Eksperymentalne zagadnienia badawcze

SFORMUŁOWANIE ZAGADNIEŃ BADAWCZYCH

Jak wynika z przeprowadzonej wcześniej analizy przebiegu procesów zachodzących w odstojniku oraz nieprawidłowości wynikłych w czasie obserwacji pracy tych urządzeń, należy w początkowym okresie pracy stacji dokonać pewnych uściśleń, aby uzyskać poprawę sprawności poszczególnych układów. W związku z tym konieczne jest przeprowadzenie szeregu badań laboratoryjnych, które pozwolą sprawdzić prawidłowość obliczeń projektanta. Szczególnie istotnym dla jakości uzdatnianej wody oraz kosztów jej produkcji jest sprawdzenie prawidłowości działania układu płucznego, co pozwoli również na uzyskanie niezbędnych danych do wnikliwej analizy pracy odstojnika.

Podczas oceny prawidłowości pracy tych układów należało by sprawdzić:

– czy pompy pracują w zakresie optymalnej sprawności,

– skuteczność płukania,

– sprawność odstojnika,

– wymagany czas przetrzymywania ścieków w odstojniku,

– wpływ zawartości żelaza i manganu w wodzie surowej na pojemność części osadowej

odstojnika.

– sprawność odsączenia osadów wydobytych z odstojnika.

W celu znalezienia odpowiedzi na wyżej sformułowane zagadnienia należy przeprowadzić następujące badania i obliczenia:

– wyznaczenie natężenia przepływu strumienia płucznego,

– wyznaczenie punktów roboczych pomp płucznych,

– wyznaczenie zużycia wody w procesie płukania,

– badanie przyrostu stężenia żelaza i manganu w wodach popłucznych,

– badanie kinetyki opadania zawiesin łatwoopadających,

– ocenę zawartości zawiesin ogólnych,

– rozkład mętności wód popłucznych w czasie płukania,

– analizę kinetyki odsączalności osadów.

OPIS METOD BADANIA

Przeprowadzone w pracy badania mają zróżnicowany charakter, wynikający z ich szerokiego zakresu. W zakres ten wchodzi przeprowadzenie:

1) pomiarów :

  1. a) kubaturowych urządzeń
  2. b) natężenia przepływu
  3. c) strat ciśnienia

2) badań jakości ścieków powstających w procesie płukania

3) badań kinetyki opadania zawiesin

4) badań kinetyki odsączalności osadów

Ad.1 Pomiary te wykonano przy pomocy odpowiednich przyrządów mierniczych takich jak suwmiarka i taśma miernicza.

Metodyka badań natężenia przepływu była zależna od wyposażenia danej stacji w aparaturę pomiarową. W związku z tym badanie natężenia przepływu strumienia płucznego filtru wykonano w trojaki sposób:

– posługując się tylko wodomierzem zamontowanym na przewodzie   wychodzącym z ujęcia i na przewodzie prowadzącym do sieci   (SUW w Zielonce).

– badając podczas procesu płukania przyrost słupa wody w   odstojniku,  w funkcji czasu (SUW w Wiązownej i Warszawie).

– przy pomocy kryzy umieszczonej na  przewodzie  płucznym,   wykorzystując punkt „vena contracta” [24] (NBSW w Warszawie).

Pomiary strat ciśnienia przeprowadzono przy pomocy manometrów.

Ad.2 Badania przeprowadzono w laboratorium. Objęły one sprawdzenie:

– stężenia żelaza ogólnego i dwuwartościowego

– ilości zawiesin ogólnych

– mętności

Próbki do tych badań pobierano w okresie płukania filtru. Równolegle pobierano dwa rodzaje próbek:

– jedne o pojemności 1 dm3, przeznaczone do wszystkich oznaczeń,

– drugie o pojemności 0,2 dm3, pobierane z częstotliwością co 30 sekund przeznaczone do uzyskania tzw. próby ogólnej, która   powstaje w wyniku zlania wszystkich próbek do jednego naczynia.

Na pobranych próbkach wykonano wypunktowane wcześniej analizy chemiczne, które mają opisany niżej przebieg.

Przebieg badania stężenia żelaza ogólnego i dwuwartościowego

Oznaczenia wykonano metodą fenantrolinową. Przed przystąpieniem do badań próbki wód popłucznych rozcięńczono, ponieważ stężenie żelaza w niech zawartego przekraczało zakres prostoliniowości krzywej wzorcowej (ABS – C). Rozcięńczenia prowadzono do momentu, gdy po badaniach rozcięńczonej próbki metodą fenantrolinową, wartość odczytu ze spektrofotometru ABS była mniejsza od 0,9.

Uzyskany ostateczny wynik „ABS” po podstawieniu do poniższego wzoru umożliwił obliczenie stężenia żelaza.

Badania ilość zawiesin ogólnych

Badanie to dotyczy tylko próby ogólnej, a przeprowadzono je metodą suszarkowo-wagową. Badanie to polegało na ustaleniu masy suchej pozostałości ze 100 ml próbki.

Badania mętności

Dotyczą obu typów próbek, które przed przystąpieniem do badania należy rozcięńczyć. Rozcięńczenia należy wykonywać do momentu, aż mętność próbki będzie się zawierać w skali wzorcowej. Dalsza część badań polega na porównywaniu rozcięńczonej próbki ze skalą wzorcową.

Ad.3 Badanie kinematyki zawiesin przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, używając do tego celu lejów Imhoffa o pojemności 1 dm3. Pomiar objętości osadów wykonywano po:5,10,20,30,45, 60,120,180,240 minutach. Badania przeprowadzona dla każdego filtru oddzielnie.

Ad.4 Badanie kinetyki odsączalności osadu przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, ponieważ w żadnej z badanych stacji nie przygotowano poletka do przesuszania osadów. Z uwagi na niewłaściwą pracę odstojnika w stacjach Zielonce i Warszawie próbki osadów nie pobierano z odstojnika. Pobierano je natomiast z wód popłucznych nagromadzonych w naczyniach. Naczynia napełnione wodą popłuczną odstawiano w tym celu na okres 2 ÷ 4 godzin, po upłynięciu których do celów badawczych przeznaczano jedynie nagromadzone na dnie osady.

Dla ujednolicenia wyników próbki w Wiązownej pobrano również w ten sposób. Badanie próbek przeprowadzono na modelu laboratoryjnym, wykonanym w następujący sposób.

Do cylindra miarowego o średnicy 6 cm i wysokości 50 cm wsypano piasek o znanym składzie granulometrycznym. Następnie na piasek zajmujący 80 % objętości cylindra wlano 0,5 dm3 próbki osadu. W dalszym etapie przesychający w ten sposób osad badano metodą suszarkowo-wagową. Badanie to polegało na ustaleniu stosunku masy wody zawartej w próbce do całkowitej masy próbki. Stosunek ten inaczej możemy nazwać uwodnieniem. Próbki osadu pobierano do naczynek wagowych po następującym czasie przesychania:0,1,2,3,4 i co 24 godziny. Całkowity czas badania zależał od stopnia uwilgotnienia próbki.

Równolegle z pobieraniem próbek ustaliono wilgotność powietrza w okolicy stanowiska badawczego. Wilgotność tą mierzono przy pomocy psychrometru [19].

Reklamy

Opis instalacji płuczno-odstojnikowej w NBSW w Warszawie

praca magisterska z Warszawy

Proces płukania dwóch sekcji oczyszczających wodę czwartorzędową jest prawie całkowicie zautomatyzowany. Każda z sekcji, widoczna na zdjęciu nr 4, jest płukana osobno z częstotliwością raz na trzy doby. Płukanie uruchamia sterownik firmy SAIA typu PCD4.K210 Versia A, który nadzoruje pracę całej stacji i steruje pompami i zaworami pneumatycznymi. Zgodnie z rysunkiem nr 4 płukanie przeprowadzane jest wodą uzdatnioną pobieraną ze zbiornika zapasowo-wyrównawczego. Dwie pompy 100 PJM 200 tłoczą wodę do filtru płucząc go strumieniem wstecznym do kierunku filtracji. Przed wlotem wody na filtr do rury podawane jest powietrze z intensywnością 15 dm3/s na 1 m2 powierzchni złoża. Jako pierwszy w sekcji płukany jest odżelaziacz przez około 45 minut, a 5 minut po nim odmanganiacz przez 15 minut.     Wody popłuczne odprowadzane są grawitacyjnie kanałem do odstojnika znajdującego się poza budynkiem stacji. Kanał ten o długości 114 m wykonany jest z rur PCW  300 mm. Na załamaniach kanału wykonano studzienki kanalizacyjne z kręgów żelbetowych  120 cm, przykrytych płytą żelbetową z włazem.

Odstojnik składa się z ośmiu komór, zbudowanych z kręgów żelbetowych  160 cm, połączonych między sobą dwoma rurami żeliwnymi  20 cm. Sumaryczna objętość osadnika poniżej dolnej krawędzi przewodu tworzy część osadową i wynosi 4,8 m3. Natomiast objętość zawarta między dolnym i przelewowym przewodem, odprowadzającym nadmiar wód popłucznych do kanalizacji, stanowi część przepływową osadnika i wynosi 14,5 m3. Komory przykryte są płytą żelbetową z włazem. W celu umożliwienia wejścia do komór odstojnika zamontowano stopnie żeliwne. Dla zapewnienia należytej wentylacji skrajne komory wyposażono w rury wywiewne. Na przewodzie odpływowym zamontowano zasuwę kielichową z przedłużonym trzpieniem wyprowadzonym do skrzynki ulicznej.

W odstojniku zainstalowano również sygnalizację minimalnego i maksymalnego poziomu napełnienia odstojnika. Wody popłuczne powinny być przetrzymywane w odstojniku przez okres nie krótszy niż 4 godz. W tym czasie wytrącona zostanie zawiesina, składająca się głównie ze związków żelaza i manganu. Po otwarciu zasuwy wody nadosadowe odprowadzane są do studzienki kanalizacyjnej.

Istniejące w stacji dwie sekcje uzdatniania wody czwartorzędowej płukane są osobno i prawie całkowicie automatycznie. Natomiast sekcja uzdatniania wody trzeciorzędowej płukana jest ręcznie. Ponieważ sekcja ta jest nietypowym układem, uzdatniającym wysokojakościową wodę, w dalszej części pracy nie będzie omawiana. Zgodnie z rysunkiem nr 4 proces płukania sekcji czwartorzędowej przebiega następująco:

Niezależnie od przebiegu procesu płukania zawsze otwarte są zasuwy:Z1÷6,Z9,Z13 oraz pracują dwie pompy płuczne.

1) Odżelaziacz

  1. a) 5 min przedmuchiwania złoża powietrzem

– zawory zamknięte Z10

– zawory otwarte Z8,Z11

  1. b) 9 min płukanie wsteczne mieszaniną powietrzna z wodą, podczas którego zużywa się 22 m3    wody

-stan zaworów pozostaje bez zmian

  1. c) 5 min przerwa
  2. d) 20 min płukanie wsteczne wodą, podczas którego zużyto 47 m3 wody

– zawory zamknięte Z7,Z8,Z10

– zawory otwarte Z11,

2) Odmanganiacz

  1. a) 5 min przedmuchiwania złoża powietrzem

– zawory zamknięte Z7,Z8,Z11,Z15

– zawory otwarte Z12,Z14

  1. b) 10 min płukanie wsteczne mieszaniną powietrzna z wodą podczas którego zużywa się 20 m3    wody

– układ zaworów pozostaje bez zmian

PARAMETRY HYDRAULICZNE PROCESU PŁUKANIA ZŁOŻA.

W badanych stacjach wodociągowych mamy do czynienia z różnymi cyklami technologicznymi przeprowadzonymi na różnego rodzaju filtrach. Ma to znaczny wpływ na przebieg procesu płukania. W celu porównania układów płucznych tych stacji wykonano tabelkę, w której zamieszczono aktualne dane odnośnie intensywności płukania i wydajności stacji.

Tabela 3

Stacja

wodociągowa

Częstotliwość płukania

 

[1/dobę]

Dobowe zużycie wody na płukanie

 

[m3]

Dobowa objętość wyproduko-wanej wody

[m3]

Procentowy udział wody przeznaczonej na płukanie w stosunku do wody uzdatnionej

[%]

Intensywność płukania złożą

 

[dm3/(s*m2)]

Wiązowna 2 84,6 180 47 10.3
Zielonka 2 50,8 250 20,3 9.6
Warszawa 0,33 29,4 834 3 8.3

Wnioski

Złożę jest najintensywniej płukane w stacji w Wiązownej, która na płukanie zużywa aż 47 % ogólnej objętości wody dostarczanej do sieci. W związku z tym nasuwa się pytanie czy można by było płukać filtry raz na dobę skoro obecna wydajność stacji stanowi 20 % wydajności projektowej.

Podobną intensywnością płukane są filtry w Zielonce, na płukanie których przeznacza się 20,3 % wyprodukowanej wody. Nieporównywalnie mniejszy procent wody, przeznaczonej na cele produkcyjne, zużywa warszawska stacja wodociągowa, w której filtry płukane są z najmniejszą intensywnością i częstotliwością.

Stacja ta wyposażona jest w nieco innego typu odstojnik, różniący się liczą komór jak również sposobem ich połączenia. Osadnik ten charakteryzuje się następującymi parametrami:

– objętość całkowita 45,2 m3,

– objętość użyteczna 19,3 m3, składa się z:

– objętość części przepływowej 14,5 m3,

– objętość części osadowej 4,8 m3.

Projektant przyjął, że jednocześnie będzie płukany jeden filtr przez 11 minut. Zużycie wody podczas takiego procesu by wyniosło 14,04 m3 jaką może pomieścić wybudowany na podstawie tego projektu odstojnik. Obecnie jednak proces płukania przebiega inaczej, a całkowita ilość wody zużytej podczas tego procesu wynosi 89 m3. Przekracza to sześciokrotnie pojemność odstojnika i powoduje zmianę charakteru pracy odstojnika na przepływowy. Zakładając, że podczas napełniania odstojnika zasuwa wylotowa jest zamknięta, możemy sprawdzić czy długość odstojnika jest wystarczająca dla usunięcia osadu. Zakładając, że wypływ wody ze zbiornika będzie się odbywał całym przekrojem, zwierciadło wody będzie na wysokości 1,53 m nad dnem osadnika. Przebieg opadania cząstek w rozpatrywanym przypadku będzie się nieco różnił od klasycznej sedymentacji w zbiorniku poziomym. W celu dokładnego przeanalizowania zachodzących w osadniku procesów przyjrzyjmy się kolejno drodze pojedynczej cząstki. Z dużą prędkością wpada ona do pierwszej komory, w której charakter przepływu jest pionowy. W komorze tej panują duże zawirowania, które jedynie cząsteczką o znacznej masie pozwolą opaść na dno. Z komory pierwszej przepływa ona rurą średnicy 200 mm do następnej komory. Podczas przejścia przez rurę nabiera ona prędkości na skutek zmniejszenia przekroju przepływu. W drugiej i następnych komorach będą się osadzać tylko cząsteczki, które znajdą się w części osadowej tzn. poniżej przewodu łączącego dwie komory. Natomiast cząsteczki znajdujące się powyżej przewodu będą również sedymentować, ale ze znacznie mniejszą skutecznością ponieważ panujące w okolicy strefy przyotworowej zaburzenia przerwą ten proces, kierując je do następnych komór lub ponownie do części osadowej lub przepływowej. W pozostałych komorach proces ten przebiega podobnie jedynie w ostatniej komorze bardziej intensywnie. Kierując się tymi rozważaniami można w przybliżony sposób ustalić sprawność osadnika według następującej proporcji:

gdzie: y – zbiór cząstek znajdujących się w strefie osadowej,

yo  – zbiór wszystkich cząstek.

Z powyższych obliczeń wynika, że sprawność osadnika będzie wynosiła 32 %. Jest to wielkość bardzo orientacyjna ponieważ nie zależy od prędkości opadania cząstek ani od długości osadnika.

 

Różnice technologiczne rozważanych układów

praca magisterska z Warszawy

Różnice technologiczne opisywanych stacji są konsekwencją jakości czerpanej wody, której parametry zamieszczono w tabeli nr 1. Najtrudniejszą do uzdatniania jest woda w Zielonce, która zawiera największą ilość żelaza ogólnego i azotu amonowego. Jest również znacznie zabarwiona i ma ponadnormatywną ilość manganu. Nieco lepszą wodę ma stacja w Wiązownej, która musi usuwać z wody znacznie ponadnormatywne ilości manganu i żelaza. Redukcji podlega również barwa i mętność. Zdecydowanie lepszą wodą dysponuje warszawska stacja wodociągowa, która ma dwa niezależne układy uzdatniania wody czwartorzędowej. W obu sekcjach usuwane są ponadnormatywne ilości żelaza, manganu oraz mętność.

Ponieważ wody te różnią się znacznie parametrami jakościowymi różnią się również cyklem uzdatniania. Na wstępie porównajmy stacje w Zielonce i Wiązownej, które uzdatniają wodę przy udziale koagulantów. W stacji Wiązowna zastosowano system filtracji HI FLO, a w stacji Zielonka OFSY. System HI FLO składa się z dwóch filtrów o różnej pojemności całkowitej, natomiast OFSY z trzech filtrów o jednakowej pojemności. Systemy te są przystosowane do uzdatniania różnej jakości wody, mimo że w obu podawane są tego samego typu koagulanty. Stacja w Zielonce posiada dwie sekcje filtracyjne o jednakowej wydajności pracujące na przemian, natomiast w Wiązownej tylko jedną o podobnej wydajności. Początkowo, woda w Zielonce jest poddana napowietrzaniu w wieży aeracyjnej, czego nie stosuje się w drugiej porównywanej stacji. Nie wymagana jest również w tej stacji ciągła dezynfekcja wody na wyjściu do sieci. Obie stacje Culligana różnią się znacznie technologią uzdatniania wody i wielkością poszczególnych urządzeń od warszawskiej stacji, którą należy uznać za typową dla wiejskich warunków Polski. Nie stosuje się w niej żadnych związków chemicznych powodujących koagulację, jedynie napowietrzanie. Dlatego istotnym elementem w tej stacji jest stanowisko sprężarek, które nie występuje w stacjach stosujących koagulanty. Jakość wody uzdatnionej w omawianych stacjach zgodnie z tabelą nr 2 nie przekracza dopuszczalnych zaleceń normowych jedynie w wodzie ze SUW w Zielonce jest ponadnormatywna ilość manganu.

W stacjach Culligana proces płukania przebiega znacznie częściej niż w warszawskiej stacji. Różnice wynikają również ze sposobu transportowania wód popłucznych do odstojnika jak również z jego budowy. Grawitacyjnie wody popłuczne spływają do odstojnika w SUW Wiązownej i Warszawie natomiast w Zielonce przepompowywane są one pompami.

Wnioski

Zaprezentowane układy różnią się w niektórych elementach cyklu technologicznego co często wyraŸnie wynika z jakości wody jaką uzdatniają. Jednak ponieważ jakość wody surowej w Zielonce jest nieznacznie gorsza od jakości wody w Wiązownej narzuca się stwierdzenie,

 

Tabela 1

Oznaczenie Jednostka NBSW

sekcja1

NBSW

sekcja2

Wiązowna Zielonka Wymagana jakość
   
Barwa mg Pt/dm3 22 10 30 78/50 20    
Odczyn pH 7.15 7.0 7.0 6.9 6.5-8.5    
Mętność mg SiO2/dm3 10 7 30 9 5    
Zapach skala1-5 g3SH2S g3SH2S z2R 4G/H2S/2RG 3Rlub3SCl2 3SCl    
Zasadowość mval/dm3     4 4.5    
Twardość ogólna mval/dm3 7.1 7.0 4.8 5.3 10    
ChZT(KMnO4) mg O2/dm3       8.1    
Żelazo(+2) mg Fe+2/dm3     6.0    
Żelazo ogólne mg Fe+3/dm3 2.7 3.4 4.0 7.2 0.5    
Mangan mg Mn/dm3 0.33 0.3 1.45 0.9 0.1    
Azot amonowy mg NNH4/dm3 0.31 0.36 0.44 0.65 0.5    
Azot azotynowy mg NNO2/dcm3 0.001 0.005 0.005 0.002    
Azot azotanowy mg NNO3/dm3 0.1 0.6 10    
Utlenialność mg O2/dm3 2.1 2.4 1.4 1.4    
CO2 wolny mg CO2/dm3       33    
Chlorki mg Cl/dm3 33.2 35.2 35 21 300    
Siarczany mg SO4/dm3     51.4 11.5 200    
Sucha pozostałość mg/dm3     366 285 600    
Fluorki mg F/dm3       0.3 1.5    

Tabela 2

Oznaczenie Jednostka NBSW

sekcja1

NBSW

sekcja2

Wiązowna Zielonka Wymagana jakość
   
Barwa mg Pt/dm3 15 6 10 17 20    
Odczyn pH 7.25 7.1 6.8 7 6.5-8.5    
Mętność mg SiO2/dm3 3 3 2 4 5    
Zapach skala1-5 g1R g1R g1R g1R 3Rlub3SCl2 3SCl    
Zasadowość mval/dm3        
Twardość ogólna mval/dm3 6.9 6.9 4.5 4.6 10    
ChZT(KMnO4) mg O2/dm3          
Żelazo(+2) mg Fe+2/dm3        
Żelazo ogólne mg Fe+3/dm3 0.4 0.3 0.5    
Mangan mg Mn/dm3 0.1 0.1 0.05 0.4 0.1    
Azot amonowy mg NNH4/dm3 0.04 0.04 0.5 0.5 0.5    
Azot azotynowy mg NNO2/dcm3 0.004 0.005    
Azot azotanowy mg NNO3/dm3 0.5 0.8 10    
Utlenialność mg O2/dm3 1.7 2.0 3.8 3.6    
CO2 wolny mg CO2/dm3       4    
Chlorki mg Cl/dm3 32.2 34.2 39.2 35 300    
Siarczany mg SO4/dm3     0.05 200    
Sucha pozostałość mg/dm3       600    
Fluorki mg F/dm3     0.15 0.1 1.5    

że uzdatnianie tej słabszej jakościowo wody nie wymaga aż tak rozbudowanego cyklu technologicznego. Dodatkowo za tym stwierdzeniem przemawia to, że wydajność stacji w Wiązownej jest większa o 10 m3/h oraz jakość wody uzdatnionej jest wyższa. Warszawska stacja również sprawia wrażenie przeprojektowanej, gdyż ilość urządzeń i ich wielkość są nieporównywalne z wydatkiem na jaki zaprojektowano stację oraz z jakością uzdatnianej wody. Jednak jak wynika z badań energochłonności i kapitałochłonności koszt produkcji wody w warszawskiej stacji jest znacznie niższy niż w stacjach wybudowanych przez Culligana. Koszty te rosną wraz ze wzrostem częstotliwości płukania. Dlatego szczególnie istotną sprawą jest kontrola prawidłowości jego przebiegu.

Zachodzi również pytanie czy wody popłuczne, uzyskiwane podczas różniących się technologicznie procesów uzdatniania wody, wymagają do ich oczyszczania zastosowania różnych typów odstojników, a szczególnie kosztownego odstojnika powierzchniowego z przepompownią.

Analiza hydrauliczna rozważanych układów płucznych

praca magisterska z Warszawy

W zakres czynności z tym związanych wchodziło:

– ustalenie aktualnego rozmieszczenia armatury,

– dokonanie obmiaru długości przewodów,

– wyznaczenie strat miejscowych na podstawie [29],

– obliczenia charakterystyk filtrów i strat na długości[10,11],

– wykreślne wyznaczenie punktów pracy układu płucznego[9].

Podczas obliczania strat przewodów na długości korzystano z następującego wzoru:

gdzie:  – współczynnik oporów miejscowych, bezwymiarowy,

l – długość rurociągu, m,

d – średnica rurociągu, m,

Q – natężenie przepływu, m3/s,

g – przyśpieszenie ziemskie, m/s2,

Ponieważ wszystkie obliczenia wykonano komputerowo przy pomocy arkusza kalkulacyjnego, współczynnik oporów liniowych obliczono ze wzoru Guido di Ricco (26):


gdzie: Re – liczba Reynoldsa, bezwymiarowa,

e – względna chropowatość rur, bezwymiarowa.

Liczbę Reynoldsa wyznaczamy ze wzoru:

gdzie: Q,d – jak wyżej,

– kinematyczny współczynnik lepkości, m2/s,

Względną chropowatość rury obliczamy ze wzoru:

gdzie: k – bezwzględna chropowatość rury,

d – jak wyżej.

SUW W WIĄZOWNEJ.

Tabela 4.

Zestawienie rodzaju armatury zainstalowanej na poszczególnych odcinkach układu. (Rozmieszczenie odcinków uwidoczniono na rys.9)

Odcinek 0-1 , długość L=9m, średnica D=150mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 4 4*0.43=1.72
zasuwa równoprzelotowa 1 0.15
trójnik 150/100 1 0.8
    =2.67

Odcinek 1-2, długość pomijalnie mała, średnica D=100mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
zawór motylkowy 2 2*0.24=0.48
konfuzor 100/80 1 0.05
dyfuzor 65/100 1 0.15
trójnik 100/150 1 2.64
    =3.32

Odcinek 2-3, długość L=10m, średnica D=150mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 150 3 3*0.43=1.29
konfuzor 150/100 1 0.07
kolano gięte 100 1 0.45
    =1.81

Odcinek (3-4)=(9-10), długość pomijalnie mała, D=100mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 100 1 0.45
trójnik 100/100 2 2*2.4=4.8
zawór hydrauliczny 1 2.4
    =7.65

Odcinek (4-6)=(10-12), długość pomijalnie mała, D=100mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 100 3 3*0.45=1.35
 ścianka sitowa (3 dysze  15mm) 1 5.85
trójnik 100/100 1 2.4
zawór hydrauliczny 1 2.4
    =12.0

 

Odcinek (3-8)=(9-14), długość pomijalnie mała, D=100mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 100 2 2*0.45=0.9
zawór hydrauliczny 1 2.4
    =3.3

Odcinek 8-9, długość L=10m, średnica D=100mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 100 8 8*0.45=3.6
zawór hydrauliczny 1 2.4
zawór motylkowy 1 0.24
    =6.24

Tabela 5.

Zestawienie obliczeń wielkości strat na poszczególnych odcinkach przewodu płucznego.

Odcinek 0-1 , k=1,5mm, D=150mm, L=9m, =2.67    
Q

[m3/h]

Q

[m3/s]

Re

105

E   hstr.

[m]

 
30 0,0083 0,544 0,01 0,03936 0,06  
60 0,0167 1,09      
0,03868 0,23        
75 0,0208 1,36      
0,03854 0,35        
90 0,0250 1,63      
0,03844 0,51        
120 0,0333 2,18        
0,03831 0,90          
150 0,0417 2,72        
0,03823 1,41          
220 0,0611 3,99        
0,03812 3,02          
Odcinek 1-2, k=1,5mm, D=100mm, L=0m, =3.32    
  Q

[m3/h]

Q

[m3/s]

hstr.

[m]

     
 
  30 0,0083 0,19      
  35 0,0097 0,04      
  40 0,0111 0,05      
  50 0,0139 0,08      
  60 0,0167 0,12      
  70 0,0194 0,16      
  75 0,0208 0,19      
Odcinek 2-3, k=1,5mm, D=150mm, L=10m, =1.81    
Q

[m3/h]

Q

[m3/s]

Re

105

E   hstr

[m]

 
30 0,0083 0,544 0,01 0,03936 0,05  
60 0,0167 1,09      
0,03868 0,20        
75 0,0208 1,36      
0,03854 0,31        
90 0,0250 1,63      
0,03844 0,45        
120 0,0333 2,18        
0,03831 0,79          
150 0,0417 2,72        
0,03823 1,24          
220 0,0611 3,99        
0,03812 2,65          
Odcinki, k=1,5mm, D=100mm, L=0      
 Odcinek (3-4)=(9-10) (4-6)=(10-12) (3-8)=(9-14) (8-6)=(14-12) Wypływ

swobodny

z odcinka

(4-6)=(10-12)

       
7,65 12,0 3,3 6.15    
Q

[m3/h]

Q

[m3/s]

hstr

[m]

hstr

[m]

hstr

[m]

hstr.

[m]

 
30 0,0083 0,44 0,69 0,19 0,35 0,06
60 0,0167 1,76 2,75 0,76 1,41 0,23
75 0,0208 2,74 4,30 1,18 2,21 0,36
90 0,0250 3,95 6,20 1,70 3,18 0,52
120 0,0333 7,02 11,02 3,03 5,65 0,92
150 0,0417 10,97 17,21 4,73 8,82 1,43
220 0,0611 23,61 37,03 10,18 18,98 3,09
Odcinek 8-9, k=1,5mm, D=100m, L=10m, =6.24    
Q

[m3/h]

Q

[m3/s]

Re

105

E   hstr

[m]

 
30 0,0083 0,816 0,015 0,04452 0,36  
60 0,0167 1,63      
0,04412 1,43        
75 0,0208 2,04      
0,04403 2,24        
90 0,0250 2,45      
0,04397 3,22        
120 0,0333 3,43        
0,04389 6,32          
150 0,0417 4,90        
0,04382 12,89          
220 0,0611 5,99        
0,04379 19,26          
             
Tabela 6.

Charakterystyka pompy typ ETANORM-G65-160/132S

Q [m3/h] 30 35 40 50 60 70
H [m] 24,8 24,7 24,5 24 23,3 22,5

Obliczenia hydrauliczne układu.

Dane:

z1 -rzędna zwierciadła wody w zbiorniku waha się w granicach od z1‚=104,2 do     z1”=105,4 m n.p.p.

z2=101,7 m n.p.p.

hp – suma strat poszczególnych odcinków przewodów podanych w tab.5

h1-2 strata równoległego odcinka przewodu tab.5

Hu(Q) – charakterystyka pompy tab.6

Szukane:

R – punkt pracy układu

hfi – straty na i-tym filtrze w sekcji filtracyjnej

W celu znalezienia punktu pracy układu posłużono się metodą analityczno-graficzną. Część analityczną przeprowadzono w tab.5 natomiast część graficzna będzie się opierać na następującym równaniu.

Dla potrzeb wykresu można je przekształcić następująco:

We wzorze tym nie znamy bardzo istotnej dla obliczeń charakterystyki strat filtru, która jest funkcją Qi i Hu. Danych tych nie posiadała placówka firmy Culligan znajdująca się w Polsce. Nie udało ich się również wyznaczyć doświadczalnie. Do obliczeń założono, że straty na filtrze zmieniają się liniowo w zakresie przepływów od 40-150 m3/h, a ich wartość wynosi odpowiednio 1 i 7m. Korzystając z powyższych rozważań przeprowadzono analizę pracy poszczególnych filtrów.

Analiza hydrauliczna filtru UF-84.

Wzór (44) podczas płukania wstecznego filtru przyjmie następującą szczegółową postać:

gdzie: hf1 – straty na filtrze UF-84

Na podstawie powyższych danych i wzoru sporządzono wykres rys.10

Wykres ten sporządzono w następujący sposób:

– naniesiono charakterystyki Hu(Q), hp,

– ponieważ dwie pompy pracują równolegle dodano ich charakterystyki pomniejszone wcześniej   o charakterystyki przewodów na których są wmontowane h1-2,

– od powstałej krzywej odjęto straty na filtrze UF-84 i dodano różnice (z1‚-z2)

Położenie punkt pracy układu na skutek wahań poziomu zw.wody w zbiorniku mieści się w następującym zakresie: Q=128,5÷131,5m3/s

H=19,3÷20,2m

Analiza hydrauliczna filtru UB-84.

Wzór (44) podczas płukania wstecznego filtru przyjmie następującą szczegółową postać:

gdzie: hf2 – straty na filtrze UB-84

Postępując analogicznie jak w poprzednim przypadku z uwzględnieniem modyfikacji wzoru (43) na rys.11 wyznaczono punkt pracy układu, który mieści się w następującym zakresie:

Q=93,5÷96m3/s

H=18,3÷19,1m

Opis cyklu technologicznego uzdatniania wody

Układ trzeciorzędowy i czartorzędowy mają podobny cykl uzdatniania z tą różnicą, że w tym pierwszym wyeliminowano proces odmanganiania ze względu na niską zawartość manganu w wodzie surowej. Na wstępie tego procesu woda surowa jest poddawana do aeratora, w którym następuje proces mieszania wody z tlenem. Przebiega on według następujących reakcji:

Powstający wodorotlenek żelazowy zatrzymywany jest na piaskowym złożu filtru odżelaziającego. Resztki żelaza i mangan usuwane są na filtrze odmanganiającym, którego złoże piaskowe pokryte jest dwutlenkiem manganu. Na wypadek zagrożenia przewidziana jest również dezynfekcja wody roztworem podchlorynu sodu.

Stacja uzdatniania wody w Zielonce

praca magisterska ze stycznia

Tabela 7.

Zestawienie rodzaju armatury zainstalowanej na poszczególnych odcinkach układu. (Rozmieszczenie odcinków uwidoczniono na rys.12)

  Odcinek 0-1, długość L=5m, średnica D=100mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 150 2 2*0,43=0,86
trójnik 150/100 1 0,8
zawór motylkowy 2 2*0,24=0,48
konfuzor 100/65 1 0,1
dyfuzor 50/100 1 0,24
trójnik 100/150 1 2,64
kolano gięte 100 3 3*0,45=1,35
konfuzor 100/80 1 0,05
    =6,52

Odcinek (1-2)=(6-7)=(12-13), długość pomijalnie mała,D=80mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 80 1 0,45
trójnik 80/80 2 2*2,4=4,8
zawór hydrauliczny 1 2,5
    =7,75

Odcinek (7-9)=(13-15), długość pomijalnie mała,D=80mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 80 2 2*0,45=0,9
trójnik 80/80 1 2,4
zawór hydrauliczny 1 2,5
    =6,0

Odcinek (2-3), długość pomijalnie mała,D=80mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 80 2 2*0,45=0,9
 ścianka sitowa (3 dysze  10mm)   1 13,0
trójnik 80/80 1 2,4
zawór hydrauliczny 1 2,5
    =19

Odcinek (1-5)=(6-11)=(12-17),długość pomijalnie mała,D=80mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 80 2 2*0,45=0,9
zawór hydrauliczny 1 2,5
    =3,4

Odcinek 5-6, długość pomijalnie mała,D=80mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 80 3 3*0,45=1,35
    =1,35

Odcinek 11-9=17-15, długość pomijalnie mała,D=80mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 80 4 4*0,45=1,8
ścianka sitowa (3 dysze  20mm)        1        3,46
zawór hydrauliczny 1 2,5
    =7,76

Odcinek 11-12,długość L=8m,D=80mm

Rodzaj armatury Ilość Straty miejscowe
kolano gięte 80 8 8*0,45=3,6
zawór hydrauliczny 1 2,5
    =6,1

Tabela 8.

Zestawienie obliczeń wielkości strat na poszczególnych odcinkach przewodu płucznego.

  Odcinek 0-1, k=1,5mm, D=100mm, L=5m, =6,52

Q

[m3/h]

Q

[m3/s]

Re

105

E   hstr.

[m]

37 0,0103 1,01 0,015 0,04437 0,76
40 0,0111 1,09    
0,04432 0,89      
45 0,0125 1,22    
0,04426 1,13      
50 0,0139 1,36    
0,04420 1,39      
60 0,0167 1,63      
0,04412 2,00        
65 0,0181 1,77      
0,04408 2,35        
70 0,0194 1,90      
0,04406 2,73        

Odcinki, k=1,5mm, D=80mm, L=0

Odcinek (1-2)=(6-7)=

=(12-13)

(2-3)=(7-9)=

=(13-15)

(1-5)=(6-11)=

=(16-17)

5-6 Wypływ

swobodny

z odcinka

(2-3)=(7-9)=

(13-15)

  7,75 7,75 3,4 1,35
Q

[m3/h]

Q

[m3/s]

hstr.

[m]

hstr.

[m]

hstr.

[m]

hstr.

[m]

37 0,0103 1,65 1,65 0,72 0,29 0,21
40 0,0111 1,93 1,93 0,85 0,34 0,25
45 0,0125 2,44 2,44 1,07 0,43 0,32
50 0,0139 3,02 3,02 1,32 0,53 0,39
60 0,0167 4,34 4,34 1,91 0,76 0,56
65 0,0181 5,10 5,10 2,24 0,89 0,66
70 0,0194 5,91 5,91 2,59 1,03 0,76

Odcinek 11-12, k=1,5mm, D=80mm, L=8m, =6,1

Q

[m3/h]

Q

[m3/s]

Re

105

E   hstr.

[m]

37 0,0103 1,26 0,01875 0,04795 2,32
40 0,0111 1,36    
0,04791 2,71      
45 0,0125 1,53    
0,04786 3,43      
50 0,0139 1,70    
0,04782 4,23      
60 0,0167 2,04      
0,04776 6,09        
65 0,0181 2,21      
0,04773 7,15        
70 0,0194 2,38      
0,04771 8,29        

Tabela 9

Charakterystyka pompy typ ETANORM-G 40-160/132S

Q [m3/h] 37 40 45 50 60 65 70
H [m] 26 25,5 24,9 23,8 20,5 19,2 18,2

Obliczenia hydrauliczne układu.

Dane:

z1 -rzędna zwierciadła wody w zbiorniku waha się w granicach od z1‚=103,4 do z1”=104,6 m n.p.p.

z2=12,0 m n.p.p.

hp – suma strat poszczególnych odcinków przewodów podanych w tab.8

Hu(Q) – charakterystyka pompy tab.9

Szukane:

R – punkt pracy układu

hfi – straty na i-tym filtrze w sekcji filtracyjnej

W celu znalezienia punktu pracy układu podobnie jak w poprzednim przypadku posłużono się metodą analityczno-graficzną. Część analityczną przeprowadzono w tab.9 natomiast część graficzną wykonano zgodnie z równaniem (43) przekształconym w następujący sposób:

Ponieważ również w tym przypadku nie znana jest charakterystyka filtra do obliczeń założono, że straty na filtrze zmieniają się liniowo w zakresie przepływów od 37-70 m3/h, a ich wartość wynosi odpowiednio 1 i 7m. Korzystając z powyższych rozważań przeprowadzono analizę pracy poszczególnych filtrów.

Analiza hydrauliczna płukania pierwszego w sekcji filtru.

Wzór (47) podczas płukania wstecznego filtru przyjmie następującą szczegółową postać:

gdzie: hf1 – straty na pierwszym w sekcji filtrze

Na podstawie powyższych danych i wzoru sporządzono wykres rys.13

Położenie punkt pracy układu na skutek wahań poziomu zw.wody w zbiorniku mieści się w następującym zakresie: Q=61,7÷63 m3/s

H=16÷16,9 m

Analiza hydrauliczna płukania drugiego w sekcji filtru.

Wzór (47) podczas płukania wstecznego filtru przyjmie następującą szczegółową postać:

gdzie: hf2 – straty na drugim w sekcji filtrze

Postępując analogicznie jak w poprzednim przypadku z uwzględnieniem wzoru (49) na rys.14 wyznaczono punkt pracy układu, który mieści się w następującym zakresie:

Q=59,2÷60,3 m3/s

H=12,5÷13,0 m

Analiza hydrauliczna trzeciego w sekcji filtru.

Wzór (47) podczas płukania wstecznego filtru przyjmie następującą szczegółową postać:

gdzie: hf3 – straty na trzecim w sekcji filtrze

Postępując analogicznie jak w poprzednim przypadku z uwzględnieniem wzoru (50) na rys.15 wyznaczono punkt pracy układu, który mieści się w następującym zakresie:

Q=49,9÷49,1 m3/s

H=15,7÷16,3 m

PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE

praca magisterska opisująca stacje uzdatniania wody

W niniejszej pracy zgodnie z jej celem i zakresem przeprowadzono analizę układu płuczno-odstojnikowego dla trzech stacji wodociągowych. Przeprowadzone badania wykazały, że układ płuczny ma szczególne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania stacji oraz że ma on duży wpływ na koszty produkcji wody, gdyż ilość wody zużywanej w tym procesie dochodzi do 50% ogółu wyprodukowanej wody. Dlatego istotnym było poznanie mechanizmów tego procesu, ustalenie jego aktualnych parametrów hydraulicznych oraz przeprowadzenie badań popłuczyn. W wyniku tych badań wykryto szereg nieprawidłowości spowodowanych głównie czasowym włączaniem procesu płukania. Jak wiadomo taki sposób sterowania jest mało dokładny i wymaga dla optymalnego funkcjonowania układu częstych zmian harmonogramu płukania. Konieczność tych zmian wynika głównie z dużych wahań średniego dobowego zapotrzebowania w ciągu roku, które w miejscowościach rolniczych, ze względu na sezonowość prowadzonych prac dochodzą nawet do 100%. W badanych dwóch stacjach stosujących rozwiązania firmy Culligana nie przewidziano zmiany harmonogramu płukania, pomimo że średnie dobowe zapotrzebowanie w przeciągu marca i czerwca wzrosło o 50%. Dodatkowo w stacjach tych podczas ustalania czasu płukania należy uwzględniać rozkład średniego godzinowego zapotrzebowania, ponieważ płukanie przeprowadza się dwa razy na dobę. Zastosowanie włączników procesu płukania reagujących na wielkość strat hydraulicznych na złożu lub ilości uzdatnionej wody wyeliminowałoby konieczność uwzględniania powyższych czynników oraz zoptymalizowałoby pracę omawianego układu. Podczas wprowadzania tych usprawnień, zamieszczone w pracy wyniki badań powinny umożliwić opracowanie optymalnego programu płukania poszczególnych filtrów w badanych stacjach wodociągowych. Przeprowadzone analizy popłuczyn umożliwiły również ocenę przebiegu procesu koagulacji w poszczególnych filtrach w sekcji, którą udało się uzyskać poprzez ustalenie ilości zawiesin zatrzymywanych na złożu filtracyjnym. W wyniku tych badań ustalono, że w NBSW SGGW i SUW w Zielonce pierwsze filtry sekcji pracują z dużym obciążeniem zatrzymując na złożu większość zawiesin. Natomiast w przypadku SUW w Wiązownej oba filtry w sekcji pracują z jednakowym obciążeniem.

W stacjach stosujących rozwiązania firmy Culligana zastosowano płukanie wodą surową wstępnie utlenioną, dlatego część przeprowadzonych badań była ukierunkowana pod kątem oceny tego rozwiązania. W wyniku badań ustalono, że rozwiązanie to nie ma dużego wpływu na efektywność płukania i jakość uzdatnianej wody pod warunkiem, że przynajmniej ostatni filtr w sekcji będzie płukany wodą uzdatnioną przez filtr wcześniejszy w danej sekcji. Rozwiązanie to ma natomiast wpływ na znaczne pogorszenie jakości popłuczyn, co powoduje wydłużenie procesu oczyszczania ich przez sedymentację. Zastosowanie tego rozwiązania w stacjach firmy Culligan jest szczególnie opłacalne, ponieważ przyjęty układ technologiczny wymaga budowy zbiornika wody surowej, który jest niezbędny dla zastosowania tego typu płukania, gdyż wydajność ujęcia przeważnie jest mniejsza od wydajności pomp płucznych.

Zgodnie z zakresem niniejszej pracy przeprowadzono w niej również badania procesów zachodzących w odstojniku, które wykazały szereg błędów w projektowaniu. Błędy te wynikły na skutek niezgodności założeń projektanta z ustaleniami poczynionymi w czasie eksploatacji stacji. Skutkiem tych różnic było zaprojektowanie za małej pojemności czynnej odstojnika w NBSW SGGW, a w przypadku SUW w Zielonce przeprojektowanie kubatury odstojnika. W wyniku przeprowadzonych rozważań możliwości usprawnienia pracy odstojnika w NBSW zaleca się dokonanie zmian w harmonogramie płukania, które powinny polegać na:

  • rozdzieleniem procesu płukania poszczególnych filtrów w sekcji,
  • zmniejszeniem częstotliwości płukania filtru odmanganiającego,
  • zmniejszeniem częstotliwości płukania filtru odżelaziającego z jednoczesnym skróceniem czasu   trwania tego procesu.

W pozostałych dwóch stacjach, ponieważ ilość zawiesin ogólnych w wodach nadosadowych w odstojniku utrzymuje się na poziomie uniemożliwiającym ich spust przez okres dłuższy niż 12 godzin, zaleca się podawanie koagulantów do odstojnika w momencie wypełniania go popłuczynami.

W wyniku przeprowadzenia analizy porównawczej ilości usuwanych zawiesin ze złóż filtracyjnych w omawianych stacjach wodociągowych ustalono, że w stacjach z udziałem koagulantów ilość tych zawiesin znacznie wzrasta, a zaprojektowana pojemność części osadowej w odstojniku jest zbyt mała, co powoduje konieczność wywożenia osadów co 7 dni. Powiększanie pojemności tej części spowoduje wzrost kosztów inwestycyjnych nie współmierny z przewidywanymi zyskami. Dlatego proponuje się zastosowanie w tych stacjach poletka filtracyjnego do osuszania osadu. Wyeliminuje to częste wywożenie uwodnionego osadu wozami asenizacyjnymi, co wpłynie na obniżenie kosztów eksploatacji stacji.

Załącznik 1

Wyniki pomiarów objętości wody:

Tabela 1

1) zużywanej w czasie płukania

Filtr Rodzaj płukania Czas trwania płukania

[min]

Objętość zużytej wody

[m3]

Natężenie

przepływu [m3/h]

SUW w Wiązownej
UF-84 wsteczne 7 15,1 129.4ą8
kondycjonujące 5 6,6 79.2ą1.32
UB-84 wsteczne 13 17,23 79.5ą4.8
kondycjonujące 5 3,4 40.8ą2.56
SUW w Zielonce
pierwszy w sekcji wsteczne 7 7,2 61.7ą3.8
drugi wsteczne 7 6.9 59.1ą3.6
w sekcji kondycjonujące 6 3,4 34ą0.5
trzeci wsteczne 7 5,7 48,9ą3.0
w sekcji kondycjonujące 6 2,2 22ą0.3
NBSW w Warszawie
odżelaziacz powietrze+woda 9 22 146,7ą8.9
woda 20 7 141ą8.5
odmanganiacz powietrze+woda 9 20 133,3ą8.1

Tabela 2

2) przefiltrowanej przez filtr między płukaniami.

Stacja wodociągowa Czas trwania filtracji

[min]

Objętość przefiltrowanej wody

[m3]

Objętość przefiltrowanej wody przez m2 powierzchni złoża w [m3]
Wiązowna 12 113ą2.3 32,6
Zielonka 12 120ą2.5 47,2
Warszawa sekcja 1 48 2502ą50 509,7
Warszawa sekcja 2 48 3025ą60.5 616,2

Załącznik 2

Wynik badań mętności wód popłucznych w poszczególnych stacjach wodociągowych.

SUW w Wiązownej.

Mętność wody używanej do płukania wynosi 30 mg/dm3

Filtr UF-84

Rodzaj płukania Wsteczne Kondycjonujące
Czas płukania [min] 0,5ą0,09 1ą0.1 2ą0.15 3ą0.2 4ą0.25 6ą0.37 7ą0.43 7ą0.43 12ą0.72
Mętność [mg/dm3] 100ą10 700ą95 180ą18 90ą9 65ą7 33ą3 32ą3 20ą2 7ą1

Filtr UB-84

Rodzaj płukania Wsteczne Kondycjonujące
Czas płukania [min] 0,5ą0.09 1ą0.1 2ą0.15 3ą0.2 4ą0.25 6ą0.37 7ą0.43 9ą0.55 12ą0.72 15ą0.9 15ą0.9 20ą1.2
Mętność [mg/dm3] 90ą9 2200 ą450 2700 ą500 250 ą20 100ą10 70ą7 60ą6 50ą5 35ą3 8ą1 5ą1 4ą1

SUW w Zielonce.

Mętność wody użytej do płukania wynosi 9 mg/dm3

Pierwszy filtr w sekcji

Rodzaj płukania Wsteczne
Czas płukania [min] 0,5ą0.09 1ą0.1 1,5ą0.12 2ą0.15 2,5ą0.17 3ą0.2 4ą0.25 5ą0.31 7ą0.43
Mętność [mg/dm3] 2000 ą400 5600 ą1253 1400 ą273 250ą20 190ą19 80ą8 70ą7 60ą6 50ą5

Drugi filtr w sekcji

Rodzaj płukania Wsteczne Kondycjonujące
Czas płukania [min] 0,5ą0.09 1ą0.1 1,5ą0.12 2ą0.15 2,5ą0.17 3ą0.2 4ą0.25 5ą0.31 7ą0.43 7ą0.43 13ą0.78
Mętność [mg/dm3] 25ą3 730ą160 580ą100 550ą86 500ą63 360ą43 320ą31 170ą17 85ą8 150ą15 12ą1

Trzeci filtr w sekcji

Rodzaj płukania Wsteczne Kondycjonujące
Czas płukania [min] 0,5ą0.09 1ą0.1 1,5ą0.12 2ą0.15 4ą0.25 7ą0.31 7ą0.31 13ą0.78
Mętnośćą1[mg/dm3] 12ą2 20ą2 30ą3 60ą6 60ą6 15ą2 4ą1 2ą1

Załącznik 2 c.d.

NBSW w Warszawie

Mętność wody użytej na płukanie wynosi 3 mg/dm3

SEKCJA NR 1

Filtr odżelaziający

Rodzaj płukania powietrze-woda woda
Czas płukania [min] 0,5ą0.09 1ą0.1 2ą0.15 3ą0.2 4ą0.25 6ą0.37 9ą0.55 9ą0.55 12ą0.72 15ą0.9 30ą1.8
Mętność [mg/dm3] 800ą115 2700 ą470 2500 ą450 2400 ą445 2100 ą420 600ą75 180ą18 120ą12 60ą6 35ą3 7ą1

Filtr odmanganiający

Rodzaj płukania powietrze-woda
Czas płukania [min] 0,5ą0.09 1ą0.1 2ą0.15 3ą0.2 4ą0.25 6ą0.37 9ą0.55
Mętność [mg/dm3] 20ą2 22ą3 22ą3 20ą2 20ą2 12ą2 8ą1

SEKCJA NR 2

Filtr odżelaziający

Rodzaj płukania powietrze-woda woda
Czas płukania [min] 0,5ą0.09 1ą0.1 2ą0.15 3ą0.2 4ą0.25 6ą0.37 9ą0.55 9ą0.55 12ą0.72 15ą0.9 30ą1.8
Mętność [mg/dm3] 2000 ą363 2800 ą508 3600 ą679 3240 ą631 1520 ą302 1360 ą270 1280 ą260 1100 ą208 800ą115 600ą71 200ą20

Filtr odmanganiający

Rodzaj płukania powietrze-woda
Czas płukania [min] 0,5ą0.09 1ą0.1 2ą0.15 3ą0.2 4ą0.25 6ą0.37 9ą0.55
Mętność [mg/dm3] 150ą15 140ą15 125ą15 50ą5 30ą3 20ą2 15ą1.5

Załącznik 3

Wyniki badania kinetyki opadania zawiesin.

SUW w Wiązownej

Filtr UF-84

Czas Ilość Rodzaj Ilość nagromadzonych osadów w [cm3/dm3]
płukania wody płukania Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem ą1 [min]
[min] [dm3] 5 10 20 30 45 60 120 180 240 1500
0,5 1079ą74 0 0 0 0 0 0 0 0 1ą0,05 1ą0,05
1 2157ą148 0 0 9ą0,5 20ą1 23ą1 23ą1 22ą1 19ą1 15ą1 14ą1
2 4314ą297 2ą0,1 10ą0,5 50ą1 60ą1 58ą1 54ą1 45ą1 40ą1 39ą1 37ą1
3 6471ą445 0 0 0 0 0 0 0 1ą0,05 2,5ą0,5 2,3ą0,5
4 8629ą593 wsteczne 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
6 12943ą890 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
7 15100ą1335 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
7 15100ą1335 Kondy- 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
12 21700ą4159 cjonujące 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Filtr UB-84
Czas Iloœć Rodzaj Ilość nagromadzonych osadów w [cm3/dm3]
płukania wody płukania Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem ą1 [min]
[min] [dm3] 5 10 20 30 45 60 120 180 240 1500
0,5 663ą40 0 0 0 50ą1 301ą5 25ą1 24ą1 24ą1 22ą1 20ą1
1 1325ą81 0 0 0 200ą5 150ą5 140ą5 130ą5 130ą5 130ą5 128ą5
2 2651ą161 0 0 0 60ą1 45ą1 43ą1 40ą1 37ą1 36ą1 35ą1
3 3976ą242 0 0 0 0 0 0 3ą0,5 8ą0,5 8ą0,5 7ą0,5
4 5302ą322 wsteczne 0 0 0 0 0 0 0 1ą0,05 2ą0,1 2ą0,1
6 7952ą483 0 0 0 0 0 0 0 0 1ą0,1 1ą0,1
7 9278ą564 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
9 11928ą725 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
13 17230ą1048 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
13 17230ą1048 Kondy- 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
18 20630ą1254 cjonujące 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Załącznik 3 c.d.

SUW w Zielonce

Pierwszy filtr w sekcji

Czas Ilość Rodzaj Ilość nagromadzonych osadów w [cm3/dm3]
płukania wody płukania Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem ą1 [min]
[min] [dm3] 5 10 20 30 45 60 120 180 240 1500
0,5 511ą31 0 0 0 350ą5 250ą5 200ą5 148ą5 127ą5 118ą5 70ą1
1 1022ą63 0 0 0 750ą5 700ą5 600ą5 400ą5 345ą5 310ą5 195ą5
1,5 1532ą94 0 0 0 200ą5 160ą5 150ą5 120ą5 100ą1 90ą1 58ą1
2 2043ą126 0 0 0 0 0 0,3ą0,05 15ą1 15ą1 13,5ą1 9,5ą1
2,5 2554ą157 wsteczne 0 0 0 0 0 0 3,7ą1 5ą1 5ą1 4ą1
3 3065ą189 0 0 0 0 0 0 0,45ą0,05 3,7ą0,5 4,5ą0,5 3,5ą0,5
4 4087ą252 0 0 0 0 0 0 0 0,2ą0,05 2,5ą1 2,5ą0,5
5 5108ą315 0 0 0 0 0 0 0 0 0,8ą0,05 0,5ą0,05
7 7152ą440 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,2ą0.05
Drugi filtr w sekcji
Czas Iloœć Rodzaj Ilość nagromadzonych osadów w [cm3/dm3]
płukania wody płukania Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem ą1 [min]
[min] [dm3] 5 10 20 30 45 60 120 180 240 1500
0,5 493ą30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 986ą60 0 0 0 80ą1 80ą1 67ą1 61ą1 56ą1 51ą1 32ą1
1,5 1479ą90 0 0 0 0 60ą1 60ą1 50ą1 46ą1 43ą1 27ą1
2 1971ą120 0 0 0 0 45ą1 50ą1 44ą1 39ą1 36ą1 23ą1
2,5 2464ą150 wsteczne 0 0 0 0 40ą1 48ą1 42ą1 38ą1 35ą1 21ą1
3 2957ą180 0 0 0 0 30ą1 29ą1 27ą1 24ą1 23ą1 16ą1
4 3943ą240 0 0 0 0 10ą0,5 24ą1 25ą1 22ą1 21ą1 14ą1
5 4929ą300 0 0 0 0 1ą0,05 4ą0,5 6ą0,5 6ą0,5 5ą0,5 5ą0,5
7 6900ą420 0 0 0 0 0 0,5ą0,05 1ą0,05 1ą0,05 1ą0,05 1ą0,05
7 6900ą420 Kondy- 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
13 10300ą627 cjonujące 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Załącznik 3 c.d.

NBSW SGGW w Warszawie

SEKCJA NR 1

Filtr odżelaziający

Czas Ilość Rodzaj Ilość nagromadzonych osadów w [cm3/dm3]
płukania wody płukania Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem ą1 [min]
[min] [dm3] 5 10 20 30 45 60 120 180 240 1500
0,5 1222ą74 0,38ą0,05 0,79ą0,05 1,35ą0,1 1,7ą0,1 2,2ą0,5 2,2ą0,5 2,5ą0,5 2,6ą0,5 2,6ą0,5 2,5ą0,5
1 2444ą148 powietrze 0,48ą0,05 1,5ą0,5 4ą0,5 5,2ą0,5 5,3ą0,5 5,3ą0,5 5ą0,5 5ą0,5 4,8ą0,5 4,8ą0,5
2 4889ą297 + woda 0,28ą0,05 0,6ą0,05 2,2ą0,5 3,5ą0,5 4,3ą0,5 4,4ą0,5 4,4ą0,5 4,5ą0,5 4,5ą0,5 4,4ą0,5
3 7333ą445 0,5ą0,05 0,93ą0,05 1,95ą0,1 2,8ą0,5 3,4ą0,5 3,5ą0,5 3,8ą0,5 4,2ą0,5 4,2ą0,5 4,2ą0,5
4 9778ą593 0,3ą0,05 0,35ą0,05 0,62ą0,05 1,05ą0,1 1,8ą0,1 2,3ą0,5 3,1ą0,5 3,2ą0,5 3,2ą0,5 3,2ą0,5
6 14667ą890 0,4ą0,05 0,8ą0,05 1,9ą0,1 2,1ą0,5 2,3ą0,5 2,3ą0,5 2,5ą0,5 2,7ą0,5 2,7ą0,5 2,6ą0,5
9 22000ą1335 0,01ą0,05 0,01ą0,05 0,01ą0,05 0,01ą0,05 0,02ą0,05 0,02ą0,05 0,03ą0,05 0,04ą0,05 0,05ą0,05 0,1ą0,05
9 22000ą1335 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
12 29050ą1751 woda 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
15 36100ą2176 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
29 69000ą4159 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

SEKCJA NR 2

Filtr odżelaziający

Czas Ilość Rodzaj Ilość nagromadzonych osadów w [cm3/dm3]
płukania wody płukania Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem ą1 [min]
[min] [dm3] 5 10 20 30 45 60 120 180 240 1500
0,5 1222ą74 1,4ą0,1 7ą0,5 15ą1 16ą1 16,2ą1 15,9ą1 14,2ą1 13,5ą1 12ą1 11ą1
1 2444ą148 powietrze 1,6ą0,1 8ą0,5 16ą1 17ą1 17,9ą1 17,2ą1 15ą1 14ą1 12,5ą1 11,2ą1
2 4889ą297 + woda 1,5ą0,1 9ą0,5 19ą1 20ą1 19,8ą1 19ą1 17ą1 15,2ą1 14ą1 12,5ą1
3 7333ą445 0,7ą0,05 3,5ą0,5 15ą1 16ą1 16,5ą1 16ą1 14ą1 13ą1 11,7ą1 10,3ą1
4 9778ą593 0,4ą0,05 0,75ą0,05 8ą0,5 11ą1 11,3ą1 11ą1 10ą0,5 9,6ą0,5 8,6ą0,5 8ą0,5
6 14667ą890 0,15ą0,05 0,25ą0,05 0,7ą0,05 3,5ą0,5 4,2ą0,5 4,2ą0,5 4,6ą0,5 4,9ą0,5 4,7ą0,5 4,7ą0,5
9 22000ą1335 0,27ą0,05 0,7ą0,05 2,1ą0,5 3,7ą0,5 4ą0,5 4,3ą0,5 4ą0,5 4ą0,5 3,8ą0,5 3,8ą0,5
9 22000ą1335 0,02ą0,05 0,1ą0,05 0,25ą0,05 0,84ą0,05 1,45ą0,1 1,8ą0,1 2,1ą0,5 2,2ą0,5 2,3ą0,5 2,3ą0,5
12 29050ą1751 woda 0,12ą0,05 0,25ą0,05 0,28ą0,05 0,5ą0,05 1ą0,05 1,4ą0,1 1,9ą0,1 2ą0,1 2,1ą0,5 2ą0,1
15 36100ą2176 0,1ą0,05 0,15ą0,05 0,18ą0,05 0,28ą0,05 0,45ą0,05 0,78ą0,05 1,2ą0,1 1,3ą0,1 1,45ą0,1 1,41ą0,1
29 69000ą4159 0,1ą0,05 0,1ą0,05 0,1ą0,05 0,1ą0,05 0,1ą0,05 0,1ą0,05 0,1ą0,05 0,1ą0,05 0,1ą0,05 0,1ą0,05

Załącznik 4

Zestawienie wyników badań zmienności stężenia żelaza w czasie płukania.

NBSW w Warszawie

Stężenie żelaza Fe +3 w wodzie używanej do płukania wynosi 0,35 mg Fe/dm3.

Filtr odżelaziający

SEKCJA NR1 SEKCJA NR2
Nr

próbki

Czas

płukania

Stężenie

Fe+2

Stężenie

Fe+3

Stężenie

Fe+2

Stężenie

Fe+3

[min] [mg Fe/dm3] [mg Fe/dm3]
1 0,5ą0,09 6,67ą1.05 135,49ą30.7 9,36ą2.12 188,33ą48.61
2 1ą0,1 13,04ą2.14 131,21ą30.5 10,16ą2.12 179,06ą47.23
3 2ą0,15 16,28ą2.15 110,74ą29.5 10,22ą2.12 226,87ą52.32
4 3ą0,2 16,26ą2.15 83,47ą18.36 10,56ą2.12 203,59ą50.27
5 4ą0,25 6,33ą1.05 84,22ą18.39 10,95ą2.13 179,04ą47.22
6 6ą0,37 16,30ą2.15 42,35ą8.4 11,65ą2.13 188,66ą48.65
7 9ą0,55 8,00ą1.31 21,86ą6.34 10ą2.12 189,6ą48.72
8 9ą0,55 7,20ą1.48 14,45ą3.05 9,77ą2.12 72,01ą11.32
9 12ą0,72 6,95ą1.06 12,3ą2.34 8,4ą2.1 63,9ą11.19
10 15ą0,9 5,99ą1.05 10,07ą1.93 8ą2.1 50,09ą11.01
11 29ą1,74 2,68ą0.5 5,3ą0.83 7,7ą2.1 13,38ą3.62

Filtr odmanganiający

SEKCJA NR1 SEKCJA NR2
Nr

próbki

Czas

płukania

Stężenie

Fe+2

Stężenie

Fe+3

Stężenie

Fe+2

Stężenie

Fe+3

[min] [mg Fe/dm3] [mg Fe/dm3]
1 0,5ą0,09 0,74ą0,21 0,95ą0,26 2,0ą0,5 3,75ą0,5
2 1ą0,1 0,85ą0,24 1,06ą0,30 2,70ą0,51 3,69ą0,5
3 2ą0,15 1,01ą0,3 1,27ą0,35 2,15ą0,5 4,71ą0,52
4 3ą0,2 0,79ą0,22 1,02ą0,3 1,42ą0,48 2,67ą0,5
5 4ą0,25 0,63ą0,2 0,84ą0,24 0,39ą0,17 1,38ą0,42
6 6ą0,37 0,63ą0,2 0,63ą0,2 0,97ą0,27 2,0ą0,48
7 9ą0,55 0,34ą0,5 0,34ą0,15 0,87ą0,23 1,4ą0,42

Załącznik 5

Wyniki badań ilości zawiesin ogólnych w popłuczynach w funkcji czasu sedymentacji

Stacja Wodociągowa Filtr z płukania którego pobrano próbki Czas sedymentacji obaeczony błędem 0,1 [h]
0 1 2 3 4 5 6 9 12
Wiązowna UF-84 755ą110 560ą92 465ą76 423ą68 390ą62 378ą61 362ą58 342ą57 321ą51
UB-84 792ą114 575ą86 462ą76 420ą68 375ą61 332ą55 304ą48 255ą43 216ą36
Zielonka z wszystkich filtrów w sekcji 787ą113 590ą90 426ą70 378ą61 325ą54 295ą47 265ą41 245ą42 204ą34
NBSW SGGW odżelaziacz 708ą108 562ą92 486ą74 443ą68 391ą61 345ą55 295ą47 230ą40 170ą32
odmanganiacz 588ą89 490ą78 432ą71 390ą63 350ą57 316ą50 275ą44 220ą38 165ą27

Załącznik 6

Zestawienie wyników badań zależności uwodnienia osadu od czasu przesychania na poletku osadowym.

Nr

próby

Czas pobierania

próby

Wilgotność

powietrza

Uwodnienie
NBSW w Warszawie SUW w Wiązownej SUW w Zielonce
[%] [%] [%]
1 0,0 46 95ą3 98,1ą2.7 98,5ą3.3
2 1,0 46 93,6ą2.2 98,1ą3.4 98,2ą3.3
3 2,0 46 91,7ą2.4 97,3ą2.9 97,5ą2.1
4 3,0 46 84,0ą2.3 97,1ą3.8 97,1ą2.6
5 4,0 46 83,0ą2.2 96,5ą4.2 96,7ą2
6 96,0 40 70,0ą1.5 88,3ą2.6 89,1ą1.8
7 121,0 43 67,0ą1.2 87,3ą2 86,2ą2.2
8 173,0 30 61,2ą0.8 85,6ą2.2 78,6ą1.6
9 296,0 54 24,2ą0.2 60,0ą2 58,2ą1.7
10 369,0 63 11,0ą0.2 40,2ą1.3 36,3ą1.1

 

Ochrona walorów krajobrazowych oraz wypoczynkowych środowiska

Ochrona walorów krajobrazowych, w świetle przepisów ustawy o ochronie środowiska polegać ma na zachowaniu, kształtowaniu lub odtwarzaniu „wartości ekologicznych, estetycznych, widokowych i kulturowych terenu” ukształtowanych w wyniku działalności sił przyrody lub człowieka. W praktyce jest to realizowane poprzez tworzenie parków krajobrazowych i obszarów chronionego krajobrazu.

Parki krajobrazowe stanowią swego rodzaju uzupełnienie parków narodowych na terenach działalności ludzkiej. Celem ich tworzenia jest troska o wartości przyrodnicze, historyczne i kulturowe chronione na ich obszarach.[1] Ochrona w takiej formie zakłada ułatwianie kontaktu człowieka z przyrodą na tych obszarach. Aktywność gospodarcza człowieka nie podlega tu bowiem istotnym ograniczeniom, o ile oczywiście nie prowadzi do zachwiania równowagi ekologicznej.[2] Ustawa o ochronie przyrody wyróżnia jeszcze obszary chronionego krajobrazu – tzn. miejsca, gdzie występują „wyróżniające się krajobrazowo tereny o różnych typach ekosystemów.”

[1]    Ustawa o ochronie przyrody (por. przypis 27)

[2]    R. Paczuski, op. cit. s. 382

Ochrona powietrza

Ochrona powietrza – według ustawy o ochronie środowiska – polegać ma na zapobieganiu, przeciwdziałaniu i ograniczaniu wprowadzania do powietrza substancji zanieczyszczających. Są to takie substancje, które mogą wpływać niekorzystnie na „zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą, glebę, wodę lub spowodować inne szkody w środowisku”. Ustawa zobowiązuje do stosowania technologii chroniących powietrze przed zanieczyszczeniem. Ustalono opłaty za wprowadzanie substancji zanieczyszczających powietrze (z tytułu gospodarczego wykorzystywania środowiska).

W ramach państwowego systemu monitoringu środowiska94 [1] są zbierane i analizowane dane na temat czystości powietrza.

Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z 28 kwietnia 1998 w sprawie dopuszczalnych wartości stężeń substancji zanieczyszczających w powietrzu[2] [3] [4] wyznacza listę tychże substancji oraz dopuszczalne poziomy ich stężenia w powietrzu, a także obszary, na których dopuszczalne wartości stężeń występują. Załącznik do rozporządzenia zawiera 172 pozycje. Inne załączniki określają dopuszczalne wartości stężeń na obszarach specjalnie chronionych, to znaczy – parków narodowych, leśnych kompleksów promocyjnych, ochrony uzdrowiskowej oraz tam, gdzie znajdują się obiekty wpisane na „Listę dziedzictwa światowego”. Inne rozporządzenia określają dopuszczalne rodzaje i ilości substancji zanieczyszczających wytwarzanych przez silniki spalinowe , czy zawartość tlenku węgla i węglowodorów w spalinach.

Jednostki organizacyjne, ponoszące opłaty za wprowadzanie substancji zanieczyszczających do powietrza, zobowiązane zostały na mocy Rozporządzenia Rady Ministrów[5] do prowadzenia ewidencji zawierającej wykaz rodzajów i ilości substancji. Przekazywana jest ona wojewodzie. Z otrzymanych ewidencji wojewoda tworzy rejestr, który jest dostępny w jego siedzibie.

Polska jest stroną konwencji międzynarodowych w zakresie ochrony powietrza przed zanieczyszczeniem. Konwencja w sprawie transgranicznego zanieczyszczania powietrza na dalekie odległości z 1979 [6] (wraz z protokołem do konwencji[7] [8]) roku zobowiązuje do wspólnej, międzynarodowej działalności w dziedzinach: wymiany informacji dotyczących polityki ochrony środowiska poszczególnych państw, wymiany danych na temat emisji zanieczyszczeń w ustalonych okresach, współpracy w prowadzeniu badań naukowych w celu opracowania technologii zmniejszających powstawanie związków chemicznych zanieczyszczających powietrze, realizacji Europejskiego Programu Monitoringu Ochrony Środowiska. Konwencja wiedeńska o ochronie warstwy ozonowej z 1985 r. dotyczy problemu niszczenia warstwy ozonowej. Zwrócono uwagę na negatywne działanie gazów freonowych (kraje EWG zobowiązały się wtedy do eliminacji tych gazów: do 85% w 1995 i 95% w 2000).[9]

[1]   Ustawa z dnia 20 lipca 1991 r. o Państwowej Inspekcji Ochrony Środowiska (Dz. U. z dnia 29 sierpnia 1991r. Nr 77, poz. 335)

[2]   Dz. U. z dnia 6 maja 1998r. Nr 55, poz. 355

[3]   Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska i Zasobów Naturalnych z dnia 17 kwietnia 1987r. W sprawie dopuszczalnych do wprowadzania do powietrza atmosferycznego rodzajów i ilości substancji zanieczyszczających, wytwarzanych przez silniki spalinowe (Dz. U. z dnia 12 maja 1987r. Nr 14, poz. 87)

[4]   Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 1 lutego 1993 w sprawie warunków technicznych i badań pojazdów (Dz. U. z dnia 17 marca 1993 Nr 21, poz. 91)

9 Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 5 sierpnia 1998 w sprawie ewidencji i rejestru wykazów zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza (Dz. U. z dnia 7 sierpnia 1998 Nr 102, poz. 647)

[6]    Dz. U. z 1985r. Nr 60, poz. 132

[7]    Dz. U. z 1988 r. Nr 40, poz. 313

[8]    Dz. U. z 1992r. Nr 98poz. 488 i 489

[9]    R. Paczuski, op. cit., s. 308-310