfikowany podczas bieżącej eksploatacji, wymagający poprawy przez
Wykonawcę – sytuacje jednostkowe.
pojawiającym się problemem eksploatacyjnym jest np. usytuowanie PPŚ w
miejscach trudnodostępnych bądź uciążliwych – np. w zagrodach dla psów,
przy lub pod kompostownikami, itd... Sytuacje takie tworzą się z dwóch
powodów – braku możliwości na umieszczenie pompowni w innym miejscu lub
nieprzemyślanych decyzji Właścicieli posesji (przykład – świerk posadzony
praktycznie nad pompownią ścieków; zanotowano też przypadki zasypywania
włazu do pompowni – kwietniki itd...).
jak do tej pory nie zanotowano żadnych kłopotów ze szczelnością korpusów
zbiorników PPŚ. Zaobserwowano jednak przecieki i nieszczelności na
przejściach przewodów elektrycznych w szafach sterowniczych (peszel
elektryczny prowadzony jest w rurze wentylacyjnej).
zanotowano jeden przypadek zatkania przewodu tłocznego spowodowany złym
wykonaniem.
słabe mocowania przewodów w przydomowych pompowniach ścieków; można
np. zaobserwować opuszczanie się sondy hydrostatycznej, co przekłada się na
złą pracę (fałszywe ustawienia załączeń i dobiegów pompy) – sytuacje
sporadyczne.
część z posesji posiada zasilanie jednofazowe; wynikła stąd konieczność
zakupu dwóch rodzajów pomp – jednofazowych i trójfazowych. Zanotowano
kilkanaście takich przypadków – pomimo, iż projektant przewidział taką
okoliczność i wykonał szczegółową wizję lokalną.
praktyka wykazała, że szafki sterujące przy PPŚ posiadają zbyt małą kubaturę;
utrudniona jest zarówno eksploatacja bieżąca jak i wykonywanie ewentualnych
napraw.
Doświadczenia eksploatacyjne:
Bieżąca obsługa systemu, daje podstawę do następujących uwag:
dotychczas zanotowano jeden przypadek zatkania się przewodu tłocznego,
spowodowanym złym wykonaniem i trzy zatkania spowodowane nieprawidłową
eksploatacją systemu przez mieszkańców. Poza tymi zdarzeniami brak jest
awarii na przewodach tłocznych sieci ciśnieniowej.
notuje się stosunkowo mało awarii przydomowych pompowni ścieków;
najczęstszym powodem interwencji jest zatkanie się pomp. Obecnie są to ok. 23 interwencje na miesiąc (przy łącznej ilości 434 PPŚ). Gros tych przypadków
spowodowane jest nieprawidłową eksploatacją systemu przez mieszkańców.
kształtuje się tendencja pokazująca, że zgłoszenia awarii (PPŚ) stają się coraz
rzadsze; mieszkańcy powoli uczą się prawidłowej eksploatacji systemu.
sonda
hydrostatyczna
ulega
okresowemu
zabrudzeniu
tłuszczem
(zabrudzenie/zatkanie czujnika). Ze względów organizacyjnych (mała liczba
pracowników) jej czyszczenie odbywa się jedynie przy okazji usuwania awarii
PPŚ. To samo dotyczy sond pływakowych. Takie działanie jest niezgodne z
zaleceniami eksploatacyjnymi producenta. Z drugiej strony – patrząc z punktu
widzenia służb eksploatacyjnych – jest to działanie racjonalne, bowiem czas w
którym sonda ulega zabrudzeniu jest bardzo różnorodny – szacuje się, że u
niektórych użytkowników potrzeba wyczyszczenia czujnika sondy wystąpi
dopiero za około dwa lata.
nieregularnie pojawia się problem ze zbyt krótkimi długościami kabli w PPŚ, co
stwarza problemy eksploatacyjne.
w pierwszym etapie użytkowania sieci zanotowano awarie brzęczyków, tj.
sygnalizacji akustycznej awarii (zaobserwowano trzy takie przypadki).
Projektant nie przewidział długiego czasu reakcji mieszkańców użytkujących
system. Rekord jaki zanotowano, to ponad 4 dni – dopiero po tym czasie
właścicielka posesji zawiadomiła pracowników Wodociągu o awarii.
sporadycznie występują awarie spowodowane zapychaniem się zaworów
zwrotnych w PPŚ.
zaobserwowany został (wspomniany już powyżej) problem eksploatacyjny
polegający na zasłanianiu i/lub utrudnianiu dostępu do PPŚ (np. zasypywanie
włazu, zasadzanie drzew i krzewów, mała architektura itd.).
w mieście występują, sezonowo, dość częste przerwy w dostawie energii
elektrycznej. Jest to pewnym utrudnieniem dla mieszkańców, jednakże przerwy
w dostawie o długości większej niż czas napełnienia pojemności retencyjnej
przydomowej pompowni ścieków należą do rzadkości.
konieczność regularnych przeglądów i konserwacji urządzeń przez
kwalifikowanych pracowników, stanowi pewien problem dla Spółki. Wodociąg
Marecki jest stosunkowo niewielkim przedsiębiorstwem, z małym zespołem
działu eksploatacji, co powoduje, że wykonywanie wszystkich przeglądów
technicznych przydomowych pompowni ścieków stanowi duży wysiłek
organizacyjny, jednakże Spółka dąży do tego, aby PPŚ były sprawdzane co
najmniej raz w roku a kontrola obejmowała: stan pomp, armatury, układu
sterującego (czujników poziomu), rurociągów, ilość zgromadzonych osadów i
wielkość warstwy tłuszczu odkładającego się na ściankach zbiornika).
usuwanie zgromadzonych osadów i tłuszczów odkładających się na ściankach
zbiornika odbywa się pod rygorem przestrzegania ustawy o odpadach; podnosi
to koszty eksploatacji ponieważ Spółka musi posiłkować się w tym względzie
firmami zewnętrznymi (outsourcing).
pomimo bardzo szczelnej sieci całej kanalizacji sanitarnej na terenie miasta,
obserwuje się bardzo duże dopływy wód opadowych. Spowodowane jest to
brakiem w mieście sieci kanalizacji deszczowej. Zastosowanie kanalizacji
sanitarnej ciśnieniowej jest w tym przypadku dużą zaletą ponieważ z definicji
eliminuje ten problem.
na początku działania systemu pracownicy działu eksploatacji zmuszeni byli do
wzmożonej kontroli, czy na posesjach nie próbowano odprowadzać wód
deszczowych do studzienek PPŚ i likwidować takie dopływy.
Doświadczenia „ogólne”:
W tym miejscu należy podnieść kwestie które nie są bezpośrednio związane z
rozwiązaniami projektowymi lub bieżącą eksploatacją, jednakże mają wpływ na efekt
końcowy jakim jest użytkowanie całego systemu.
Jednym z dokuczliwych problemów są panujące zasady przeprowadzania
przetargów na roboty budowlane. Z punktu widzenia ekonomii zachowanie zasad
przejrzystości, niedyskryminacji i równego traktowania potencjalnych dostawców urządzeń
jest założeniem jak najbardziej słusznym. Jednocześnie, z punktu widzenia inżynierskiego
uniemożliwia to uzyskanie optymalnego systemu; firmy bowiem posiadają urządzenia od
różnych producentów, jest różna jakość wykonania inwestycji, różne zasady projektowania
tych samych systemów, itd... Ustawodawca nie przewidział, że napisane specyfikacji
istotnych warunków zamówienia która zapewniłaby, np. dostawę urządzeń preferowanych
przez Zamawiającego czasami jest praktycznie niemożliwe.
Innym utrudnieniem jest trudność w trafnej ocenie możliwości rozbudowy miasta. W
przypadku Marek rozpoczęcie budowy kanalizacji spowodowało bardzo gwałtowny rozwój
miasta, że przerósł on wielokrotnie założenia projektowe. Jest to właśnie jeden z powodów
rozproszonej sieci kanalizacji sanitarnej ciśnieniowej. Dodatkowym utrudnieniem jest też
zmiana zabudowy jednorodzinnej w zabudowę wielorodzinną (pomimo obowiązywania
odpowiednich zapisów w planie zagospodarowania przestrzennego). Wzajemnie
sprzeczne przepisy w tym temacie powodują, że coraz częściej na działkach gdzie
spodziewana była zabudowa w postaci domów jednorodzinnych, powstają budynki kilkulub kilkudziesięciorodzinne.
Podsumowanie
Dotychczasowe doświadczenia eksploatacyjne Wodociągu Mareckiego z
użytkowania systemu kanalizacji sanitarnej ciśnieniowej są dość skromne ponieważ
system funkcjonuje dopiero niecałe dwa lata. Należy jednak stwierdzić, że generalnie
system działa prawidłowo i nie sprawia większych kłopotów. W przypadku Marek, gdzie
brak jest sieci kanalizacji deszczowej, system ten stanowi dużą zaletę, eliminuje bowiem
problem dostawania się do sieci wód opadowych.
W trakcie całego okresu użytkowania pojawiały się jedynie „drugorzędne” kłopoty
eksploatacyjne, jak np. sporadyczne zapychanie się zaworów zwrotnych czy utrudniony
dostęp do przydomowych oczyszczalni ścieków. Problemami „quasi eksploatacyjnymi” –
wpływającymi na przyszłą eksploatację takich systemów są natomiast np. istniejące
zasady tworzenia specyfikacji istotnych warunków zamówienia dla przetargów czy
trudności w ocenie rozwoju miasta.
Bibliografia:
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
Zbigniew Heidrich, Grzegorz Stańko, Zbigniew Maksym, Wodociąg Marecki.
Wczoraj – Dziś – Jutro. Wodociąg Marecki, Marki 2009.
Materiały własne Spółki Wodociąg Marecki Sp. z o.o.
http://www.wodociagmarecki.pl
http://www.marki.pl/marki/
http://pl.wikipedia.org/wiki/Marki
http://www.hidrostal.pl/index.html