SZKOŁA GŁÓWNA GOSPODARSTWA WIEJSKIEGO

Wydział Melioracji i Inżynierii Œrodowiska

ZAKŁAD WODOCIĽGÓW I KANALIZACJI WIEJSKICH

PRACA MAGISTERSKA

Analiza porównawcza współpracy układów płucznych i odstojników

wód popłucznych wybranych stacji wodocišgowych.

Praca wykonana pod kierunkiem

dr inż. Tadeusza Siwca

Autor: Ignacy Kardel

WARSZAWA, 1993

Panu

dr inż. Tadeuszowi Siwcowi

za cenne wskazówki i rady

poczynione w toku pisania pracy

składam serdeczne podziękowania.

Panu

prof.dr hab.inż. Czesławowi Grabarczykowi

za przekazanš wiedzę i pomoc w wyszukaniu

literatury składam wyrazy wdzięcznoœci

i szacunku.

SPIS TREŒCI

STRONA

1. WPROWADZENIE 1

1.1. BLIŻSZE OKREŒLENIE TEMATU PRACY 1

1.2. PRZEGLĽD PIŒMIENNICTWA NAUKOWEGO I TECHNICZNEGO 2

1.3. DOTYCHCZASOWE ZALECENIA DOTYCZĽCE PROJEKTOWANIA ODSTOJNIKÓ WÓD POPŁUCZNYCH. 10

1.4. PRZEGLĽD UKŁADÓW HYDRAULICZNO TECHNICZNYCH OBJĘTYCH PROGRAMEM PRACY. 13

1.4.1. OPIS SUW W WIĽZOWNEJ 13

1.4.1.1. Opis cyklu hydraulicznego pracy układu. 13

1.4.1.2. Opis cyklu technologicznego uzdatniania wody. 14

1.4.2. OPIS SUW W ZIELONCE. 16

1.4.2.1 Opis cyklu hydraulicznego uzdatniania wody 16

1.4.2.2. Opis cyklu technologicznego uzdatniania wody. 19

1.4.3 OPIS NBSW SGGW W WARSZAWIE. 19

1.4.3.1. Opis cyklu hydraulicznego pracy układu. 20

1.4.3.2. Opis cyklu technologicznego uzdatniania wody. 22

1.5. RÓŻNICE TECHNOLOGICZNE ROZWAŻANYCH UKŁADÓW. 23

1.6. CEL I ZAKRES PRACY. 26

2.0. OPIS INSTALACJI PŁUCZNO-ODSTOJNIKOWEJ W ROZWAŻANYCH UKŁADACH. 27

2.1. SCHEMATY INSTALACJI PŁUCZNYCH ORAZ PRZEGLĽD KONSTRUKCJI OSADNIKÓW 27

2.1.1. OPIS INSTALACJI PŁUCZNO-ODSTOJNIKOWEJ W SUW WIĽZOWNA. 27

2.1.2. OPIS INSTALACJI PŁUCZNO-ODSTOJNIKOWEJ W SUW ZIELONCE. 29

2.1.3. OPIS INSTALACJI PŁUCZNO-ODSTOJNIKOWEJ W NBSW W WARSZAWIE. 34

2.2 ZASADY REALIZACJI PROCESU PŁUKANIA W ROZWAŻANYCH UKŁADACH 37

2.2.1 SUW W WIĽZOWNEJ. 37

2.2.2 SUW W ZIELONCE. 37

2.2.3 NBSW SGGW W WARSZAWIE. 38

2.3. PARAMETRY HYDRAULICZNE PROCESU PŁUKANIA ZŁOŻA. 39

2.4. OPIS WARUNKÓW HYDRAULICZNYCH PRACY ODSTOJNIKÓW. 39

3.0. EKSPERYMENTALNE ZAGADNIENIA BADAWCZE. 44

3.1. SFORMUŁOWANIE ZAGADNIEŃ BADAWCZYCH. 44

3.2. OPIS METOD BADANIA 45

3.3. ANALIZA HYDRAULICZNA ROZWAŻANYCH UKŁADÓW PŁUCZNYCH 47

3.3.1. SUW W WIĽZOWNEJ. 48

3.3.2. SUW W ZIELONCE. 57

2.3.3 NBSW SGGW W WARSZAWIE. 66

3.4. PREZENTACJA WYNIKÓW 75

3.5. ANALIZA BŁĘDÓW 75

3.6. ANALIZA WYNIKÓW I WNIOSKI SZCZEGÓŁOWE 81

3.6.1. BADANIA NATĘŻENIA PRZEPŁYWU 81

3.6.2. MĘTNOŒĆ POPŁUCZYN 81

3.6.3. BADANIA KINETYKI ZAWIESIN ŁATWOOPADAJĽCYCH 83

3.6.4. BADANIA ZMIENNOŒCI STĘŻENIA ŻELAZA W CZASIE PŁUKANIA. 85

3.6.5. BADANIA ZAWIESIN OGÓLNYCH W WODACH POPŁUCZNYCH 85

3.6.6. BADANIE ZALEŻNOŒCI UWODNIENIA OD CZASU PRZESYCHANIA NA POLETKU  OSADOWYM. 86

3.7. ANALIZA MOŻLIWOŒCI ZASTOSOWANIA OSADNIKÓW WIELOSTRUMIENIOWYCH DO OCZYSZCZANIA WÓD POPŁUCZNYCH ZE STACJI WODOCIĽGOWYCH. 87

3.8 PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE. 90

Załšcznik 1 92

Załšcznik 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Załšcznik 3 97

Załšcznik 4 103

Załšcznik 5 105

Załšcznik 6 107

PIŒMIENNICTWO 109

KARTA PROGRAMOWA

DYPLOMOWEJ PRACY MAGISTERSKIEJ

STUDENTA IGNACEGO KARDELA

Temat pracy:

    Analiza porównawcza współpracy układów płucznych i odstojników wód popłucznych wybranych stacji wodocišgowych.

Program pracy:

1. Analiza hydrauliczne układów płucznych NBSW-SGGW oraz stacji   firmy Culligan    zlokalizowanych w Zielonce i Wišzownie.

- wyznaczanie natężenia przepływu strumienia płucznego

- wyznaczenie punktów roboczych pomp płucznych

- wyznaczenie zużycia wody w procesie płukania

2. Badania porównawcze poziomu zanieczyszczeń wód popłucznych analizowanych stacji.

- badania przyrostu stężenia żelaza i manganu w wodach popłucznych

- badania kinetyki opadania zawiesin łatwoopadajšcych

- ocena zawartoœci zawiesin ogólnych

- analiza kinetyki odsšczalnoœci osadów

3. Analiza cyklu napełniania i opróżniania odstojników wód popłucznych.

- wyznaczanie niezbędnej pojemnoœci odstojnika

- wyznaczanie niezbędnej pojemnoœci częœci osadowej

4. Analiza zależnoœci pojemnoœci odstojnika w częœci osadowej w funkcji zawartoœci soli żelaza    i manganu.

5. Analiza możliwoœci zastosowania osadników wielostrumieniowych do oczyszczania wód    popłucznych stacji wodocišgowych.

Kierownik pracy: dr inż.Tadeusz Siwiec

Konsultant:        mgr inż.Ludmiła Ostrowska

Koreferent:        prof.dr hab.inż.Czesław Grabarczyk

1. WPROWADZENIE

1.1. BLIŻSZE OKREŒLENIE TEMATU PRACY

    Pod pojęciem układu płucznego rozumiemy instalację składajšcš się z pomp i rurocišgów służšcych do usuwania zanieczyszczeń gromadzšcych się w filtrze uzdatniajšcym wodę. Przeważnie jest to układ niezależny, od układu filtracyjnego i wykorzystywany jest okresowo, gdy złoże filtru ulegnie nadmiernej kolmatacji. Odpowiednio dobrane pompy odœrodkowe tłoczš wodę ze zbiornika zapasowo-wyrównawczego do filtru płuczšc go w dwóch kierunkach: przeciwnym i zgodnym do kierunku filtracji. Pierwszy sposób jest procesem zasadniczym usuwajšcym nagromadzone podczas filtracji zanieczyszczenia. Od jego intensywnoœci i czasu trwania zależy w głównej mierze skutecznoœć płukania. Drugi sposób płukania jest procesem wspomagajšcym płukanie zasadnicze. Zadaniem jego jest usunięcie resztek zanieczyszczeń z filtru i przystosowanie go do normalnej filtracji. Jest to proces nie zawsze występujšcy niemniej jednak zalecany. Podczas płukania może wystšpić kilka cykli :

-przedmuchiwanie złoża powietrzem

-płukanie powietrzem z wodš

-płukanie samš wodš

Skutecznoœć płukania ma wpływ na jakoœć oraz koszt produkcji wody. Dlatego szczególnie ważnym jest ustalenie optymalnej częstotliwoœci i czasu płukania.

Wody popłuczne zawierajš duże iloœci zanieczyszczeń typu mineralnego, których nie można odprowadzać bezpoœrednio do cieków powierzchniowych czy nawet kanalizacji. Dlatego układ płuczny musi być powišzany z układem odstojnikowym, który ma za zadanie oczyszczenie wody popłucznej w takim stopniu [6,7] aby można jš było odprowadzić do cieku powierzchniowego, bez zagrożenia dla œrodowiska naturalnego. Układ odstojnikowy [26] to instalacja składajšca się z następujšcych urzšdzeń:

a) podstawowych

-osadnik (odstojnik)

b) pomocniczych

-zbiornik osadów zagęszczonych

-pompy

-armatura i rurocišgi

-armatura kontrolno-pomiarowa i regulujšca

Układ ten pracuje w taki sposób, że wody popłuczne z filtru kierowane sš do odstojnika, który powinien pomieœcić całoœć wody z jednorazowego płukania. Popłuczyny przetrzymywane sš w odstojniku do momentu aż parametry jakoœciowe wody nadosadowej będš odpowiadać normom [6,7]. Czas przetrzymywania ustala się laboratoryjnie dla danego typu popłuczyn. Odstojniki wykonane z kręgów betonowych oraz monolityczne komory betonowe muszš być tak zbudowane aby miały wydzielone dwie częœci, przepływowš i osadowš. Częœć przepływowa powinna być tak zaprojektowana aby umożliwić spust wód nadosadowych po przebiegnięciu procesu sedymentacji osadów z jednorazowego płukania. Natomiast częœć osadowa powinna być tak zaprojektowana aby pomieœcić osady z kilku kolejnych procesów płukania filtrów, co wynika z założonego w projekcie czasu pracy osadnika. Najczęœciej osady wydobyte z częœci osadowej odstojnika wywożone sš wozami asenizacyjnymi lub przepompowywane na poletka osadowe.

1.2. PRZEGLĽD PIŒMIENNICTWA NAUKOWEGO I TECHNICZNEGO

    Układ płuczny wišże się historycznie z powstaniem filtrów poœpiesznych, które dzięki niemu mogš pracować w dłuższym okresie czasu bez koniecznoœci częstej wymiany złoża filtracyjnego. Pierwsze filtry, a były to filtry powolne, praktycznie nie posiadały układu płucznego. Filtry te dzięki małej prędkoœci filtracji wolniej ulegajš procesowi kolmatacji i głównie w wierzchniej warstwie złoża filtracyjnego. Jeœli w procesie filtracji wzrosnš straty ciœnienia o około 1.5 m H₂O filtr musi być czyszczony. Proces ten wykonuje się przez zdjęcie jego górnej warstwy o gruboœci 2÷3 cm [30]. W zwišzku z tym gruboœć warstwy złoża w czasie eksploatacji zmniejsza się. Gdy zmaleje do mišższoœci 0.7÷0.8 m, należy złoże uzupełnić do jego pierwotnej gruboœci. Taki sposób eksploatacji nie jest możliwy w filtrach poœpiesznych, w których prędkoœci filtracji sš większe od 5 m/h. Proces kolmatacji zachodzi bardzo szybko a zanieczyszczenia zatrzymujš się w warstwie piasku na różnej głębokoœci. Dlatego proces oczyszczania filtrów poœpiesznych musi obejmować warstwę filtracyjnš na całej gruboœci. Warunek ten spełnia płukanie filtru wodš strumieniem przeciwnym do kierunku filtracji z intensywnoœciš kilkakrotnie większš od intensywnoœci filtracji. Dla zwiększenia powietrzem. W większoœci stacji w Polsce proces płukania filtru przebiega w trzech etapach [8]:

1) Przedmuchiwanie złoża powietrzem.

    Przed płukaniem filtr należy częœciowo odwodnić co umożliwi szybszy odpływ tłoczonego powietrza, a ponadto zabezpieczy filtr przed wypchnięciem złoża. Przedmuchiwanie powietrzem powinno trwać około 10 minut z wydajnoœciš 12 ÷ 15 dm³/s na 1 m² powierzchni złoża. Proces ten ma na celu złuszczenie osadu będšcego w postaci kłaczków wodorotlenku żelaza i manganu na ziarnach żwiru. W celu uruchomienia przedmuchiwania należy postępować, zgodnie ze schematem przedstawionym na rys.1 :

  - wyłšczyć pompy tłoczšce wodę z ujęcia,

  - odłšczyć filtr od sieci przez zamknięcie zaworów "Z₁", "Z₄", "Z₇", "Z_5",

  - pozostawić zamknięte zawory "Z₈","Z₂",

  - otworzyć zawory "Z₁₀", "Z₆,"Z₉",

  - otworzyć zawór na przewodzie do zbiornika powietrza.

Legenda:

Z - zawory

K - zawory

czerpalne

M - manometry

Rysunek nr 1. Typowy układ zaworów na filtrze.

2) Płukanie wodš złoża filtracyjnego.

Płukanie wodš w kierunku przeciwnym do kierunku filtracji jest dalszym etapem renowacji złoża i ma na celu wypłukanie zebranych osadów po wzruszeniu złoża powietrzem. Czas płukania wynosi około 5 minut z intensywnoœciš 8 - 10 dm³/s na 1 m² powierzchni złoża.

Intensywnoœć płukania należy ustalać za pomocš skrzynki pomiarowo-kontrolnej ze wskaŸnikiem poziomu lustra wody.

Kolejnoœć czynnoœci zwišzanych z płukaniem jest następujšca:

- zamknšć zawór "Z₁₀",

- otworzyć zawory "Z₁₂", "Z₃",

- uruchomić pompę.

Po zakończeniu płukania należy:

- zamknšć zawory "Z₂", "Z₃", "Z₆", otworzyć "Z₇" i przymknšć   "Z₉",

- otworzyć zawory "Z₁", "Z₅", "Z₄".

3) Pierwszy filtrat.

Spuszczanie pierwszego filtratu przebiega z góry do dołu i trwa około 5 minut z intensywnoœciš równš intensywnoœci filtracji. Proces ten ma na celu usunięcie resztek osadów ze złoża, jak również ustabilizowanie pracy filtra, który bezpoœrednio po procesie płukania wykazuje niskš sprawnoœć.

Wody popłuczne z obydwu procesów płukania zawierajš duże iloœci zawiesin, które mogš być szkodliwe dla œrodowiska naturalnego, w przypadku spuszczania ich do cieków powierzchniowych. Wody te zabrania się bezpoœrednio odprowadzać do kanalizacji, gdyż w przepisach traktuje się je jako wody przemysłowe, które powinny być poddawane wstępnemu oczyszczeniu na terenie zakładu. Wynika z tego, że niezbędnym elementem stacji wodocišgowych sš osadniki, które służš do usuwania z wody zawiesin przy wykorzystaniu zjawiska sedymentacji.

Ogólnie osadniki można podzielić według następujšcego schematu:

Osadnik

o działaniu cišgłym o działaniu okresowym

(osadniki przepływowe) (odstojniki)

konwencjonalne wielostrumieniowe

poziome pionowe poziomo-pionowe

poziome poziome wielokomorowe doœrodkowe

podłużne radialne (wielokorytowe)

(odœrodkowe)

Osadniki przepływowe stosowane sš do uzdatniania wody i œcieków. Charakteryzujš się stosunkowo dużš głębokoœciš i znacznš objętoœciš odpowiadajšcš długiemu czasowi przepływu wody. Z osadników konwencjonalnych najbardziej rozpowszechnione sš poziome zwykłe (prostokštne) i poziome radialne. Do grupy tej można również zaliczyć zatoki będšce elementem ujęcia wody powierzchniowej oraz zbiorniki wyrównawcze współpracujšce z ujęciem. Osadniki wielostrumieniowe sš modyfikacjš osadników konwencjonalnych polegajšcš na podziale głębokiego strumienia cieczy poddawanego sedymentacji na wiele płytkich strumieni płynšcych oddzielnie w równoległych przewodach. W przewodach tych zachodzi proces płytkiej sedymentacji [22], który przyspiesza usuwanie zawiesin, poprzez skrócenie czasu opadania ich. Z tego względu osadniki te charakteryzujš się krótkim czasem przepływu wody i mniejszš kubaturš. Natomiast osadniki o działaniu okresowym sš wykorzystywane w bardzo małym zakresie, głównie do usuwania zawiesin ze œcieków powstajšcych przy płukaniu filtrów.

Ze względu na wykonanie odstojniki dzielimy na :

a) żelbetowe

- z kręgów żelbetowych

- monolityczne prostokštne

b) ziemne

    Wszystkie te osadniki działajš dzięki procesowi sedymentacji, którego poznanie umożliwi głębsze zrozumienie póŸniejszych rozważań.

Sedymentacja jest to zjawisko opadania w płynie czšstek stałych pod wpływem działania siły ciężkoœci.

Sedymentację dzielimy na swobodnš (dyskretnš) i skrępowanš. Sedymentacja swobodna teoretycznie zachodzi wówczas, gdy pojedyncza czšstka opada w nieograniczenie dużej przestrzeni wypełnionej płynem. Natomiast, gdy czšstka opada z grupš sšsiadujšcych ze sobš czšstek to zachodzi sedymentacja skrępowana. W praktyce można przyjšć, że sedymentacja swobodna występuje wówczas, gdy stężenie objętoœciowe zawiesin nie przekracza 0,0005 lub nawet 0,001 cm³/cm³ [14].

Podczas sedymentacji w zbiorniku występujš pewne zaburzenia wynikajšce z oddziaływania œcian zbiornika. Zjawisko to nazywamy efektem przyœciennym. Bardzo istotny wpływ na szybkoœć sedymentacji majš właœciwoœci czšstek podlegajšcych osadzaniu. Z tego punktu widzenia można wyróżnić sedymentację czšstek trwałych, które nie zmieniajš swoich właœciwoœci fizycznych w trakcie opadania (kształt, wielkoœć, masa), oraz sedymentację czšstek nietrwałych, zmieniajšcych swoje właœciwoœci. W procesie uzdatniania wody mamy najczęœciej do czynienia z czšsteczkami flokulacyjnymi, które w trakcie opadania łšczš się wzajemnie zmieniajšc wielkoœć, masę i kształt. Sedymentacja może zachodzić w cieczy znajdujšcej się w ruchu lub w cieczy znajdujšcej się w spoczynku, co ma miejsce w odstojniku popłuczyn.

  Swobodne opadanie czšstki w cieczy nieruchomej następuje w wyniku oddziaływania na czšstkę siły wypadkowej F, na którš składajš się: siła cišżenia F₁,siła wyporu F₂ i siła oporu hydraulicznego F₃. Można założyć, że siły te oddziałujš na czšstkę wzdłuż jednej pionowej osi przechodzšcej przez jej œrodek ciężkoœci.

W zwišzku z tym

F=F₁+F₂+F₃ (1)

  Uwzględniajšc, że

otrzymamy ogólne równanie sedymentacji czšstki trwałej w cieczy nieruchomej

gdzie:

u_t - prędkoœć opadania czšstki w chwili t, cm/s,    

t  - czas opadania czšstki, s,

g - przyœpieszenie ziemskie, cm/s²,

c - masa właœciwa czšstki, g/cm³,

  - masa właœciwa cieczy, g/cm³,

A_c - pole rzutu równoległego czšstki w kierunku jej ruchu na płaszczyznę prostopadłš do tego

  kierunku, cm²,

V_c - objętoœć czšstki, cm³,

_c - współczynniki oporu hydraulicznego,

M_c - masa czšstki, g,

 a - przyspieszenie ruchu czšstki, cm/s².

Przy pomocy równania (5) można wyznaczyć prędkoœć opadania czšstki, zakładajšc że prędkoœć u_t osišgnie wartoœć granicznš u, przy której nastšpi zrównoważenie się sumy sił F₃ i F₂ z siłš F1. W warunkach równowagi wymienionych sił następuje ruch ustalony czšstki, która dalej opada już ze stałš prędkoœciš u. W zwišzku z tym: u_t=u=const

  Wzór (7) jest wzorem ogólnym odnoszšcym się do czšstki o dowolnym kształcie. Dla czšstek kulistych przybiera on następujšcš postać:

Liczba Reynoldsa Re_o dla czšstki kulistej równa się

gdzie: d - œrednica czšstki, cm,

        - lepkoœć kinetyczna cieczy, cm²/s.

Najczęœciej podczas opadania czšstki mamy do czynienia z ruchem laminarnym, w warunkach którego współczynnik oporów hydraulicznych czšstki kulistej _o obliczamy ze wzoru:

Przy uwzględnieniu wzorów (7),(8),(9) i (10) otrzymamy równanie na prędkoœć opadania czšstek kulistych w cieczy znajdujšcej się w ruchu laminarnym.

    W przypadku sedymentacji czšstek nie kulistych można zastosować pojęcie œrednicy równoważnej, definiowanej jako œrednica kuli o tej samej objętoœci, co objętoœć czšstki. Możemy jš obliczyć z następujšcych wzorów:

lub

gdzie: N - liczba czšstek wziętych do ustalenia œredniej œrednicy równoważnej,

     V,M - objętoœć i masa wszystkich N czšstek wziętych do ustalania œredniej œrednicy

równoważnej, odpowiednio cm³ i g,

  V_c,M_c,- jak we wzorze (6).

Prędkoœć opadania czšsteczki o œrednicy d_r możemy wyznaczyć z następujšcego wzoru:

lub

_c - współczynnik oporów (można go wyznaczyć na podstawie wykresu A_r=f(_c,Re_c)

Ar - liczba Archimedesa obliczona ze wzoru:

Powyższe rozważania dotyczš swobodnego opadania pojedynczej czšstki, jednak w odstojniku mamy do czynienia z sedymentacjš skrępowanš, w czasie której opadanie czšstek jest zakłócone kolizjami pomiędzy nimi oraz zmianami warunków hydraulicznych. Prędkoœć czšstek w warunkach sedymentacji skrępowanej jest znacznie niższa od prędkoœci opadania swobodnego i może być dla zakresu laminarnego wyrażona za pomocš półempirycznego wzoru [1]:

gdzie:

u_s - prędkoœć opadania czšstek względem œcian osadnika w czasie sedymentacji      skrępowanej, cm/s,

 u - prędkoœć opadania pojedynczej czšstki w czasie sedymentacji swobodnej, cm/s,

m - względna objętoœć cieczy w zawiesinie wyrażona wzorem:

gdzie: V - objętoœć cieczy zawartej pomiędzy opadajšcymi czšstkami [cm³],

       V_co - suma objętoœci czšstek i cieczy w strefie sedymentacji [cm³].

Wzór (17) ma zastosowanie w przypadku opadania czšstek kulistych i gdy współczynnik m jest mniejszy od 0,7 [5].

  W odstojnikach wód popłucznych mamy w przeważajšcej częœci do czynienia z opadaniem czšstek typu kłaczkowatego. Jeżeli stężenie zawiesin w wodach popłucznych nie przekroczy 0,2 cm³/cm³ można stosować empiryczny wzór Kurgajewa [21]

  Między masowym a objętoœciowym stężeniem zawiesin zachodzi zwišzek

gdzie: C - stężenie masowe zawiesin w cieczy, g/dm³,

       _c' - masa właœciwa kłaczków z uwzględnieniem zawartej w nich wody, g/cm³.

  Przy stosowaniu powyższych wzorów empirycznych należy pamiętać, że odnoszš się one nie zawsze dokładnie do wody dla której przeprowadzamy obliczenia. Z tego powodu zaleca się stosować badania technologiczne ustalajšce charakterystykę sedymentacyjnš badanych wód. W przypadku wód popłucznych badania te można wykonać po uruchomieniu stacji uzdatniania wody, a więc i po wybudowaniu osadnika lub przez analogię do istniejšcej stacji wodocišgowej czerpišcej wodę o podobnej jakoœci i posiadajšcej podobny układ technologiczny.

1.3. DOTYCHCZASOWE ZALECENIA DOTYCZĽCE PROJEKTOWANIA

      ODSTOJNIKÓW WÓD POPŁUCZNYCH.

    Odstojniki sš niezbędnym elementem stacji uzdatniania wody, gdyż zgodnie z przepisami[6,7] popłuczyny sš zaliczane do œcieków przemysłowych, które należy poddać oczyszczaniu wstępnemu już na terenie zakładu wytwarzajšcego je.

    Projektowanie odstojników opiera się bardzo często na założeniach teoretycznych nie popartych badaniami laboratoryjnymi, gdyż nie sš znane właœciwoœci wód popłucznych projektowanej stacji wodocišgowej. Przed przystšpieniem do projektowania należy ustalić parametry jakoœciowe wody wypuszczanej do odbiornika. Stopień oczyszczenia zależy od tego czy odbiornikiem jest studzienka kanalizacyjna odprowadzajšca wodę do oczyszczalni œcieków, czy ciek powierzchniowy. W pierwszym przypadku przepisy nakazujš równomierne wprowadzanie œcieków do urzšdzeń kanalizacyjnych, w granicach przepustowoœci tych urzšdzeń jak również ustalajš dopuszczalne stężenie zanieczyszczeń tych œcieków [6]. Szczególnie istotne dla wód popłucznych sš następujšce dopuszczalne stężenia:

- BZT₅ 700 mg O₂/dm³,

- zawiesiny ogólne 330 mg/dm3,

- żelazo ogólne 10 mg Fe/dm3,

- odczyn 6,5 ÷ 9 pH .

W przypadku odprowadzania wody do cieków powierzchniowych odpływ œcieków powinien być równomierny[4], a wskaŸniki zanieczyszczeń powinny być zredukowane do[7]:

- BZT₅ 30 mg O₂/dm³,

- zawiesiny ogólne 50 mg/dm3,

- żelazo ogólne 10 mg Fe/dm³,

- odczyn 6,5 ÷ 9 pH .

  Ponieważ już na etapie projektowania stacji wodocišgowej należy zaprojektować odstojnik projektant musi dokonać następujšcych obliczeń czysto teoretycznych:

a) stężenia zanieczyszczeń w wodach popłucznych,

b) objętoœci odstojnika,

c) sprawdzenie czy jakoœć wód na odpływie nie przekracza    dopuszczalnych    zanieczyszczeń.

  Z obliczeń projektowych stacji możemy odczytać:

- czas użytecznej pracy filtru t_u [h] [15,14],

- stężenie żelaza C_Fe i manganu C_Mn w wodzie surowej [g/m³],

- stężenie zawiesin ogólnych w wodzie ujmowanej Z [g/m³],

- barwa ujmowanej wody B_w [g^Pt/m³],

- wydajnoœć ujęcia Quj [m³/h],

- intensywnoœć obliczeniowa płukania g_pł [m³/s/m²][15,14],

- czas płukania t_p [s]( w obliczeniach projektowych przyjmuje się   0.1*h=6 min[15]),

- czas spuszczania pierwszego filtratu t_s [s],

- częstotliwoœć płukania odżelaziaczy n [1/d][15],

- powierzchnia zbiornika filtracyjnego F [m²],

- liczba filtrów płukanych jednoczeœnie [],

- obliczeniowy czas pracy ujęcia T_ou [h].

Ad.a. Stężenie zanieczyszczeń w wodach popłucznych C_p najlepiej jest wyznaczyć metodš laboratoryjnš, jednak gdy nie jest to możliwe można je obliczyć za pomocš wzorów. W procesie uzdatniania wody przy zastosowaniu koagulantów stężenie, na dopływie do osadnika, obliczamy ze wzoru[15,22]:

gdzie:  K - współczynnik przeliczeniowy;

  K=0,55 - dla oczyszczonego siarczanu glinu;

    K=1,0 - dla nie oczyszczonego siarczanu glinu, 

         D_k - dawka koagulantu (siarczanu glinu) w przeliczeniu na produkt bezwodny chemicznie                czysty [g/m³],

         D_c - dawka wapna [g CaO/m³],

Natomiast podczas uzdatniania wody bez udziału koagulantów można je obliczyć zakładajšc, że pojemnoœć złoża filtracyjnego na zanieczyszczenia wynosi V_z=4500 g/m²[20].

Ad.b.  Pojemnoœć użytkowš odstojnika okreœlamy ze wzoru

gdzie:  V_p - objętoœć częœci przepływowej,

V_w - objętoœć wody zużytej do płukania jednego filtru [32],

 V_f - objętoœć wody z pierwszego filtratu [32],

 V_o - objętoœć częœci osadowej przy założeniu, że osad będzie wywożony co 30 dni[15]

 C_o - pożšdana koncentracja zawiesin w wodzie odprowadzanej z osadnika [g/m³],

C_os - œrednia koncentracja zawiesin w osadzie zagęszczonym w komorze

       osadowej [g/m³]

  Q - iloœć oczyszczonej wody [m³/h]

    Znajšc pojemnoœć użytecznš odstojnika należy zaprojektować lub przyjšć z katalogu typowych projektów kształt osadnika. Majšc wymiary odstojnika należy obliczyć jego łšcznš powierzchnie F_o i wyznaczyć wysokoœć częœci przepływowej oraz osadowej. Pozwoli to na ustalenie miejsca usytuowania rur dopływowych oraz przelewowych.

Ad.c. Stężenie zawiesin w oczyszczonych wodach popłucznych obliczamy ze wzoru[8]:

gdzie:

  M - iloœć zawiesin zatrzymanych na filtrze w cyklu pracy,

Q_dob - przepływ dobowy przez filtr przy obliczeniowym czasie pracy ujęcia

Q_dob=Q_uj*T_ou

   T - okres pomiędzy kolejnymi płukaniami

    Odstojnik oprócz funkcji oczyszczajšcej pełniš jeszcze funkcję retencyjnš. Polega ona na złagodzeniu gwałtownych zmian natężenia odpływu wody popłucznych do odbiornika, którego przepływ często jest znacznie niższy od intensywnoœci płukania filtrów. Odstojnik, chroni odbiornik przed zachwianiem życia biologicznego i niszczeniem skarp.

W przypadku istnienia szeregu dopływów do odbiornika należy sporzšdzić bilans dopływów [4].

1.4. PRZEGLĽD UKŁADÓW HYDRAULICZNO TECHNICZNYCH OBJĘTYCH       PROGRAMEM PRACY.

    Zadaniem pracy jest przeanalizowanie działania układów płuczno-odstojnikowych na podstawie trzech stacji wodocišgowych. Wszystkie te stacje sš położone w województwie warszawskim i należš do stacji typu wiejskiego. Dwie z nich sš stacjami nowo wybudowanymi przez włoskš firmę Culligan. Natomiast trzecia jest stacjš starszš budowanš przez polskiego wykonawcę i można jš zaliczyć do typowych stacji budowanych dotychczas w Polsce. Stacje te charakteryzujš się następujšcš wydajnoœciš projektowš:

- 50 m³/h Stacja Uzdatniania Wody (SUW) w Wišzownej,

- 40 m³/h SUW w Zielonce,

- 108 m³/h Naukowo Badawcza Stacja Wodocišgowa (NBSW) przy   Szkole   Głównej   Gospodarstwa Wiejskiego (SGGW) w Warszawie.

1.4.1. OPIS SUW W WIĽZOWNEJ

    Omawiana Stacja Wodocišgowa jest obiektem zasilajšcym w wodę gminę Wišzowna, czerpišcym wodę głębinowš czwartorzędowš. Ze względu na ponadnormowš zawartoœć soli żelaza i manganu woda poddana jest procesowi uzdatniania. Obecna stacja jest po całkowitej modernizacji spowodowanej obniżeniem sprawnoœciš poprzedniego układu, która nie pozwalała na dalszš eksploatację. Nowy układ technologiczny stacji został zaprojektowany i wykonany przez włoskš firmę Culligan. Po modernizacji stacja pracuje od 1992 r.

1.4.1.1. Opis cyklu hydraulicznego pracy układu.

    Zgodnie z rysunkiem nr 2 woda jest pobierana z dwóch studni głębinowych o głębokoœci 36 m i 38 m. W obu studniach na głębokoœci 13,0 m pod poz. terenu zainstalowane sš pompy głębinowe typu G80IIIB + SGMf18b o następujšcych parametrach:

Q=15 ÷ 48 m³/h,

H=48 ÷ 29,4 m,

N=9 kW.

Pompy te na przemian tłoczš wodę do zbiornika kontaktowego, z którego woda surowa podawana jest na filtry jednš pompš ciœnieniowš, typu ETANORM-G 65-160/132S o następujšcych parametrach: Q=40 ÷ 75 m³/h,

     H=24,5 ÷ 22 m,

     N=7,5 kW.

Pompa ta dodatkowo pracuje z drugš pompš tego samego typu podczas procesu płukania. W pierwszej kolejnoœci woda przechodzi przez filtr HI FLO-9 UF-84, a następnie przez HI FLO-6 UB-84. Złoże filtru UF-84 zbudowane jest z następujšcych minerałów:

- Cullcite (gatunek antracytu)

- Cullsan (drobny piasek kwarcowy)

- Cullsan C (minerał o dużym ciężaże właœciwym).

Natomiast złoże filtru UB-84 zbudowane jest jedynie z dwóch minerałów Culisorbu B i Cillcite (0.8-2.0).

Po uzdatnieniu woda przechodzi do trzech zbiorników o pojemnoœci 50 m³ każdy, znajdujšcych się poza budynkiem stacji. Zbiornik wody surowej oraz zbiorniki zapasowo - wyrównawcze sš typu napowierzchniowego ze specjalnym ociepleniem. Ze zbiorników woda uzdatniona pompowana jest trzema pompami typu 65 PJM 215 do sieci. Pracš pomp sterujš dwa hydrofory o pojemnoœci 4,5 m³ każdy. Filtry sš płukane osobno z częstotliwoœciš dwa razy na dobę. Wody popłuczne odprowadzane sš grawitacyjnie do odstojnika, skšd po dwóch godzinach spuszczane sš do pobliskiej rzeki.

1.4.1.2. Opis cyklu technologicznego uzdatniania wody.

    Cykl technologiczny przebiega w następujšcych etapach:

- dozowanie roztworu NaOCl do wody surowej przed dopływem jej do zbiornika kontaktowego.   Roztwór NaOCl jest w tym przypadku nie tylko substancjš dezynfekujšcš ale również   i utleniajšcš żelazo i mangan według następujšcych reakcji:

- dozowanie koagulanta tj. siarczanu glinu Al₂(SO₄)₃*18H₂O przed dopływem wody do filtru   UF 84. Roztwór ten powoduje wytršcenie zwišzków żelaza i innych substancji koloidalnych   zawartych w wodzie według następujšcych reakcji:

  Wytršcony Al(OH)₃ dzięki dużej powierzchni adsorpcyjnej porywa naturalne zawiesiny   koloidów, które następnie zostajš usunięte z wody na filtrach.

- usunięcie na filtrze UF-84 zmętnienia i wytršconych na skutek koagulacji zwišzków. Zasada   działania tego filtru jest oparta na zjawisku fizyko-chemicznym oddziaływania   elektrochemicznego minerałów złoża oraz destabilizacji jego sił odpychajšcych, które   zapobiegajš skupianiu się zdyspergowanych ciał stałych w czšstki nadajšce się do filtrowania.   Połšczone oddziaływanie sił działajšcych w złożu filtracyjnym zwiększa rozmiar występujšcych   w postaci zawiesiny ciał stałych, które silnie przywierajš do materiału filtracyjnego.

- dozowanie nadmanganu potasu KMnO₄ po wyjœciu wody z filtru UF-84, a przed wejœciem na   filtr UB-84. Głównym zadaniem tego zwišzku jest wytworzenie błonki MnO₂ na ziarnach   złoża.

  Tak spreparowane złoże zatrzymuje zwišzki Mn i substancje organiczne.

- usunięcie na filtrze UB-84 manganu i resztek żelaza.

  Substancje chemiczne przygotowywane sš w zbiornikach o pojemnoœci 280 dm³, wyposażonych   w mieszadła. Ze zbiorników roztwory podawane sš pompami dozujšcymi (Feeder)   o wydajnoœci 9 dm³/h do odpowiednich odcinków rur.

1.4.2. OPIS SUW W ZIELONCE.

  Stacja Wodocišgowa w Zielonce przy ul.Długiej zasila w wodę północnš częœć tej miejscowoœci. Ze względu na ponadnormowš zawartoœć soli żelaza i manganu w czerpanej wodzie głębinowej poddana jest ona procesowi uzdatniania. Obecna stacja jest po całkowitej modernizacji spowodowanej obniżeniem sprawnoœciš poprzedniego układu, która nie pozwalała na dalszš eksploatację. Nowy układ technologiczny stacji został zaprojektowany i wykonany przez włoskš firmę Culligan. Po modernizacji stacja pracuje od 1992 r.

1.4.2.1 Opis cyklu hydraulicznego uzdatniania wody

  Ujęcie wody, zgodnie z załšczonym rysunkiem nr 3, składa się z dwóch studni głębinowych o następujšcych parametrach:

Studnia nr 2 Studnia nr 3

wydajnoœć eksploatacyjna:              52 m³/h   52 m³/h

     głębokoœć:           40 m   76 m

W każdej ze studni znajduje się pompa głębinowa typu GC 1.02. o parametrach:

Q=40 m³/h,

H=25 m sł.w.

Obie pompy przemiennie pompujš wodę do wieży aeracyjnej, z której woda spływa do zbiornika retencyjno-kontaktowego o pojemnoœci 50 m³. Ze zbiornika woda jest pompowana na jeden z dwóch cišgów filtrów OFSY 60 jednš pompš II stopnia, typu STANORM-G o następujšcych parametrach:

Q=37÷61 m³/h,

H=26÷20 m,

N=5,5 kW.

    Każdy z cišgów zasilany jest oddzielnš pompš II stopnia. Dodatkowo zainstalowana jest jedna pompa rezerwowa. W obu liniach pracujš po trzy filtry podłšczone szeregowo owydajnoœci 20 ÷ 36,3 m³/h każdy. Zgodnie z zaleceniami projektowymi sekcje te pracujš zamienie. Po przejœciu przez filtry woda magazynowana jest w jednym zbiorniku zapasowo-wyrównawczym o pojemnoœci 50 m³ zlokalizowanym poza budynkiem stacji. Zbiornik jest typu powierzchniowego o kształcie cylindrycznym, specjalnie ocieplony. Ze zbiornika woda tłoczona jest do sieci za pomocš jednej pompy typu 80 PJM 200 o charakterystyce:

Q=36 ÷ 75 m³/h,

H=52 ÷ 48 m sł.w.,

N=15 kW.

Dodatkowo zamontowano jednš pompę rezerwowš tego samego typu. Pracš pompy steruje hydrofor o pojemnoœci 4 m³. Proces płukania przeprowadzany jest co 12 godzin. Jednoczeœnie płukana jest cała sekcja. Do płukania używana jest jedna pompa typu ETANORM-G 40-160/132S o następujšcej charakterystyce:

Q=37 ÷ 61 m³/h,

H=26 ÷ 20 m,

N=5,5 kW.

Wody popłuczne spływajš grawitacyjnie do komory, w której znajdujš sš dwie pompy typu EMU FA 8,115 odmiana BA o następujšcych parametrach:

Q=15 ÷ 80 m³/h,

H=15 ÷ 4 m sł.w.,

N=2,8 kW.

Obydwie pompy przemiennie tłoczš wody popłuczne do dwóch zbiorników powierzchniowych o pojemnoœci 50 m³ każdy. Zbiorniki te sš tego samego typu co zbiornik zapasowo-wyrównawczy. Osad nagromadzony w zbiorniku spuszczany jest do bezodpływowej studzienki, zgłębionej w ziemi.

1.4.2.2. Opis cyklu technologicznego uzdatniania wody.

    Cykl technologiczny przebiega w następujšcych etapach:

- usunięcie z wody surowej siarkowodoru (H₂S) w wieży aeracyjnej, której działanie polega na   intensywnym mieszaniu wody za pomocš pierœcieni Rashiga.

- dozowanie podchlorynu NaOCl do wody przed wejœciem do zbiornika kontaktowego, w którym   zachodzi wstępna dezynfekcja i utlenianie zwišzków żelaza (27). Podchloryn i pozostałe   zwišzki przygotowywane sš w osobnych pojemnikach o pojemnoœci 280 dm³, wyposażonych   w mieszadła i automatyczne dozowniki (Feeder) o wydajnoœci 9 dm³/h.

  Dawkowanie ustala użytkownik w czasie wpracowywania stacji.

- dozowanie siarczanu glinu ( Al₂(SO₄)₃ ) przed wpłynięciem wody na pierwszy stopień filtracji.   Jako koagulant siarczan glinu powoduje wytršcanie się zwišzków żelaza i nie tylko w postaci   kłaczków (28). Pierwszy stopień filtracji razem z drugim sš elementami dwuetapowej filtracji   OMNIFILTRACJA, której zadaniem jest usunięcie z wody zmętnienia, zawiesiny ciał stałych   oraz żelaza.

- wspomaganie drugiego stopnia filtracji przez ponowne dozowanie siarczanu glinu,

- woda filtrowana zostaje następnie odchlorowana przez adsorpcję chloru przy użyciu filtru   z węglem aktywnym, w którym usuwa się poza wolnym chlorem, nieprzyjemny zapach,   posmak oraz zabarwienie.

- ostatecznie dozowany jest chlor w małej iloœci (0,5 ÷ 1,0) ppm, co ma na celu zabezpieczenie   przed ewentualnym zakażeniem lub wzrostem bakterii w wodocišgu.

1.4.3 OPIS NBSW SGGW W WARSZAWIE.

    Stacja wodocišgowa zrealizowana została na podstawie dokumentacji wykonanej w 1971 r. przez WBPBO w Warszawie. Modernizacji dokonano na podstawie dokumentacji wykonanej przez Spółdzielnie Pracy "Expo-Service" w Poznaniu. Ostatecznie stację oddano do użytku w 1991 r. Stacja zasila w wodę budynki uczelniane i mieszkaniowe SGGW przy ulicy Nowoursynowskiej.

1.4.3.1. Opis cyklu hydraulicznego pracy układu.

    Stacja wodocišgowa posiada dwa niezależne ujęcia wody:

1) czwartorzędowej - w skład którego wchodzš dwie studnie głębinowe nr 1a i 2a (spšg warstwy    wodonoœnej 30 m poniżej terenu, a zwierciadło statyczne 10,8 m poniżej    terenu)

2)  trzeciorzędowej - w skład którego wchodzi jedna studnia głębinowa nr 3 (spšg warstwy    wodonoœnej 265 m poniżej terenu, a zwierciadło statyczne 17,5 m poniżej    terenu).

Ujęcie wód czwartorzędowych jest podstawowym Ÿródłem wody zasilajšcej uczelnię, natomiast ujęcie wód oligoceńskich jest układem dodatkowym podłšczonym do dwóch punktów czerpalnych o małej wydajnoœci.

Opis cyklu hydraulicznego pracy układu czwartorzędowego.

    W obu studniach zainstalowane sš pompy głębinowe GRUNDFOSA typu SP 45/6 o następujšcych parametrach: 

Q=22 ÷ 56 m³/h,

H=59 ÷ 24 m,

N=7,5 kW.

Zgodnie z rysunkiem nr 4, każda z pomp pompuje wodę na oddzielnš sekcję filtracyjnš. W sekcji woda przechodzi kolejno przez areator, odżelaziacz i odmanganiacz, oba o pojemnoœci całkowitej 10 m³ . Po uzdatnieniu woda gromadzona jest w dwukomorowym żelbetowym zbiorniku zapasowo-wyrównawczym o pojemnoœci 2*500m³. Ze zbiornika woda tłoczona jest do sieci trzema pompami typu 65 PJM 200 o następujšcych parametrach:

Q=24 ÷ 42 m³/h,

H=52 ÷ 40 m,

N=11 kW.

Na stanowisku pomp II stopnia znajduje się jeszcze jedna pompa zapasowa tego samego typu. Pracš pomp sterujš dwa hydrofory o pojemnoœci 10 m³ każdy. Układ płuczny składa się z trzech pomp typu 100 PJM 200 o następujšcych parametrach:

Q=42 ÷ 75 m³/h,

H=11,8 ÷ 9,5 m,

N=3 kW.

Jedna sekcja płukana jest z częstotliwoœciš raz na trzy doby. Podczas płukania pracujš dwie pompy płuczne, płuczšc kolejno odżelaziacz a następnie odmanganiacz. Wody popłuczne spływajš grawitacyjnie do odstojnika, z którego sš spuszczane do kanalizacji.

Opis cyklu hydraulicznego pracy układu oligoceńskiego.

  Układ jest jedno stopniowy zasilany pompš głębinowš typu SIGMA UV N-1-6 o następujšcych parametrach:

Q=6 m³/h,

N=2,2 kW.

Pompa głębinowa transportuje wodę ze studni nr 3 przez areator do filtru odżelaziajšcego o pojemnoœci całkowitej 10 m³. Po uzdatnieniu woda gromadzi się w hydroforze o pojemnoœci 10 m³ skšd odpływa do sieci. Filtr ten jest płukany raz na tydzień.

W hali znajdujš się dodatkowo jeden odmanganiacz i jeden odżelaziacz, które obecnie pełniš funkcję zapasowych.

Układ sprężonego powietrza, zasilajšcy całš stację, składa się ze stanowiska sprężarek, zbiornika powietrza umieszczonego poza budynkiem stacji oraz armatury kontrolno-pomiarowej. Stanowisko sprężarek składa się ze sprężarki typu A50-380-240, ze wspomaganiem małš sprężarkš typu 2 CV. Na wypadek awarii sš dodatkowo dwie sprężarki.

1.4.3.2. Opis cyklu technologicznego uzdatniania wody.

    Układ trzeciorzędowy i czartorzędowy majš podobny cykl uzdatniania z tš różnicš, że w tym pierwszym wyeliminowano proces odmanganiania ze względu na niskš zawartoœć 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 następujšcych reakcji:

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

1.5. RÓŻNICE TECHNOLOGICZNE ROZWAŻANYCH UKŁADÓW.

    Różnice technologiczne opisywanych stacji sš konsekwencjš jakoœci czerpanej wody, której parametry zamieszczono w tabeli nr 1. Najtrudniejszš do uzdatniania jest woda w Zielonce, która zawiera największš iloœć żelaza ogólnego i azotu amonowego. Jest również znacznie zabarwiona i ma ponadnormatywnš iloœć manganu. Nieco lepszš wodę ma stacja w Wišzownej, która musi usuwać z wody znacznie ponadnormatywne iloœci manganu i żelaza. Redukcji podlega również barwa i mętnoœć. Zdecydowanie lepszš wodš dysponuje warszawska stacja wodocišgowa, która ma dwa niezależne układy uzdatniania wody czwartorzędowej. W obu sekcjach usuwane sš ponadnormatywne iloœci żelaza, manganu oraz mętnoœć.

  Ponieważ wody te różniš się znacznie parametrami jakoœciowymi różniš się również cyklem uzdatniania. Na wstępie porównajmy stacje w Zielonce i Wišzownej, które uzdatniajš wodę przy udziale koagulantów. W stacji Wišzowna zastosowano system filtracji HI FLO, a w stacji Zielonka OFSY. System HI FLO składa się z dwóch filtrów o różnej pojemnoœci całkowitej, natomiast OFSY z trzech filtrów o jednakowej pojemnoœci. Systemy te sš przystosowane do uzdatniania różnej jakoœci wody, mimo że w obu podawane sš tego samego typu koagulanty. Stacja w Zielonce posiada dwie sekcje filtracyjne o jednakowej wydajnoœci pracujšce na przemian, natomiast w Wišzownej tylko jednš o podobnej wydajnoœci. Poczštkowo, woda w Zielonce jest poddana napowietrzaniu w wieży aeracyjnej, czego nie stosuje się w drugiej porównywanej stacji. Nie wymagana jest również w tej stacji cišgła dezynfekcja wody na wyjœciu do sieci. Obie stacje Culligana różniš się znacznie technologiš uzdatniania wody i wielkoœciš poszczególnych urzšdzeń od warszawskiej stacji, którš należy uznać za typowš dla wiejskich warunków Polski. Nie stosuje się w niej żadnych zwišzków chemicznych powodujšcych koagulację, jedynie napowietrzanie. Dlatego istotnym elementem w tej stacji jest stanowisko sprężarek, które nie występuje w stacjach stosujšcych koagulanty. Jakoœć wody uzdatnionej w omawianych stacjach zgodnie z tabelš nr 2 nie przekracza dopuszczalnych zaleceń normowych jedynie w wodzie ze SUW w Zielonce jest ponadnormatywna iloœć manganu.

W stacjach Culligana proces płukania przebiega znacznie częœciej niż w warszawskiej stacji. Różnice wynikajš również ze sposobu transportowania wód popłucznych do odstojnika jak również z jego budowy. Grawitacyjnie wody popłuczne spływajš do odstojnika w SUW Wišzownej i Warszawie natomiast w Zielonce przepompowywane sš one pompami.

Wnioski

Zaprezentowane układy różniš się w niektórych elementach cyklu technologicznego co często wyraŸnie wynika z jakoœci wody jakš uzdatniajš. Jednak ponieważ jakoœć wody surowej w Zielonce jest nieznacznie gorsza od jakoœci wody w Wišzownej narzuca się stwierdzenie,

Tabela 1

Oznaczenie	Jednostka	NBSW sekcja1	NBSW sekcja2	Wišzowna	Zielonka	Wymagana jakoœć
Barwa	mg Pt/dm^3	22	10	30	78/50	20
Odczyn	pH	7.15	7.0	7.0	6.9	6.5-8.5
Mętnoœć	mg SiO2/dm^3	10	7	30	9	5
Zapach	skala1-5	g3SH2S	g3SH2S	z2R	4G/H2S/2RG	3Rlub3SCl2 3SCl
Zasadowoœć	mval/dm^3			4	4.5	-
Twardoœć ogólna	mval/dm^3	7.1	7.0	4.8	5.3	10
ChZT(KMnO4)	mg O2/dm^3				8.1	-
Żelazo(+2)	mg Fe^+2/dm^3	-			6.0	-
Żelazo ogólne	mg Fe^+3/dm^3	2.7	3.4	4.0	7.2	0.5
Mangan	mg Mn/dm^3	0.33	0.3	1.45	0.9	0.1
Azot amonowy	mg NNH4/dm^3	0.31	0.36	0.44	0.65	0.5
Azot azotynowy	mg NNO2/dcm^3	0.001	0.005	0.005	0.002	-
Azot azotanowy	mg NNO3/dm^3	-	-	0.1	0.6	10
Utlenialnoœć	mg O2/dm^3	2.1	2.4	1.4	1.4	-
CO2 wolny	mg CO2/dm^3				33	-
Chlorki	mg Cl/dm^3	33.2	35.2	35	21	300
Siarczany	mg SO4/dm^3			51.4	11.5	200
Sucha pozostałoœć	mg/dm^3			366	285	600
Fluorki	mg F/dm^3				0.3	1.5

Tabela 2

Oznaczenie	Jednostka	NBSW sekcja1	NBSW sekcja2	Wišzowna	Zielonka	Wymagana jakoœć
Barwa	mg Pt/dm^3	15	6	10	17	20
Odczyn	pH	7.25	7.1	6.8	7	6.5-8.5
Mętnoœć	mg SiO2/dm^3	3	3	2	4	5
Zapach	skala1-5	g1R	g1R	g1R	g1R	3Rlub3SCl2 3SCl
Zasadowoœć	mval/dm^3			-	-	-
Twardoœć ogólna	mval/dm^3	6.9	6.9	4.5	4.6	10
ChZT(KMnO4)	mg O2/dm^3				-	-
Żelazo(+2)	mg Fe^+2/dm^3	-			-	-
Żelazo ogólne	mg Fe^+3/dm^3	0.4	0.3	-	-	0.5
Mangan	mg Mn/dm^3	0.1	0.1	0.05	0.4	0.1
Azot amonowy	mg NNH4/dm^3	0.04	0.04	0.5	0.5	0.5
Azot azotynowy	mg NNO2/dcm^3	-	0.004	0.005	-	-
Azot azotanowy	mg NNO3/dm^3	-	-	0.5	0.8	10
Utlenialnoœć	mg O2/dm^3	1.7	2.0	3.8	3.6	-
CO2 wolny	mg CO2/dm^3				4	-
Chlorki	mg Cl/dm^3	32.2	34.2	39.2	35	300
Siarczany	mg SO4/dm^3			0.05	-	200
Sucha pozostałoœć	mg/dm^3				-	600
Fluorki	mg F/dm^3			0.15	0.1	1.5

że uzdatnianie tej słabszej jakoœciowo wody nie wymaga aż tak rozbudowanego cyklu technologicznego. Dodatkowo za tym stwierdzeniem przemawia to, że wydajnoœć stacji w Wišzownej jest większa o 10 m³/h oraz jakoœć wody uzdatnionej jest wyższa. Warszawska stacja również sprawia wrażenie przeprojektowanej, gdyż iloœć urzšdzeń i ich wielkoœć sš nieporównywalne z wydatkiem na jaki zaprojektowano stację oraz z jakoœciš uzdatnianej wody. Jednak jak wynika z badań energochłonnoœci i kapitałochłonnoœci koszt produkcji wody w warszawskiej stacji jest znacznie niższy niż w stacjach wybudowanych przez Culligana. Koszty te rosnš wraz ze wzrostem częstotliwoœci płukania. Dlatego szczególnie istotnš sprawš jest kontrola prawidłowoœci jego przebiegu.

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

1.6. CEL I ZAKRES PRACY.

    Celem niniejszej pracy jest:

- okreœlenie optymalnych parametrów procesu płukania filtrów w wybranych stacjach   wodocišgowych,

- ocena efektywnoœci pracy odstojników w tych stacjach,

- wyszukanie i ocena możliwoœci polepszenia efektywnoœci pracy odstojników,

- ocena zachowania się osadów na poletkach filtracyjnych.

Zakres pracy obejmuje pomiary:

- natężenia przepływu strumienia płucznego oraz iloœci wody zużytej podczas tego procesu,

- mętnoœci popłuczyn,

- kinetyki opadania zawiesin łatwoopadajšcych,

- stężenia żelaza w popłuczynach,

- zawartoœci zawiesin ogólnych w wodach nadosadowych zgromadzonych w odstojniku,

- kinetyki odsšczalnoœci osadów.

    W zakres pracy wchodzi również wyznaczenie punktów pracy układu płucznego, co pocišga za sobš koniecznoœć okreœlenia charakterystyki pracy filtru podczas procesu płukania.

2.0. OPIS INSTALACJI PŁUCZNO-ODSTOJNIKOWEJ       W ROZWAŻANYCH UKŁADACH.

2.1. SCHEMATY INSTALACJI PŁUCZNYCH ORAZ PRZEGLĽD KONSTRUKCJI       OSADNIKÓW

2.1.1. OPIS INSTALACJI PŁUCZNO-ODSTOJNIKOWEJ W SUW WIĽZOWNA.

  Proces płukania filtrów zainstalowanych w stacji wodocišgowej w Wišzownej przebiega prawie całkowicie automatycznie; jedynie zasuwa (pokazana na rys.5) umieszczona na wylocie z odstojnika wymaga obsługi ręcznej. Każdy z filtrów ma niezależny układ sterujšcy, pokazany na zdjęciu nr 1, w skład którego wchodzi pięć zaworów żeliwnych, piaskowanych i pokrytych powłokš epoksydowš oraz jednego elektro-hydraulicznego zaworu sterujšcego. Proces płukania może być uruchamiany w trojaki sposób :

1) czujnikiem różnicy ciœnień, to jest gdy spadek ciœnienia na filtrze osišgnie wartoœć zadanš,

inicjujšcš proces płukania. W tym przypadku w przekaŸniku czasowym musi być zablokowany czujnik reagujšcy na impuls zegara a uaktywniona sprężyna czujnika różnicy

ciœnień ,

2) załšcznikiem czasowym, poprzez ustawienie dowolnej godziny w cišgu dnia i nocy, lub

dowolnego dnia tygodnia.

3) ręcznie, przez obrót tarczy przekaŸnika czasowego.

Zdjęcie nr 1 Sekcja filtracyjna, SUW w Wišzownej

Rysunek nr 5 Schemat odstojnika popłuczyn, SUW w Wišzownej

Aktualnie sterownik czasowy uruchamia proces płukania co 12 godzin. Filtry sš płukane osobno w odstępie dwugodzinnym. Pierwszy filtr w sekcji płukany jest wodš surowš utlenionš podchlorynem sodu. Natomiast drugi filtr płukany jest wodš częœciowo uzdatnionš przez pierwszy filtr. Zgodnie z rysunkiem nr 2 podczas płukania woda pobierana jest ze zbiornika kontaktowego o pojemnoœci 50 m³ i tłoczona dwoma pompami typu ETANORM-G 65-160/132S na filtr.

Jako pierwszy płukany jest filtr UF-84 przez około 12 minut. Wody popłuczne po zakręceniu zasuwy wylotowej gromadzone sš w odstojniku przez około dwie godziny. Po spuszczeniu wód nadosadowych i zakręceniu zasuwy wylotowej rozpoczyna się płukanie drugiego filtru UB-84 i trwa przez około 18 minut.

    Istniejšcy odstojnik wód popłucznych składajšcy się z trzech studzienek  1500, po modernizacji stacji, został rozbudowany o dwie studzienki  2500. Schemat osadnika w dwóch rzutach przedstawia rys.5. Studzienki sš wykonane z prefabrykowanych kręgów betonowych i przykryte żelbetowymi płytami wyposażonymi w specjalne otwory włazowe  600. Studzienki sš połšczone dwiema rurami  150 umieszczonymi na różnych wysokoœciach i specjalnie uszczelnionymi ze œciankami odstojnika. Poniżej dna dolnej rury znajduje się częœć osadowa, której pojemnoœć wynosi 3,6 m³. Między dolnš, a górnš rurš tworzy się pojemnoœć przepływowa odstojnika, która wynosi 23,9 m³. Na wylocie z odstojnika umieszczona jest zasuwa, zamykana przed rozpoczęciem procesu płukania i otwierana minimum po dwóch godzinach przetrzymywania wód popłucznych. Podczas tych dwóch godzin następuje oczyszczenie wód popłucznych w osadów na skutek sedymentacji.

Wody nadosadowe spuszczane sš do lokalnej studzienki kanalizacyjnej odprowadzajšcej wodę do rzeki Mieny. Nagromadzone osady usuwane sš raz w miesišcu wozem asenizacyjnym i wywożone na składowisko odpadów.

2.1.2. OPIS INSTALACJI PŁUCZNO-ODSTOJNIKOWEJ W SUW ZIELONCE.

    Proces płukania przebiega całkowicie automatycznie z częstotliwoœciš dwa razy na dobę. Jednoczeœnie płukana jest jedna sekcja filtrów, pokazana na zdjęciu nr 2. Proces płukania sterowany jest dwoma sterownikami czasowymi umieszczonymi na pierwszym i ostatnim filtrze w sekcji. Jako pierwszy uruchamia płukanie sterownik na filtrze pierwszym i przeprowadza płukanie dwóch kolejnych w sekcji filtrów. Po zakończeniu tego procesu drugi sterownik uruchamia płukanie filtru węglowego. Do płukania używa się wody surowej poddanej aeracji i wstępnej koagulacji. Woda ta zgodnie z rys.3 pompowana jest ze zbiornika kontaktowego o pojemnoœci 50 m³, na sekcje filtrów jednš pompš typu ETANORM-G 40-160/132S o następujšcych parametrach: 

- Q=37 ÷ 61 m³/h,

- H=26 ÷ 20 m,

- N=5,5 kW.

Filtry płukane sš kolejno w sekcji, a popłuczyny odprowadzane sš grawitacyjnie do studni zbiorczej, w której umieszczono dwie pompy typu EMU FA 83,115 o następujšcych parametrach:

- Q=15 ÷ 80 m³/h,

- H=15 ÷ 4 m,

- N=2,8 kW.

Zdjęcie nr 2 Jedna z dwóch sekcji filtracyjnych SUW w Zielonce

Pompy te sterowane łšcznikami pływakowymi tłoczš wodę do dwóch zbiorników typu powierzchniowego o pojemnoœci 50 m³ każdy. Napełnianiem zbiorników steruje zasuwa z napędem elektro- mechanicznym umieszczona w komorze zasuw bezpoœrednio przyległej do studzienki zbiorczej. W komorze tej znajdujš się dwa przewody tłoczne poszczególnych pomp na których zainstalowano zawór zwrotny, zasuwę ręcznš oraz wspomnianš wczeœniej zasuwę z napędem elektromechanicznym. Wody popłuczne przytrzymywane sš w zbiornikach, przedstawionych na zdjęciu nr 3 i rys.6, około 6 godzin, po których nadosadowa częœć wód

spuszczana jest do pobliskiego rowu. Odpływem wody ze zbiornika steruje zasuwa z napędem elektromechanicznym umieszczona w komorze zasuw. Osad z dna zbiornika spuszczany jest grawitacyjnie do studzienki osadowej, z której jest on usuwany za pomocš wozu asenizacyjnego i wywożony na składowisko odpadów. Dwa zbiorniki, które pełniš funkcję odstojnika popłuczyn sš rozwišzaniem bardzo nietypowym wynikajšcym, jak podaje projektant, z ograniczeń nakładów inwestycyjnych. Sš to produkty Fabryki Urzšdzeń Przemysłu Spożywczego "Faspoma" w Łodzi. Zbiorniki tego typu majš zastosowanie w przemyœle owocowo-warzywnym i piwowarskim do przechowywania i leżakowania wina, soków owocowych lub piwa. Zbiornik ma kształt cylindryczny o konstrukcji spawanej i jest ustawiony w pozycji leżšcej na stalowych siodłach.

1-zbiornik zapasowo-

-wyrównawczy

2,3-odstojniki popłuczyn

Zdjęcie nr 3 Terenowe zbiorniki wykorzystywane do retencjonowania popłuczyn i wody uzdatnionej

Zabezpieczenie antykorozyjne wykonano w następujšcych sposób:

- powierzchnie zewnętrzne sš malowane farbami poliwinylowymi,

- powierzchnie wewnętrzne sš pokryte powłokš epoksydowš dopuszczonš przez krajowe   władze do kontaktu ze œrodowiskiem spożywczym.

Ocieplenie zbiornika wykonano z dwóch warstw wełny mineralnej gruboœci 5 cm każda. Całoœć osłonięto płaszczem cementowo-gipsowym i ochronnym płaszczem z blachy ocynkowanej gruboœci 0,3 ÷ 0,5 mm układanej na zakład.

Zdjęcie nr 4 Dwie sekcje filtracyjne w NBSW przy SGGW w Warszawie

2.1.3. OPIS INSTALACJI PŁUCZNO-ODSTOJNIKOWEJ W NBSW W WARSZAWIE.

    Proces płukania dwóch sekcji oczyszczajšcych wodę czwartorzędowš jest prawie całkowicie zautomatyzowany. Każda z sekcji, widoczna na zdjęciu nr 4, jest płukana osobno z częstotliwoœciš 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 wodš uzdatnionš pobieranš ze zbiornika zapasowo-wyrównawczego. Dwie pompy 100 PJM 200 tłoczš wodę do filtru płuczšc go strumieniem wstecznym do kierunku filtracji. Przed wlotem wody na filtr do rury podawane jest powietrze z intensywnoœciš 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 sš grawitacyjnie kanałem do odstojnika znajdujšcego się poza budynkiem stacji. Kanał ten o długoœci 114 m wykonany jest z rur PCW  300 mm. Na załamaniach kanału wykonano studzienki kanalizacyjne z kręgów żelbetowych  120 cm, przykrytych płytš żelbetowš z włazem.

Zgodnie z rys. 7,8 odstojnik składa się z oœmiu komór, zbudowanych z kręgów żelbetowych  160 cm, połšczonych między sobš dwoma rurami żeliwnymi  20 cm. Sumaryczna objętoœć osadnika poniżej dolnej krawędzi przewodu tworzy częœć osadowš i wynosi 4,8 m³. Natomiast objętoœć zawarta między dolnym i przelewowym przewodem, odprowadzajšcym nadmiar wód popłucznych do kanalizacji, stanowi częœć przepływowš osadnika i wynosi 14,5 m³. Komory przykryte sš płytš żelbetowš z włazem. W celu umożliwienia wejœcia do komór odstojnika zamontowano stopnie żeliwne. Dla zapewnienia należytej wentylacji skrajne komory wyposażono w rury wywiewne. Na przewodzie odpływowym zamontowano zasuwę kielichowš 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 wytršcona zostanie zawiesina, składajšca się głównie ze zwišzków żelaza i manganu. Po otwarciu zasuwy wody nadosadowe odprowadzane sš do studzienki kanalizacyjnej.

2.2 ZASADY REALIZACJI PROCESU PŁUKANIA W ROZWAŻANYCH UKŁADACH

2.2.1 SUW W WIĽZOWNEJ.

    Zgodnie z rys. 2 na stacji sš zainstalowane dwa filtry. Płukane sš one osobno w następujšcej kolejnoœci:

Niezależnie od przebiegu procesu płukania zawsze otwarte sš zasuwy: Z₁,Z₂,Z₃, Z₄,Z₅ oraz pracujš dwie pompy płuczne.

1. Filtr UF-84

a) płukanie wsteczne trwa 7 min podczas których zużyto 15,1 m³ wody

- zawory zamknięte: Z₆,Z₁₀,Z₉

- zawory otwarte: Z₈,Z₇

b) płukanie kondycjonujšce trwa 5 minut podczas których zużyto 6,6 m³ wody

- zawory zamknięte: Z₇,Z₈,Z₉

- zawory otwarte: Z₆,Z₁₀

2. Filtr UB-84

a) płukanie wsteczne trwa 13 min podczas których zużyto 17,23 m³ wody

- zawory zamknięte: Z₇,Z₈,Z₁₀,Z₁₁,Z₁₄,Z₁₅

- zawory otwarte: Z₆,Z₉,Z₁₂,Z₁₃

b) płukanie kondycjonujšce trwa 5 minut podczas których zużyto 3,4 m³ wody

- zawory zamknięte: Z₇,Z₈,Z₁₀,Z₁₂,Z₁₃,Z₁₄

- zawory otwarte: Z₆,Z₉,Z₁₁,Z₁₅

2.2.2 SUW W ZIELONCE.

Na stacji sš dwie sekcje filtrów, które płukane sš oddzielnie. Zgodnie z rys. 3 płukanie sekcji przeprowadza się następujšco:

Niezależnie od przebiegu procesu płukania zawsze otwarte sš zasuwy:Z₁,Z₂,Z₁₆,Z₁₈ oraz pracujš dwie pompy jedna płucze filtr druga przepompowywuje osady.

1. Płukanie pierwszego filtru w sekcji

a) 7 minut płukanie wsteczne podczas którego zużywa się 7,2 m³ wody

- zawory zamknięte: Z₃,Z₆,Z₈,Z₁₉,Z₂₁

- zawory otwarte: Z₄,Z₅,Z₁₇,Z₂₀

2. Płukanie drugiego filtru w sekcji

a) 7 minut płukanie wsteczne podczas którego zużywa się 6,9 m³ wody

- zawory zamknięte: Z₄,Z₅,Z₆,Z₉,Z₁₀,Z₁₉,Z₂₁

- zawory otwarte: Z₃,Z₇,Z₈,Z₁₇,Z₂₀

b) 6 minut płukanie kondycjonujšce podczas którego zużywa się 3,4 m³ wody

- zawory zamknięte: Z₄,Z₅,Z₇,Z₈,Z₁₀,Z₁₉,Z₂₁

- zawory otwarte: Z₃,Z₆,Z₉,Z₁₇,Z₂₀

3. Płukanie trzeciego filtru w sekcji

a) 7 minut płukanie wsteczne podczas którego zużywa się 5,7 m³ wody

- zawory zamknięte: Z₄,Z₅,Z₇,Z₈,Z₉,Z₁₁,Z₁₄,Z₁₅,Z₁₉,Z₂₁

- zawory otwarte: Z₃,Z₆,Z₁₀,Z₁₂,Z₁₃,Z₁₇,Z₂₀

b) 6 minut płukanie kondycjonujšce podczas którego zużywa się 2,2 m³ wody

- zawory zamknięte: Z₄,Z₅,Z₇,Z₈,Z₉,Z₁₂,Z₁₃,Z₁₄,Z₁₉,Z₂₁

- zawory otwarte: Z₃,Z₆,Z₁₀,Z₁₁,Z₁₄,Z₁₇,Z₂₀

2.2.3 NBSW SGGW W WARSZAWIE.

    Istniejšce w stacji dwie sekcje uzdatniania wody czwartorzędowej płukane sš osobno i prawie całkowicie automatycznie. Natomiast sekcja uzdatniania wody trzeciorzędowej płukana jest ręcznie. Ponieważ sekcja ta jest nietypowym układem, uzdatniajšcym wysokojakoœciowš wodę, w dalszej częœci pracy nie będzie omawiana. Zgodnie z rysunkiem nr 4 proces płukania sekcji czwartorzędowej przebiega następujšco:

Niezależnie od przebiegu procesu płukania zawsze otwarte sš zasuwy:Z_1÷6,Z₉,Z₁₃ oraz pracujš dwie pompy płuczne.

1) Odżelaziacz

a) 5 min przedmuchiwania złoża powietrzem

- zawory zamknięte Z₁₀

- zawory otwarte Z₈,Z₁₁

b) 9 min płukanie wsteczne mieszaninš powietrzna z wodš, podczas którego zużywa się 22 m³    wody

-stan zaworów pozostaje bez zmian

c) 5 min przerwa

d) 20 min płukanie wsteczne wodš, podczas którego zużyto 47 m³ wody

- zawory zamknięte Z₇,Z₈,Z₁₀

- zawory otwarte Z₁₁,

2) Odmanganiacz

a) 5 min przedmuchiwania złoża powietrzem

- zawory zamknięte Z₇,Z₈,Z₁₁,Z₁₅

- zawory otwarte Z₁₂,Z₁₄

b) 10 min płukanie wsteczne mieszaninš powietrzna z wodš podczas którego zużywa się 20 m³    wody

- układ zaworów pozostaje bez zmian

2.3. PARAMETRY HYDRAULICZNE PROCESU PŁUKANIA ZŁOŻA.

    W badanych stacjach wodocišgowych 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 odnoœnie intensywnoœci płukania i wydajnoœci stacji.

Tabela 3

Stacja wodocišgowa	Częstotliwoœć płukania [1/dobę]	Dobowe zużycie wody na płukanie [m^3]	Dobowa objętoœć wyproduko-wanej wody [m^3]	Procentowy udział wody przeznaczonej na płukanie w stosunku do wody uzdatnionej [%]	Intensywnoœć płukania złożš [dm^3/(s*m^2)]
Wišzowna	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 Wišzownej, która na płukanie zużywa aż 47 % ogólnej objętoœci wody dostarczanej do sieci. W zwišzku z tym nasuwa się pytanie czy można by było płukać filtry raz na dobę skoro obecna wydajnoœć stacji stanowi 20 % wydajnoœci projektowej.

    Podobnš intensywnoœciš płukane sš filtry w Zielonce, na płukanie których przeznacza się 20,3 % wyprodukowanej wody. Nieporównywalnie mniejszy procent wody, przeznaczonej na cele produkcyjne, zużywa warszawska stacja wodocišgowa, w której filtry płukane sš z najmniejszš intensywnoœciš i częstotliwoœciš.

2.4. OPIS WARUNKÓW HYDRAULICZNYCH PRACY ODSTOJNIKÓW.

    Podczas prowadzenia badań w poszczególnych stacjach wodocišgowych starałem się zwrócić szczególnš uwagę na zgodnoœć stanu powykonawczego odstojników z projektem, jak również ocenić prawidłowoœć rozwišzań projektanta.

Podczas tej analizy w poszczególnych stacjach zetknšłem się z następujšcymi problemami uniemożliwiajšcymi prawidłowš pracę odstojnika:

SUW w Wišzowna.

    Stan obecny częœci roboczej odstojnika zgodny jest z projektem modernizacyjnym, jedynie położenie płyty przykrywajšcej dwie, nowo wybudowane komory, uległo zmianie w ten sposób, że obecna rzędna terenu jest równa górnej rzędnej płyty. Zmiana nie wpłynęła na pracę osadnika jedynie na zmianę sposobu zamontowania włazów do dwóch nowo wybudowanych komór.

Odstojnik został zaprojektowany na oczyszczenie 21,7 m³ wody popłucznej przytrzymywanej w odstojniku przez jednš dobę. Nie jest to zgodne ze stanem obecnym, ponieważ na płukanie w cišgu doby zużywa się 84,6 m³ wody. Należy przypuszczać, że projektant popełnił błšd zakładajšc czas przetrzymywania wód popłucznych aż 24 godziny. Jeżeli by ten czas skrócić do kilku godzin, to odstojnik powinien przejšć wodę z płukania jednego filtru. Ponieważ na płukanie każdego filtru zużywa się różne iloœci wody, do obliczeń przyjmujemy wartoœć największš. Najwięcej wody zużywa się na płukanie filtru UF-84 równš 21,7 m³. Ponieważ objętoœć ta odpowiada założonej przez projektanta można stwierdzić, że objętoœć częœci przepływowej została zaprojektowana prawidłowo. Odstojnik ten po modernizacji charakteryzujš następujšce parametry:

- objętoœć całkowita 41.3 m³

- objętoœć użyteczna 26.8 m³ składajšca się z:

- objętoœć częœci przepływowej 23,1 m³

- objętoœć częœci osadowej 3,7 m³

Jak wynika z powyższych parametrów osadnik, tylko 64% objętoœci osadnika jest wykorzystywana, pozostałe 36% pełni funkcję konstrukcyjnš. Dużym usprawnieniem pracy odstojnika byłoby zainstalowanie zasuwy automatycznej na przewodzie spustowym. Obecnie konserwator stacji musi zakręcać i odkręcać zasuwę cztery razy na dobę o godzinie 12,14,24 i 2. Każde zaniedbanie w pracy konserwatora powoduje nie tylko przepuszczenie wód popłucznych bez oczyszczenia ale również wypłukanie większoœci osadów z częœci osadowej odstojnika. Wypłukiwanie osadów wystšpi tylko wtedy, gdy nie zostanie zamknięta zasuwa wylotowa. W takim przypadku w pierwszej komorze nastšpi całkowite wzruszenie osadu na skutek cišgłego dopływu wody popłucznej z wysokoœci 1.6 m. Chwilowo, etap ten występuje również podczas prawidłowego napełniania komory jednak w momencie gdy zwierciadło wody się podniesie, czšsteczki wzruszonego osadu przeniosš się do następnej komory lub osadzš się ponownie. Ponieważ czšsteczki wzruszonego osadu majš większš gęstoœć właœciwš od czšsteczek znajdujšcych się w dopływajšcych wodach popłucznych ich prędkoœć sedymentacji, zgodnie ze wzorem (11,17,19), będzie większa. Podczas zmiany charakteru osadnika na przepływowy, czynnikiem ujemnie wpływajšcym na osadzanie się czšstek jest prędkoœć przepływu V_p, którš możemy obliczyć ze wzoru:

gdzie: Q - natężenie przepływu na wylocie z odstojnika, równe w naszym przypadku natężeniu przepływu wody przez filtr podczas płukania [m³/h],

     F - pole przekroju przez odstojnik [m²].

Ponieważ strumień przepływajšcy przez odstojnik przechodzi przez różne pola przekrojów dla uproszczenia obliczono wartoœć œredniš pola według poniższych założeń.

W celu uproszczenia obliczeń zamieniamy okršgłe przekroje komór na kwadratowe.r²=a²

gdzie:

r - promień komory [m],

a - długoœć boku kwadratu.

a=r [m]

Zakładamy również, że woda przepływajšca przez dolne przewody, łšczšce komory, wypełnia ich cały przekrój. W zwišzku z tym nastšpi spiętrzenie wynoszšce 0,2 m, z którego wynika że wysokoœć słupa wody w osadniku wyniesie h=0,45 m. Obliczamy zastępcze powierzchnie i długoœci następujšcych częœci osadnika:

- dwóch komór o œrednicy r=1.25 m

a=1.25*=2,22 m

F₁=a*h=2,22*0,45=1,0 m²

l₁=2*a=4,44 m

- trzech komór o œrednicy r=0.75 m

a=0.75*=1,33 m

F₂=a*h=1,33*0,45=0.6 m²

l₂=2*a=2,66 m

- przewodów łšczšcych komory o œrednicy r=0,1 m

F₃=r²=0,031 m²

l₃=0,7+0,7+0,4+0,4=2,2 m

Zakładajšc prędkoœć opadania czšstek [20] powstałych w wyniku koagulacji V_o=0,0005 m/s obliczamy czas sedymentacji t_s i czas przepływu t_p

Ponieważ czas sedymentacji jest znacznie dłuższy od czasu przepływu większoœć czšstek nie ulegnie sedymentacji.

NBSW SGGW w Warszawie.

    Stacja ta wyposażona jest w nieco innego typu odstojnik, różnišcy się liczš komór jak również sposobem ich połšczenia. Osadnik ten, pokazany na rys.7,8 charakteryzuje się następujšcymi parametrami:

- objętoœć całkowita 45,2 m³,

- objętoœć użyteczna 19,3 m³, składa się z:

        - objętoœć częœci przepływowej 14,5 m³,

        - objętoœć częœci osadowej 4,8 m³.

Projektant przyjšł, że jednoczeœnie będzie płukany jeden filtr przez 11 minut. Zużycie wody podczas takiego procesu by wyniosło 14,04 m³ jakš może pomieœcić wybudowany na podstawie tego projektu odstojnik. Obecnie jednak proces płukania przebiega inaczej, a całkowita iloœć wody zużytej podczas tego procesu wynosi 89 m³. Przekracza to szeœciokrotnie pojemnoœć odstojnika i powoduje zmianę charakteru pracy odstojnika na przepływowy. Zakładajšc, że podczas napełniania odstojnika zasuwa wylotowa jest zamknięta, możemy sprawdzić czy długoœć odstojnika jest wystarczajšca dla usunięcia osadu. Zakładajšc, że wypływ wody ze zbiornika będzie się odbywał całym przekrojem, zwierciadło wody będzie na wysokoœci 1,53 m nad dnem osadnika. Przebieg opadania czšstek w rozpatrywanym przypadku będzie się nieco różnił od klasycznej sedymentacji w zbiorniku poziomym. W celu dokładnego przeanalizowania zachodzšcych w osadniku procesów przyjrzyjmy się kolejno drodze pojedynczej czšstki. Z dużš prędkoœciš wpada ona do pierwszej komory, w której charakter przepływu jest pionowy. W komorze tej panujš duże zawirowania, które jedynie czšsteczkš o znacznej masie pozwolš opaœć na dno. Z komory pierwszej przepływa ona rurš œrednicy 200 mm do następnej komory. Podczas przejœcia przez rurę nabiera ona prędkoœci na skutek zmniejszenia przekroju przepływu. W drugiej i następnych komorach będš się osadzać tylko czšsteczki, które znajdš się w częœci osadowej tzn. poniżej przewodu łšczšcego dwie komory. Natomiast czšsteczki znajdujšce się powyżej przewodu będš również sedymentować, ale ze znacznie mniejszš skutecznoœciš ponieważ panujšce w okolicy strefy przyotworowej zaburzenia przerwš ten proces, kierujšc je do następnych komór lub ponownie do częœci osadowej lub przepływowej. W pozostałych komorach proces ten przebiega podobnie jedynie w ostatniej komorze bardziej intensywnie. Kierujšc się tymi rozważaniami można w przybliżony sposób ustalić sprawnoœć osadnika według następujšcej proporcji:

gdzie: y - zbiór czšstek znajdujšcych się w strefie osadowej,

       y_o  - zbiór wszystkich czšstek.

Z powyższych obliczeń wynika, że sprawnoœć osadnika będzie wynosiła 32 %. Jest to wielkoœć bardzo orientacyjna ponieważ nie zależy od prędkoœci opadania czšstek ani od długoœci osadnika.

SUW w Zielonce.

    Odstojnik tej stacji, pokazany na zdjęciu nr 3, różni się od pozostałych kształtem, materiałem z którego został zbudowany oraz tym że jest typu powierzchniowego. Obecny kształt osadnika oraz jego wymiary zgodne sš z projektem i charakteryzujš się następujšcymi parametrami:

- objętoœć całkowita 53m³ * 2=106 m³,

- objętoœć częœci przepływowej 50m³ * 2=100 m³,

- objętoœć częœci osadowej 2m³ * 2=4 m³.

Projektant osadnika obliczył że na płukanie jednej sekcji zużywa się 40,23 m³ wody i założył, że sekcja będzie płukana maksymalnie trzy razy na dobę, a czas przetrzymywania będzie wynosił 6 godzin. Ponieważ sš dwie sekcje projektant zalecił zainstalowanie dwóch odstojników o pojemnoœci 50 m³ każdy, napełnianych niezależnie. W czasie eksploatacji okazało się, że na płukanie jednej sekcji zużywa się nie 40 ale 26 m³ wody. Wniosek z tego, że objętoœć odstojnika jest przeprojektowana prawie dwukrotnie.

    Podczas półrocznej pracy stacji odstojnik pełnił funkcję zbiornika przepływowego, ponieważ będšce w wodach popłucznych zawiesiny nie wytracały się i nie podlegały sedymentacji nawet po 12 godzinach. Obecnie, na skutek wprowadzenia pewnych zmian w technologii uzdatniania, sytuacja uległa normalizacji, a zawiesiny opadajš już po szeœciu godzinach przetrzymywania. Zmiany te polegały głównie na uaktywnieniu złoża w filtrze węglowym przy pomocy KMnO₄. Zmianie uległy również dawki poszczególnych zwišzków chemicznych, dozowanych do wody surowej i uzdatnionej.

3.0. EKSPERYMENTALNE ZAGADNIENIA BADAWCZE.

3.1. SFORMUŁOWANIE ZAGADNIEŃ BADAWCZYCH.

    Jak wynika z przeprowadzonej wczeœniej analizy przebiegu procesów zachodzšcych w odstojniku oraz nieprawidłowoœci wynikłych w czasie obserwacji pracy tych urzšdzeń, należy w poczštkowym okresie pracy stacji dokonać pewnych uœciœleń, aby uzyskać poprawę sprawnoœci poszczególnych układów. W zwišzku z tym konieczne jest przeprowadzenie szeregu badań laboratoryjnych, które pozwolš sprawdzić prawidłowoœć obliczeń projektanta. Szczególnie istotnym dla jakoœci uzdatnianej wody oraz kosztów jej produkcji jest sprawdzenie prawidłowoœci działania układu płucznego, co pozwoli również na uzyskanie niezbędnych danych do wnikliwej analizy pracy odstojnika.

Podczas oceny prawidłowoœci pracy tych układów należało by sprawdzić:

- czy pompy pracujš w zakresie optymalnej sprawnoœci,

- skutecznoœć płukania,

- sprawnoœć odstojnika,

- wymagany czas przetrzymywania œcieków w odstojniku,

- wpływ zawartoœci żelaza i manganu w wodzie surowej na pojemnoœć częœci osadowej

      odstojnika.

- sprawnoœć odsšczenia osadów wydobytych z odstojnika.

W celu znalezienia odpowiedzi na wyżej sformułowane zagadnienia należy przeprowadzić następujšce 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 łatwoopadajšcych,

- ocenę zawartoœci zawiesin ogólnych,

- rozkład mętnoœci wód popłucznych w czasie płukania,

- analizę kinetyki odsšczalnoœci osadów.

3.2. OPIS METOD BADANIA

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

1) pomiarów :

a) kubaturowych urzšdzeń

b) natężenia przepływu

c) strat ciœnienia

2) badań jakoœci œcieków powstajšcych w procesie płukania

3) badań kinetyki opadania zawiesin

4) badań kinetyki odsšczalnoœci osadów

Ad.1 Pomiary te wykonano przy pomocy odpowiednich przyrzšdów mierniczych takich jak suwmiarka i taœma miernicza.

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

- posługujšc się tylko wodomierzem zamontowanym na przewodzie   wychodzšcym z ujęcia i na przewodzie prowadzšcym do sieci   (SUW w Zielonce).

- badajšc podczas procesu płukania przyrost słupa wody w   odstojniku,  w funkcji czasu (SUW w Wišzownej i Warszawie).

- przy pomocy kryzy umieszczonej na  przewodzie  płucznym,   wykorzystujšc punkt "vena contracta" [24] (NBSW w Warszawie).

Pomiary strat ciœnienia przeprowadzono przy pomocy manometrów.

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

- stężenia żelaza ogólnego i dwuwartoœciowego

- iloœci zawiesin ogólnych

- mętnoœci

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

- jedne o pojemnoœci 1 dm3, przeznaczone do wszystkich oznaczeń,

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

Na pobranych próbkach wykonano wypunktowane wczeœniej analizy chemiczne, które majš opisany niżej przebieg.

Przebieg badania stężenia żelaza ogólnego i dwuwartoœciowego

    Oznaczenia wykonano metodš fenantrolinowš. Przed przystšpieniem do badań próbki wód popłucznych rozcięńczono, ponieważ stężenie żelaza w niech zawartego przekraczało zakres prostoliniowoœci krzywej wzorcowej (ABS - C). Rozcięńczenia prowadzono do momentu, gdy po badaniach rozcięńczonej próbki metodš fenantrolinowš, wartoœć odczytu ze spektrofotometru ABS była mniejsza od 0,9.

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

Badania iloœć zawiesin ogólnych

Badanie to dotyczy tylko próby ogólnej, a przeprowadzono je metodš suszarkowo-wagowš. Badanie to polegało na ustaleniu masy suchej pozostałoœci ze 100 ml próbki.

Badania mętnoœci

Dotyczš obu typów próbek, które przed przystšpieniem do badania należy rozcięńczyć. Rozcięńczenia należy wykonywać do momentu, aż mętnoœć próbki będzie się zawierać w skali wzorcowej. Dalsza częœć badań polega na porównywaniu rozcięńczonej próbki ze skalš wzorcowš.

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

Ad.4 Badanie kinetyki odsšczalnoœci osadu przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, ponieważ w żadnej z badanych stacji nie przygotowano poletka do przesuszania osadów. Z uwagi na niewłaœciwš pracę odstojnika w stacjach Zielonce i Warszawie próbki osadów nie pobierano z odstojnika. Pobierano je natomiast z wód popłucznych nagromadzonych w naczyniach. Naczynia napełnione wodš popłucznš 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 Wišzownej pobrano również w ten sposób. Badanie próbek przeprowadzono na modelu laboratoryjnym, wykonanym w następujšcy sposób.

    Do cylindra miarowego o œrednicy 6 cm i wysokoœci 50 cm wsypano piasek o znanym składzie granulometrycznym. Następnie na piasek zajmujšcy 80 % objętoœci cylindra wlano 0,5 dm³ próbki osadu. W dalszym etapie przesychajšcy w ten sposób osad badano metodš suszarkowo-wagowš. 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 następujšcym czasie przesychania:0,1,2,3,4 i co 24 godziny. Całkowity czas badania zależał od stopnia uwilgotnienia próbki.

Równolegle z pobieraniem próbek ustaliono wilgotnoœć powietrza w okolicy stanowiska badawczego. Wilgotnoœć tš mierzono przy pomocy psychrometru [19].

3.3. ANALIZA HYDRAULICZNA ROZWAŻANYCH UKŁADÓW PŁUCZNYCH

W zakres czynnoœci z tym zwišzanych wchodziło:

- ustalenie aktualnego rozmieszczenia armatury,

- dokonanie obmiaru długoœci przewodów,

- wyznaczenie strat miejscowych na podstawie [29],

- obliczenia charakterystyk filtrów i strat na długoœci[10,11],

- wykreœlne wyznaczenie punktów pracy układu płucznego[9].

Podczas obliczania strat przewodów na długoœci korzystano z następujšcego wzoru:

gdzie:  - współczynnik oporów miejscowych, bezwymiarowy,

         l - długoœć rurocišgu, m,

         d - œrednica rurocišgu, m,

         Q - natężenie przepływu, m³/s,

         g - przyœpieszenie 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 chropowatoœć rur, bezwymiarowa.

Liczbę Reynoldsa wyznaczamy ze wzoru:

gdzie: Q,d - jak wyżej,

   - kinematyczny współczynnik lepkoœci, m²/s,

Względnš chropowatoœć rury obliczamy ze wzoru:

gdzie: k - bezwzględna chropowatoœć rury,

        d - jak wyżej.

3.3.1. SUW W WIĽZOWNEJ.

Tabela 4.

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

Odcinek 0-1 , długoœć L=9m, œrednica D=150mm

Rodzaj armatury	Iloœć	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, długoœć pomijalnie mała, œrednica D=100mm

Rodzaj armatury	Iloœć	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, długoœć L=10m, œrednica D=150mm

Rodzaj armatury	Iloœć	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), długoœć pomijalnie mała, D=100mm

Rodzaj armatury	Iloœć	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), długoœć pomijalnie mała, D=100mm

Rodzaj armatury	Iloœć	Straty miejscowe
kolano gięte 100	3	3*0.45=1.35
œcianka 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), długoœć pomijalnie mała, D=100mm

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

Odcinek 8-9, długoœć L=10m, œrednica D=100mm

Rodzaj armatury	Iloœć	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 wielkoœci strat na poszczególnych odcinkach przewodu płucznego.

Odcinek 0-1 , k=1,5mm, D=150mm, L=9m, =2.67
Q [m^3/h]	Q [m^3/s]	Re 10^5	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 [m^3/h]	Q [m^3/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 [m^3/h]	Q [m^3/s]	Re 10^5	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 [m^3/h]	Q [m^3/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 [m^3/s]	Re 10^5	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.

h_p - suma strat poszczególnych odcinków przewodów podanych w tab.5

h_1-2 strata równoległego odcinka przewodu tab.5

H_u(Q) - charakterystyka pompy tab.6

Szukane:

R - punkt pracy układu

h_fi - straty na i-tym filtrze w sekcji filtracyjnej

W celu znalezienia punktu pracy układu posłużono się metodš analityczno-graficznš. Częœć analitycznš przeprowadzono w tab.5 natomiast częœć graficzna będzie się opierać na następujšcym równaniu.

Dla potrzeb wykresu można je przekształcić następujšco:

We wzorze tym nie znamy bardzo istotnej dla obliczeń charakterystyki strat filtru, która jest funkcjš Q_i i H_u. Danych tych nie posiadała placówka firmy Culligan znajdujšca się w Polsce. Nie udało ich się również wyznaczyć doœwiadczalnie. Do obliczeń założono, że straty na filtrze zmieniajš się liniowo w zakresie przepływów od 40-150 m³/h, a ich wartoœć wynosi odpowiednio 1 i 7m. Korzystajšc z powyższych rozważań przeprowadzono analizę pracy poszczególnych filtrów.

Analiza hydrauliczna filtru UF-84.

Wzór (44) podczas płukania wstecznego filtru przyjmie następujšcš szczegółowš postać:

gdzie: h_f1 - straty na filtrze UF-84

Na podstawie powyższych danych i wzoru sporzšdzono wykres rys.10

Wykres ten sporzšdzono w następujšcy sposób:

- naniesiono charakterystyki H_u(Q), h_p,

- ponieważ dwie pompy pracujš równolegle dodano ich charakterystyki pomniejszone wczeœniej   o charakterystyki przewodów na których sš wmontowane h_1-2,

- 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 mieœci się w następujšcym zakresie: Q=128,5÷131,5m³/s

H=19,3÷20,2m

Analiza hydrauliczna filtru UB-84.

Wzór (44) podczas płukania wstecznego filtru przyjmie następujšcš szczegółowš postać:

gdzie: h_f2 - straty na filtrze UB-84

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

Q=93,5÷96m³/s

H=18,3÷19,1m

3.3.2. SUW W ZIELONCE.

Tabela 7.

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

  Odcinek 0-1, długoœć L=5m, œrednica D=100mm

Rodzaj armatury	Iloœć	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), długoœć pomijalnie mała,D=80mm

Rodzaj armatury	Iloœć	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), długoœć pomijalnie mała,D=80mm

Rodzaj armatury	Iloœć	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), długoœć pomijalnie mała,D=80mm

Rodzaj armatury	Iloœć	Straty miejscowe
kolano gięte 80	2	2*0,45=0,9
œcianka 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),długoœć pomijalnie mała,D=80mm

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

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

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

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

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

  Odcinek 11-12,długoœć L=8m,D=80mm

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

Tabela 8.

Zestawienie obliczeń wielkoœci strat na poszczególnych odcinkach przewodu płucznego.

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

Q [m^3/h]	Q [m^3/s]	Re 10^5	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 [m^3/h]	Q [m^3/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 [m^3/h]	Q [m^3/s]	Re 10^5	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 [m^3/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.

h_p - suma strat poszczególnych odcinków przewodów podanych w tab.8

H_u(Q) - charakterystyka pompy tab.9

Szukane:

R - punkt pracy układu

h_fi - straty na i-tym filtrze w sekcji filtracyjnej

W celu znalezienia punktu pracy układu podobnie jak w poprzednim przypadku posłużono się metodš analityczno-graficznš. Częœć analitycznš przeprowadzono w tab.9 natomiast częœć graficznš wykonano zgodnie z równaniem (43) przekształconym w następujšcy sposób:

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

Analiza hydrauliczna płukania pierwszego w sekcji filtru.

Wzór (47) podczas płukania wstecznego filtru przyjmie następujšcš szczegółowš postać:

gdzie: h_f1 - straty na pierwszym w sekcji filtrze

Na podstawie powyższych danych i wzoru sporzšdzono wykres rys.13

Położenie punkt pracy układu na skutek wahań poziomu zw.wody w zbiorniku mieœci się w następujšcym 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 następujšcš szczegółowš postać:

gdzie: h_f2 - straty na drugim w sekcji filtrze

Postępujšc analogicznie jak w poprzednim przypadku z uwzględnieniem wzoru (49) na rys.14 wyznaczono punkt pracy układu, który mieœci się w następujšcym 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 następujšcš szczegółowš postać:

gdzie: h_f3 - straty na trzecim w sekcji filtrze

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

Q=49,9÷49,1 m³/s

H=15,7÷16,3 m

3.3.3. NBSW SGGW W WARSZAWIE.

Tabela 10

Zestawienie rodzaju armatury zainstalowanej na poszczególnych odcinkach układu.

(Rozmieszczenie odcinków uwidoczniono na rys.16).

Odcinek nr 1, długoœć L=55m, œrednica D=250mm

Rodzaj armatury	Iloœć	Straty miejscowe
kolano segmentowe	5	5*0,7=3,5
zasuwa równoprzelotowa	1	0,15
trójnik 250/150	1	1,05
		=4,7

1.2 Odcinek nr 2,3,4, długoœć pomijalnie mała, œrednica D=150mm.

Rodzaj armatury	Iloœć	Straty miejscowe
zasuwa równoprzelotowa	2	0.15*2=0,3
dyfuzor 80/150	1	0,2
rozszerzenie nagłe 80/150	1	0,5
zawór zwrotny	1	0,56
kolano gięte	4	1,1*4=4,4
		=5,96

1.3 Odcinek nr 5, długoœć L=18m, œrednica D=200mm

Rodzaj armatury	Iloœć	Straty
trójnik 150/150	1	2,41
kolano gięte 150	1	1,1
trójnik 150/65	1	0,5
dyfuzor 150/200	1	0,06
kolano segmentowe 200	4	4*0,75=3,0
trójnik 200/200	2	2*2,4=4,8
kryza	1	8,06
trójnik 200/200	2	2*1,45=2,9
zasuwa równoprzelotowa	1	0,15
		=22,98

Tabela 11.

Charakterystyka pompy typu 100 PJM 200

Q [m^3/h]	42	48	60	75
H [m]	11,8	11,45	10,7	9,5

Tabela 12.

Zestawienie obliczeń wielkoœci strat na poszczególnych odcinkach przewodu płucznego.

Odcinek 1, k=2.5m,D=250mm,L=55m,=4,7

Q [m^3/h]	Q [m^3/s]	Re*10^5	E		hstr, [m]
42	0.0117	0,46		0,01	0,03960	0,04
60	0,0167	0,65
0,03914	0,08
75	0,0208	0,82
0,03892	0,12
90	0,0250	0,98
0,03882	0,15
126	0,0350	1,4
0,03856	0,31
180	0,0500	2,0
0,03844	0,48
220	0,0611	2,4
0,03827	1.04

Odcinek 2,3,4, k=2.2mm,D=150mm,L=0,=5,96

Q [m^3/h]	Q [m^3/s]	Re*10^5	E		hstr, [m]
42	0,0117	0,76	0.01667	0,04625	0,13
48	0,0133	0,87
0,04615	0,17
60	0,0167	1,1
0,04601	0,27
75	0,0208	1,4
0,04589	0,42
90	0,0233	1,5
0,04584	0,53

Odcinek 5, k=2.2mm,D=200mm,L=18m,=22,98

Q [m^3/h]	Q [m^3/s]	Re*10^5	E		hstr, [m]
42	0,0117	0,57	0,00125	0,04219	0,19
60	0,0167	0,82
0,04184	0,38
75	0,0208	1,0
0,04167	0,60
90	0,0250	1,1
0,04160	0,75
126	0,0350	1,6
0,04141	1,53
180	0,0500	2,0
0,04131	2,39
220	0,0611	3,0
0,04119	5,15

Obliczenia straty na filtrze

Straty te wyznaczono dwoma sposobami:

1) przy pomocy wzorów[15],

2) na podstawie pomiarów rzeczywistych.

Ad.1.

-strata na drenażu

W filtrze zamontowanych jest 308 dysz o wymiarach 1.0*0.8.

Współczynnik oporu dla tego typu dyszy wynosi =1120 ß=2

Wydajnoœć pojedyńczej dyszy można przedstawić wzorem:

Po podstawieniu do wzoru na hd i uproszczeniu otrzymano:

h_d=118.06*Q² gdzie Q [m³/s]

-straty na warstwie podtrzymujšcej

h_p=0.08*Hp*q [m]

Wysokoœć warstwy podtrzymujšcej H_p=0.3m

Intensywnoœć płukania filtra q [m³/(h*m²) można zastšpić wydatkiem

wiedzšc że œrednica filtra wynosi 2.15m .

Powierzchnia złoża wynosi F=3.6m²

h_p=0.08*1000*Q*0.3=24*Q [m] gdzie Q [m³/s]

-straty na właœciwej warstwie podtrzymujšcej

Wyniki obliczeń na powyższych wzorach przedstawiono w tabeli nr 13.

Ad.2. Badania przeprowadzono w następujšcy sposób:

- zainstalowanš na przewodzie płucznym kryzš mierzono natężenie przepływu [24], którego wielkoœć obniżano za pomocš zasuwy zamontowanej przed filtrem.

- straty na filtrze mierzono manometrem kontaktowym.

    Wyniki obliczeń zamieszczono w tabeli nr 14.

Wnioski

Przedstawione w tabeli 13 i 14 wyniki œwiadczš o niedokładnoœci wzorów (51÷55), które w naszym przypadku zaniżyły wielkoœć strat na filtrze. W wyniku badanie rzeczywistej charakterystyki filtru ustalono również, że wielkoœć badanych strat nie zależy jedynie od natężenia przepływu ale również od czasu płukania filtra. Zaobserwowane zjawisko wynika z tego, że podczas płukania z filtru usuwane sš stopniowo zanieczyszczenia, które szczególnie w poczštkowym okresie wpływajš na wzrost wielkoœci strat.

Tabela 13

Wyniki obliczeń strat na filtrze odżelaziajšcym.

Q [m^3/h]	Q [m^3/s]	hd [m]	hp [m]	hf [m]	wypływ swobodny [m]	h [m]
42	0,0117	0,02	0,28	0,21	0,01	0,52
60	0,0167	0,03	0,40	0,21	0,01	0,65
75	0,0208	0,05	0,50	0,21	0,02	0,78
90	0,025	0,07	0,60	0,21	0,03	0,91
126	0,035	0,14	0,84	0,21	0,06	1,25
180	0,05	0,30	1,20	0,21	0,13	1,84
220	0,0611	0,44	1,47	0,21	0,19	2,31

Tabela nr 14

Wyniki badań strat na filtrze odżelaziajšcym.

Odczyty na kryzie		P	Odczyty na filtrze		P`	Q	Strata
P1	P2
P1'	P2'
[bar]	[bar]	[bar]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[m^3/h]	[m]
1,65	1,44	0,21	0,031	0,004	0,027	103,0^š2,9	2,7^š0,1
1,56	1,28	0,28	0,03	0,0035	0,0265	118,9^š2.7	2,65^š0,1
1,56	1,28	0,28	0,03	0,004	0,026	118,9^š2.7	2,6^š0,1
1,56	1,28	0,28	0,03	0,005	0,025	118,9^š2.7	2,5^š0,1
1,56	1,28	0,28	0,03	0,005	0,025	118,9^š2.7	2,5^š0,1
1,56	1,29	0,27	0,03	0,006	0,024	116,7^š2.7	2,4^š0,1
1,57	1,31	0,26	0,03	0,006	0,024	114,6^š2.7	2,4^š0,1
1,54	1,29	0,25	0,03	0,006	0,024	112,3^š2.8	2,4^š0,1
1,63	1,41	0,22	0,028	0,0045	0,0235	105,4^š2.8	2,35^š0,1
1,92	1,86	0,06	0,021	0	0,021	55,0^š4.6	2,1^š0,1
2,02	2,01	0,01	0,017	0	0,017	22,5^š11.3	1,7^š0,1
2,045	2,04	0,005	0,019	0,003	0,016	15,9^š15.8	1,6^š0,1

Obliczenia hydrauliczne układu.

Rozmieszczenie odcinków i armatury pokazano na rys.16.

Dane:

z₁ -rzędna zwierciadła wody w zbiorniku zapasowo-wyrównawczym waha się w granicach od z₁'=25,5 do     z₁''=26,95 m n.p.p.

z₂=24.6 m n.p.p.

h_p - suma strat poszczególnych odcinków przewodów podanych w tab.9

h_Filtr - straty na filtrze patrz tab.14

H_u(Q) - charakterystyka pompy tab.11

Szukane:

R - punkt pracy układu

    W celu znalezienia punktu pracy układu, podobnie jak we wczeœniejszych obliczeniach, posłużono się metodš analityczno-graficznš. W tym przypadku mamy mniej niewiadomych, ponieważ znamy charakterystykę filtru. Na podstawie wzoru (44) sporzšdzono szczegółowy wzór dotyczšcy rozpatrywanego przypadku :

We wzorze tym pominięto straty na odcinku nr 6 ponieważ z przeprowadzonych obserwacji ustalono, że podczas płukania filtru w jego górnej częœci panuje ciœnienie zbliżone do atmosferycznego. Następnie graficznie wyznaczono punkt pracy układu (rysunek 17), który znajduje się w następujšcym zakresie:

Q=154÷165 m³/h

H=3,1÷3,6 m

3.4. PREZENTACJA WYNIKÓW

    Badaniami objęto trzy omawiane wczeœniej stacje wodocišgowe. W przypadku NBSW SGGW przeprowadzono oddzielne badania dla każdej sekcji, gdyż pracujš one niezależnie oraz uzdatniajš różne jakoœciowo wody. Wyniki badań łšcznie z interpretacjš graficznš przedstawiono w załšcznikach nr 1÷6. Badania głównie dotyczyły analiz jakoœciowych popłuczyn i osadów gromadzšcych się w odstojniku. Przeprowadzono je w taki sposób by wyrażały następujšce zależnoœci:

- mętnoœci od czasu płukania (wyniki zestawiono w załšcznik nr 2),

- objętoœci osadu łatwoopadajšcych po okreœlonym czasie sedymentacji od iloœci wody zużytej   do płukania - powišzanš z czasem płukania (wyniki zestawiono w załšcznik nr 3),

- stężenia żelaza Fe⁺² i Fe⁺³ od czasu płukania (wyniki zestawiono w załšcznik nr 4),

- iloœci zawiesin ogólnych w wodzie nadosadowej po okreœlonym czasie sedymentacji (wyniki   zestawiono w załšcznik nr 5),

- zależnoœć uwodnienia osadów od czasu przesychania na poletku osadowym (wyniki zestawiono   w załšcznik nr 6).

    Dla kontroli poprawnoœci obliczeń hydraulicznych układu płucznego oraz umożliwienia poprawnej analizy wyników badań przeprowadzono pomiary natężenia przepływu w poszczególnych cyklach płukania oraz objętoœci przefiltrowanej przez filtr wody przed badaniami. Wyniki te zamieszczono w tabelach załšcznika nr 1.

3.5. ANALIZA BŁĘDÓW

    W przeprowadzonych badaniach błędy grube [13] pomiarów były eliminowane przez odrzucenie błędnej serii pomiarów i powtórzenie badań. Pole błędów przypadkowych obliczono i podano w tabeli nr 14 oraz w tabelach zamieszczonych w załšcznikach.

W omawianych badaniach błędy bezwzględne dotyczš następujšcych pomiarów:

- czasu płukania _T,

- natężenia płukania filtrów _Q,

- objętoœć przefiltrowanej wody _V,

- stężenia soli żelaza w popłuczynach _C,

- wielkoœci ciœnienia _H,

- objętoœci zawiesin łatwoopadajšcych _Vz,

- iloœci zawiesin ogólnych i odciekalnoœci osadów _m,

- mętnoœć popłuczyn _M.

Ocena błędu pomiaru czasu płukania.

    Wielkoœć tego błędu zależy od dokładnoœci urzšdzeń pomiarowych oraz ze specyfiki pomiarów. Pomiary czasu wykonano zegarkiem.

Œredni błšd względny pomiaru czasu płukania można obliczyć ze wzoru:

gdzie:

_t1 - œredni błšd względny pomiaru czasów liczony ze wzoru:

S_T - graniczny błšd bezwzględny pomiaru czasu wynikajšcy z dokładnoœci czasomierza       (przyjęto 5 s),

T - czas płukania,

_t2 - œredni błšd względny wynikajšcy ze specyfiki pomiaru (w rozpatrywanym przypadku       wynika on z błędu jakim jest obarczony czas rozpoczęcia procesu -poczštek uniesienia       złoża), przyjęto 3%.

Graniczny błšd względny można obliczyć ze wzoru:

Stanowił on podstawę do obliczania odchyłki "w górę" i "w dół" od każdego pomiaru.

Ocena błędu pomiaru natężenia płukania filtrów.

Pomiary te wykonano dwoma sposobami:

1. przy zastosowaniu kryzy

2. przez pomiar przyrostu objętoœci wody w odstojniku w funkcji czasu

Ad.1

Względny błšd obliczono według następujšcego wzoru [24]:

gdzie:

 - œredni błšd względny liczby przepływu, który wyznaczany jest z wykresu [24] i dla zastosowanej kryzy równy jest 0,25%,

, - œredni błšd względny liczby ekspansji, który dla cieczy równy jest zero [24],

_D - œredni błšd względny pomiaru œrednicy rurocišgu (przyjęto 0%),

_d - œredni błšd względny pomiaru œrednicy otworu zwężki (przyjęto 0,03%),

m - moduł zwężki (dla zastosowanej kryzy wynosi 0,4),

_p - œredni błšd względny pomiaru ciœnienia różnicowego wyznaczonego z następujšcego wzoru:

gdzie:

S_p - graniczny błšd bezwzględny pomiaru różnicy ciœnień wynikajšcy z klasy przyrzšdu mierniczego. Dla miernika typu "CERABAR" zastosowanego w niniejszych pomiarach

S_p=0,01 bara,

p-ciœnienie,

_V1 - œredni błšd względny wyznaczania gęstoœci (z obliczeń [24] uzyskano 1,005).

Ad.2

Błšd pomiarów w tym przypadku dotyczy liniowych pomiarów wysokoœci słupa cieczy, wymiarów zbiornika oraz czasu trwania poszczególnych cykli.

Względny błšd obliczono według następujšcego wzoru:

gdzie:

_T - œredni błšd względny pomiaru czasu płukania,

_p1 - œredni błšd względny liniowych pomiarów wysokoœci słupa cieczy w zbiorniku,

_p2 - œredni błšd względny liniowych pomiarów kubatury zbiornika,

Oba liniowe błędy względne obliczamy ze wzoru:

gdzie:

p - wielkoœć pomiaru liniowego,

S_p - graniczny błšd bezwzględny pomiaru liniowego (ponieważ w obu rozpatrywanych        pomiarach była to taœma miernicza jest on równy 0,5 cm).

Graniczny błšd względny pomiaru strumienia przepływu w obu sposobach pomiaru obliczono jako podwojona wartoœć œredniego kwadratowego błędu względnego:

Ocena błędu pomiaru objętoœci przefiltrowanej przez filtr wody.

Czynnikami majšcymi wpływ na błšd względny tego pomiaru sš niedokładnoœci odczytów z wodomierza oraz straty na sieci wodocišgowej. W zwišzku z tym œredni błšd względny obliczono według następujšcego wzoru:

gdzie:

_W - œredni błšd względny odczytu z wodomierza, który może być wyznaczony z następujšcego wzoru:

gdzie:

S_w -graniczny błšd względny odczytu wynikajšcy z dokładnoœci wodomierza. W omawianym      przypadku S_w=0,5 m³.

W - różnica między kolejnymi odczytami z wodomierza.

_s - œredni błšd względny wynikajšcy z nieszczelnoœci sieci ( przyjęto 1%).

Graniczny błšd względny pomiaru obliczono jako podwojonš wartoœć œredniego kwadratowego błędu względnego:

Ocena błędu oznaczenia stężenia żelaza w popłuczynach.

Na wielkoœć tego błędu majš wpływ dokładnoœć zastosowanej metody badania, parametry urzšdzenia użytego do pomiarów oraz sposób pobierania próbek. Ponieważ do pomiarów była możliwoœć zastosowania tylko metody krzywej wzorcowej, która obowišzuje jedynie do absorpcji 1 ( odpowiadajšcej stężeniu około 5mg/dm³), konieczne było w przypadku popłuczyn zastosowanie dodatkowo metody rozcieńczeń. Do badań użyto spektrofotometru (SPECORD M 40), który wpłynšł na obniżenie wielkoœci błędu.

Œredni błšd względny stężenia żelaza w popłuczynach można obliczyć z następujšcego wzoru:

gdzie:

_P - œredni błšd względny pomiaru spektrofotometrycznego obliczany ze wzoru:

gdzie:

S_P - graniczny błšd bezwzględny pomiaru stężenia wynikajšcy z klasy spektrofotometru.      (w omawianym przypadku S_P=0,1 mg/dm³),

C - stężenie żelaza,

_R - œredni błšd względny oznaczania zawartoœci żelaza w wodzie (dla płukania przyjęto        0,5%+0,1% - na każdš wielokrotnoœć rozcieńczenia np.1:20 _M=0,5%+2%).

Graniczny błšd względny oznaczenia stężenia żelaza obliczono z następujšcego wzoru:

Ocena błędu pomiaru wielkoœci ciœnienia podczas badania strat na filtrze.

Œredni błšd względny pomiaru ciœnienia obliczono ze wzoru:

gdzie:

S_H - graniczny błšd bezwzględny pomiaru wysokoœci ciœnienia wynikajšcy z klasy przyrzšdu      (dla manometru tarczowego wynosi on S_H=0.001 MPa).

H - wysokoœć ciœnienia w danej końcówce.

Graniczny błšd względny wyznacza się ze wzoru:

Ocena błędu pomiarów objętoœci zawiesin łatwoopadajšcych

Na wielkoœć tego błędu ma wpływ dokładnoœć przyrzšdu do pomiarów, którym w rozpatrywanym przypadku był lej Imhoffa.

Œredni błšd względny pomiaru obliczono ze wzoru:

S_Vz - graniczny błšd bezwzględny pomiaru objętoœci zawiesin w leju Imhoffa, którego dokładnoœć odczytów zależy od objętoœci osadów. Wartoœć jego zestawiono w poniższej tabeli.

Tabela 15

Objętoœć osadów [cm^3]	Graniczny błšd bezwzględny [cm^3]
0 ÷ 1	0,05
1÷2	0,1
2÷10	0,5
10÷100	1
ponad 100	5

Vz - wartoœć objętoœci osadów.

Graniczny błšd względny można obliczyć ze wzoru:

Ocena błędu pomiarów zawiesin ogólnych i odciekalnoœci osadów

Wielkoœć błędu tych dwóch pomiarów liczy się jednakowo gdyż oba były przeprowadzane takš samš metodš wykonywanš na tych samych urzšdzeniach. Badania przeprowadzono metodš suszarkowo-wagowš przy użyciu wagi analitycznej.

Œredni błšd względny pomiaru obliczono ze wzoru:

S_m - graniczny błšd bezwzględny pomiaru masy, dla wagi analitycznej wynosi 0,001g

m - wielkoœć masy.

Graniczny błšd względny można obliczyć ze wzoru:

Ocena błędu pomiarów mętnoœci wód popłucznych.

Œredni błšd względny pomiarów mętnoœci można obliczyć ze wzoru:

gdzie:

_M1 - œredni błšd względny pomiaru mętnoœci wynikajšcy z dokładnoœci metody pomiarów        obliczono ze wzoru:

S_M1 - graniczny błšd bezwzględny oceny stopnia mętnoœci podano w tabeli nr 16.

Graniczny błšd względny można obliczyć ze wzoru:

Wymienione w niniejszym rozdziale błędy wyrażone sš w procentach w stosunku do wartoœci pomiaru. Błšd wyrażony w jednostkach wielkoœci mierzonej otrzymuje się przez pomnożenie wartoœci procentowej przez wynik pomiaru. Uzyskana w ten sposób wartoœć stanowi szerokoœć przedziału ufnoœci dookoła wartoœci mierzonej, w którym z założonym prawdopodobieństwem znajduje się wynik idealny.

Tabela 16

Zakres mętnoœci [mg SiO2/dm^3]	Graniczny błšd bezwzględny SM1 [mg SiO2/dm^3]
0 ÷ 10	1
10÷20	2
20÷40	3
40÷100	5

M1 - wartoœć stopnia mętnoœci.

_R - œredni błšd względny oznaczania mętnoœci wynikajšcy ze stosowania metody rozcieńczeń       (przyjęto 0,1%*krotnoœć rozcieńczenia).

3.6. ANALIZA WYNIKÓW I WNIOSKI SZCZEGÓŁOWE

3.6.1. BADANIA NATĘŻENIA PRZEPŁYWU

    Z porównania rysunków nr 10,11,13,14 i 15 z zamieszczonych w tabeli nr 1 (Załšcznik 1) wynikami wynika, że obliczenia teoretyczne przeprowadzone dla dwóch stacji Culligana pokrywajš się z badaniami rzeczywistymi.

Zgodnoœć ta nie jest zachowana w NBSW SGGW, ponieważ natężenie przepływu punktu pracy układu wyznaczone graficznie zmienia się w granicach Q=155÷166 m³/h, a uzyskane z pomiarów wynosi Q=146,7 m³/h.

3.6.2. MĘTNOŒĆ POPŁUCZYN

    Dla oceny skutecznoœci procesu płukania przeprowadzono badania mętnoœci popłuczyn. Wyniki badań razem z wykresami przedstawiono w załšczniku nr 2. Istotny wpływ na ich przebieg miały różnice w technologii płukania oraz stan zakolmatowania złoża przed procesem płukania, który zależy od iloœci uzdatnianej przez filtr wody jak i od jakoœci wody surowej.

    W stacjach firmy Culligan płukanie przeprowadzane jest wodš surowš wstępnie chlorowanš o następujšcej mętnoœci:

  SUW w Zielonce  - 9 mg SiO₂/dm³

SUW w Wišzownej - 30 mg SiO₂/dm³

Natomiast w NBSW SGGW płukanie przeprowadza się wodš uzdatnionš o mętnoœci 3 mg SiO₂/dm³. Dane te majš istotny wpływ w ostatniej fazie płukania wstecznego, kiedy mętnoœć popłuczyn jest zbliżona do mętnoœci wody używanej do płukania. W przypadku gdy mętnoœci te się zrównajš można uznać, że filtr został wypłukany idealnie.

Wyszczególnione powyżej wartoœci mętnoœci możemy stosować jako porównawcze tylko dla pierwszego w sekcji filtru firmy Culligan oraz dla wszystkich filtrów w NBSW SGGW. Ograniczenie to wynika z tego, że drugi i trzeci filtr w sekcji firmy Culligan jest płukany wodš częœciowo oczyszczonš przez wczeœniejszy filtr w sekcji. Ma to wpływ na zmianę mętnoœci, którš podczas oceny stopnia płukania w tym przypadku należy zbadać bezpoœrednio przed płukanym filtrem .

Bioršc pod uwagę powyższe zależnoœci oraz wyniki badań zamieszczone w załšczniku nr 2, można poddać ocenie proces płukania następujšcych filtrów:

SUW w Wišzownej

-Filtr UF-84

Podczas 7 minut płukania wstecznego z intensywnoœciš 129,4 m³/h doprowadzono filtr do użytecznoœci w stopniu bardzo dobrym. Wyniki badań naniesiono na wykres (załšcznik nr 2 rys.1) z którego wynika, że proces płukania można przerwać po 5 minutach płukania.

Podczas płukania kondycyjnego mętnoœć wody spada do 7 mg SiO₂/dm³. Ponieważ filtr UF-84 będzie płukany wodš uzdatnionš przez ten filtr można założyć, że woda ta będzie miała takš samš mętnoœć.

- Filtr UF-84

Podczas 15 minut płukania wstecznego z intensywnoœciš 79,2 m³/h filtr oczyszczono z zanieczyszczeń równie dobrze jak poprzedni. Jak wynika z wykresu czas tego płukania, również należało by skrócić do 13 minut.

SUW w Zielonce

- pierwszy filtr w sekcji

Podczas 7 minut płukania wstecz z intensywnoœciš 62 m³/h filtr został oczyszczony w stopniu jedynie dostatecznym. Czas tego płukania należało by wydłużyć lub zwiększyć jego intensywnoœć poprzez zwiększenie œrednicy dysz umieszczonych w rurze (odcinek 2-3 na rys.10).

- drugi filtr w sekcji

Podczas 8 minut płukania wstecz z intensywnoœciš 59,5 m³/h filtr został oczyszczony w niskim stopniu. W ty przypadku należy podobnie jak poprzednio usprawnić proces płukania.

- trzeci filtr w sekcji

Podczas 9 minut płukania wstecz z intensywnoœciš 49,5 m³/h filtr został bardzo dobrze oczyszczony. Czas tego płukania można skrócić do 7 minut.

NBSW SGGW w Warszawie

- Sekcja 1

• Filtr odżelaziajšcy

Po 30 min płukania z intensywnoœciš 146,7 m³/h filtr został oczyszczony w sposób bardzo dobry

• Filtr odmanganiajšcy

Wyniki badań wód popłucznych tego filtra wykazały, że było on zanieczyszczony w bardzo małym stopniu i w zwišzku z tym nie wymaga tak częstego płukania.

- Sekcja 2

• Filtr odżelaziajšcy

Po 30 min płukania z intensywnoœciš 146,7 m³/h na złożu filtra pozostała jeszcze znaczna iloœć zanieczyszczeń. Częstotliwoœć płukania tego filtra należało by zwiększyć lub wydłużyć czas płukania filtra.

• Filtr odmanganiajšcy

Po 9 minutach płukania filtr został wypłukany w sposób bardzo dobry. Wskazane by było zmniejszyć częstotliwoœć płukania lub skrócić czas płukania do 7 minut.

Wnioski

    Jak wynika z przeprowadzonych badań czas płukania niektórych filtrów wymaga korekty.

Wyniki przeprowadzonych badań majš odzwierciedlenie w jakoœci wody uzdatnianej zestawione w tabeli nr 2. Widać w niej, że stacja w której filtry sš płukane skutecznie, odpowiednio dobrze redukuje zanieczyszczenia z uzdatnianej wody. Jednak tak precyzyjne płukanie filtrów pocišga za sobš znaczne zwiększenie kosztów uzdatniania wody.

Przeprowadzone badania wykazały również, że w zautomatyzowanych Stacjach Wodocišgowych czasowe regulowanie częstotliwoœci płukania jest nie precyzyjne. Należy wprowadzać bardziej precyzyjne urzšdzenia, którymi sš czujnik oporów na złożu lub przepływomierz.

3.6.3. BADANIA KINETYKI ZAWIESIN ŁATWOOPADAJĽCYCH

    Wyniki badań łšcznie z interpretacjš graficznš przedstawiono w załšczniku nr 3. Czas trwania badań wydłużono z zalecanych 240 do 1500 godzin ponieważ osady, szczególnie w stacjach z udziałem koagulantów, podlegajš długookresowemu zagęszczaniu. Ma to istotny wpływ podczas porównywania tych osadów z osadami z NBSW SGGW, które w mniejszym stopniu podlega zagęszczaniu. Iloœć zawiesin w czasie płukania jest zmienna i w poczštkowej fazie gdy z filtra wypychana jest woda nagromadzona nad złożem jest ona niska. Po około minucie stężenie zawiesin osišga maksimum - następnie maleje. Z przeprowadzonych badań można stwierdzić, że specyfika pracy sekcji filtracyjnej w SUW w Wišzownej odbiega od charakteru pracy sekcji w dwóch pozostałych stacjach. Różnica polega na tym, że każdy z filtrów tej pierwszej stacji pracuje z jednakowym obcišżeniem co widać po iloœci usuwanych zawiesin (rys.1, zał.3). Natomiast w dwóch pozostałych stacjach pierwszy filtr w sekcji zatrzymuje prawie wszystkie zanieczyszczenia a drugi jedynie małš ich częœć.

Podczas badań w lejach Imhoffa dało się zauważyć innš specyfikę zawiesin zatrzymywanych na wielowarstwowych filtrach Culligana niż na tradycyjnych filtrach piaskowych. Pierwsze z nich składały się z czšstek typu kłaczkowatego, które szczególnie w przypadku sedymentacji skrępowanej [22] zazębiajały się między sobš w wyniku czego jednoczeœnie opadały całe grupy czšstek.

Innego typu sš czšsteczki będšce w wodach popłucznych z NBSW. Majš one kształt zbliżony do kulistego, a stosunkowo niskie stężenie objętoœciowe zawiesin sprzyja swobodnemu opadaniu tych czšstek. Ponieważ równolegle do moich badania prowadził pan Paweł Birecki można było zaobserwować, że kłaczkowaty kształt czšstek zawiesin zależy głównie od właœciwoœci złóż filtracyjnych, gdyż popłuczyny z jego kolumny (wypełnionej złożami Culligana) mimo nie stosowania koagulantów miały taki sam charakter.

Korzystajšc z wyników przeprowadzonych badań ustalono objętoœć zawiesin zatrzymywanych na sekcji filtracyjnej po uzdatnieniu 1 m³ wody co z kolei pozwoliło na okreœlenie częstotliwoœci usuwania osadów z odstojnika. Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli nr 16.

Tabela 17

Stacja Uzdatniania Wody	Objętoœć zawiesin zatrzymanych na filtrze po uzdatnieniu 1 m^3 wody	Wymagana redukcja zawiesin	Objętoœć zawiesin pozostajšca w odstojniku po oczyszczeniu popłuczyn	Objętoœć wody uzdatnionej po której zachodzi koniecznoœć oczyszczania osadnika	Orientacyjny czas pracy odstojnika bez koniecznoœci oczyszczania go
cm^3	%	cm^3	m^3	doby
Wišzowna	2673	90	2406	1496	7
Zielonka	2271	90	2044	1468	7
NBSW (sekcja 1)	26	50	13	369231	369
NBSW (sekcja 2)	80	50	40	121519	122

Wnioski

Z przeprowadzonych powyżej rozważań można stwierdzić, że:

- mały ciężar objętoœciowy osadów posedymentacyjnych ze stacji Culligana powoduje,   koniecznoœć częstego usuwania ich z odstojnika,

- iloœć zawiesin zatrzymywanych na złożu filtracyjnym wzrasta wraz ze wzrostem wielkoœci   uzyskiwanej redukcji stężenia soli żelaza na tym złożu,

- na kształt zawiesin majš wpływ właœciwoœci materiałów filtrujšcych,

3.6.4. BADANIA ZMIENNOŒCI STĘŻENIA ŻELAZA W CZASIE PŁUKANIA.

    Badania przeprowadzono dla dwóch sekcji w NBSW. Wyniki tych badań łšcznie z interpretacjš graficznš zamieszczono w załšczniku nr 4.

    Z zamieszczonych w omawianym załšczniku wykresów widać, że w poczštkowej fazie płukania stężenie żelaza ogólnego podlega znacznym wahaniom oraz że jest znacznie większe od stężenia żelaza dwuwartoœciowego. W póŸniejszej fazie stężenie żelaza maleje przeważnie jednostajnie - zbliżajšc się w końcowej fazie do stężenia żelaza F⁺². Na wykresach liniš cišgłš zaznaczono przebieg zmiennoœci stężenia żelaza dwuwartoœciowego, którego zmienia się nieznacznie w okresie płukania.

Wnioski

    Ponieważ stężenie żelaza dwuwartoœciowego w wodach popłucznych jest większe od stężenia żelaza w wodach używanych do płukania (nie wykrywalne) należy przypuszczać, że podczas płukania zachodzi proces wtórne rozpuszczanie zwišzków żelaza.

3.6.5. BADANIA ZAWIESIN OGÓLNYCH W WODACH POPŁUCZNYCH

Ponieważ iloœć zawiesin ogólnych stanowi jeden z istotnych wskaŸników oceny jakoœci œcieków. Przeprowadzone badania pozwoliły ustalić po jakim czasie sedymentacji wody nadosadowe nadajš się do spuszczenia z odstojnika. W przypadku NBSW SGGW wody te można spuszczać do kanalizacji po:

- filtr odżelaziajšcy 5,3 h,

- filtr odmanganiajšcy 4,6 h.

W pozostałych dwóch stacjach wodocišgowych wody nadosadowe nie nadajš się do spuszczenia nawet po 12 godzinach. Dłuższe badania nie były konieczne gdyż harmonogram płukania pozwala maksymalnie przetrzymywać popłuczyny do szeœciu godzin.

Wnioski

Z przedstawionych w załšczniku nr 5 wykresów wynika, że:

- czas opadania najdrobniejszych czšstek w małym stopniu zależy od poczštkowej kondenstacji   zawiesin,

- na końcowy efekt sedymentacji ma wpływ jakoœć wody używanej do płukania.

3.6.6. BADANIE ZALEŻNOŒCI UWODNIENIA OD CZASU PRZESYCHANIA NA         POLETKU OSADOWYM.

    Badaniami tymi objęto osady ze wszystkich omawianych wczeœniej stacji wodocišgowych. Wyniki badań łšcznie z interpretacjš graficznš zestawiono w załšczniku nr 6. W tabeli tego załšcznika zestawiono przeliczone z odczytów psychrometrycznych [19] wartoœci wilgotnoœci powietrza oraz uwilgotnienie próbek osadów. Dla uchwycenia charakteru odciekalnoœci poszczególnych osadów wyniki zestawiono na wykresie. Widać na nim, że osady z NBSW znacznie szybciej ulegajš odwodnieniu, szczególnie w poczštkowym okresie.

   Przyjmujšc, że osad można spakować w worki i wywieŸć na wysypisko już przy 45 %-wym uwilgotnieniu ustalono, że minimalny okres przesychania osadów na poletkach filtracyjnych w warunkach laboratoryjnych wyniesie dla:

- SUW w Wišzownej - 350 h

- SUW w Zielonce - 335 h

- NBSW SGGW - 225 h

    W przypadku gdy poletko będzie narażone na zmienne warunki klimatyczne okres ten się wydłuży nawet do 60 dni[16,17].

Wnioski

    Z przedstawionych wyników oraz z obserwacji przeprowadzonych w trakcie badania wynika, że osady powstałe z czšstek typu kłaczkowatego, przesychajšce na poletkach filtracyjnych, będš szybko kolmatować wierzchniš częœć warstwy filtracyjnej przez co wolniej będzie zachodził proces odsšczania.

3.7. ANALIZA MOŻLIWOŒCI ZASTOSOWANIA OSADNIKÓW       WIELOSTRUMIENIOWYCH DO OCZYSZCZANIA WÓD POPŁUCZNYCH ZE       STACJI WODOCIĽGOWYCH.

Jak wynika z zamieszczonego w punkcie 1.2 podziału osadniki wielostrumieniowe należš do grupy osadników przepływowych. Charakter ich pracy polega na podziale głębokiego strumienia cieczy (œcieków poddanych procesowi sedymentacji) na wiele płytkich strumieni, płynšcych równolegle w oddzielnych przewodach sedymentacyjnych. Przewody te stanowiš w istocie odrębne osadniki o wielokrotnie skróconej w stosunku do osadnika konwencjonalnego drodze opadania zawiesin. W osadnikach tych mamy doczynienia z tzw. zjawiskiem płytkiej sedymentacji [23], dzięki któremu efekt działania osadników zwiększa się w warunkach idealnych proporcjonalnie do zwiększenia powierzchni sedymentacyjnej.

Osadniki tego typu powinny pracować w następujšcych warunkach:

- ograniczonej do minimum zawartoœci substancji, które mogš oblepiać œcianki przewodów   sedymentacyjnych,

- uœrednienie składu jakoœciowego œcieków (w celu równomiernego rozprowadzenia po pakiecie   wielostrumieniowym),

- zmniejszenie koncentracji zawiesin w cieczy wpływajšcej do przewodów sedymentacyjnych do 2000 g/m³.

    Ponieważ badane popłuczyny spełniajš te warunki a odstojniki w stacjach będšcych przedmiotem niniejszej pracy nie funkcjonujš prawidłowo, przeprowadzono następujšcš analizę skutków wmontowania w nie pakietów wielostrumieniowych.

NBSW SGGW w Warszawie.

    W osadniku proponuje się zamontowania szeœciu pakietów firmy "UNICON Beton" rozpowszechniane przez Przedsiębiorstwo Usługowo-Handlowe "Ekol" z Gdańska, które pokazano na rysunku nr 18. Z pakietu tego należy wmontować do odstojników jedynie jego wnętrze. Modernizacji należy poddać zgodnie z rysunkiem nr 7 komory nr 2,3,4,5,6 i 7.

W celu dopasowania pakietu należy zmienić położenie dolnych przewodów łšczšcych komory podnoszšc ich położenie do rzędnej 22.58 m n.p.p. oraz zaœlepić przewody łšczšce komory nr 2 i 6 oraz 3 i 7. Spodziewany efekt można obliczyć z następujšcego wzoru empirycznego [23]:

gdzie:

 - kšt nachylenia œcianek pakietu do poziomu, przyjęto =45,

l - długoœć przewodu sedymentacyjnego, przyjęto l=1m,

h - wysokoœć przewodu sedymentacyjnego, przyjęto h=0,05m,

q - obcišżenie hydrauliczne przewodu sedymentacyjnego w naszym przypadku można je obliczyć     z następujšcego wzoru:

gdzie:

Q=146,7 m³/h -  natężenie przepływu wody przez filtr podczas płukania,

F=1m² - powierzchnia pakietu mierzona w przekroju prostopadłym do napływu wody,

n=6 - liczba pakietów.

Po podstawieniu do wzorów otrzymano, że obcišżenie hydrauliczne pakietu wyniesie q=24.45 m³/h*m² a zawiesiny będš zredukowane do 53,6%.

SUW w Wišzownej.

    Ponieważ komory w tym osadniku sš również okršgłe do modernizacji użyto tego samego typu pakietu. Pakiety można umieœcić w dwóch największych komorach. Wykorzystujšc poprzedni wzór oraz wiedzšc, że: =45, l=1,5m, h=0,05m, F=2m², Q=129m³/h obliczono spodziewany efekt usuwania zawiesin, który wynosi E_o=52,3%.

SUW w Zielonce.

    Ponieważ odstojnik w tej stacji ma inne kształty, zaleca się zamontowanie wewnštrz niego pakietu płytowego podwieszonego do rzędnej 14,70 m n.p.p. Należy zmienić ponadto położenie rury przelewowej, która powinna być umieszczona na tej samej œcianie zbiornika co wylot.

Wykorzystujšc poprzedni wzór oraz wiedzšc, że: =45, l=1,0 m, h=0,05 m, F=4 m², Q=61,7 m³/h obliczono spodziewany efekt usuwania zawiesin, który wynosi E_o=54,4%.

Wnioski

    Do wyników przeprowadzonych obliczeń należy się odnieœć z dużš rezerwš ponieważ zastosowany wzór empiryczny powstał przy badaniu œcieków o niskiej koncentracji zawiesin (250÷300 g/m³) oraz przy obcišżeniu hydraulicznym q=4,5÷18 m³/h*m².

Ponieważ osadniki wielostrumieniowe wykorzystywano dotychczas głównie do oczyszczania œcieków przemysłowych oraz przy niskich obcišżeniach hydraulicznych przewodów sedymentacyjnych, zastosowanie ich do oczyszczania popłuczyn wymagało by przeprowadzenia szeregu badań modelowych.

Z przeprowadzonych rozmów z projektantami stacji wodocišgowych a przede wszystkim z dr Andrzejem Pasińskim (Politechnika Wrocławska), który w swojej pracy doktorskiej przeprowadził szereg badań na osadnikach wielostrumieniowych wynikało, że pakiety wielostrumieniowe można zastosować do oczyszczania popłuczyn ale tylko w przypadku gdy zachowa się dotychczasowy nieprzepływowy charakter pracy odstojnika. Takie rozwišzanie spowoduje skrócenie okresu przetrzymywania popłuczyn w odstojniku, co z kolei umożliwi częstsze płukania. Umiejętnie sporzšdzony w takim przypadku harmonogramu płukania może wpłynšć na zmniejszenie kubatury osadnika.

Rysunek nr 18 Filtr szczelinowy firmy "UNICOM Beton".

3.8 PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE

    W niniejszej pracy zgodnie z jej celem i zakresem przeprowadzono analizę układu płuczno-odstojnikowego dla trzech stacji wodocišgowych. Przeprowadzone badania wykazały, że układ płuczny ma szczególne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania stacji oraz że ma on duży wpływ na koszty produkcji wody, gdyż iloœć 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 nieprawidłowoœci spowodowanych głównie czasowym włšczaniem procesu płukania. Jak wiadomo taki sposób sterowania jest mało dokładny i wymaga dla optymalnego funkcjonowania układu częstych zmian harmonogramu płukania. Koniecznoœć tych zmian wynika głównie z dużych wahań œredniego dobowego zapotrzebowania w cišgu roku, które w miejscowoœciach rolniczych, ze względu na sezonowoœć prowadzonych prac dochodzš nawet do 100%. W badanych dwóch stacjach stosujšcych rozwišzania firmy Culligana nie przewidziano zmiany harmonogramu płukania, pomimo że œrednie dobowe zapotrzebowanie w przecišgu marca i czerwca wzrosło o 50%. Dodatkowo w stacjach tych podczas ustalania czasu płukania należy uwzględniać rozkład œredniego godzinowego zapotrzebowania, ponieważ płukanie przeprowadza się dwa razy na dobę. Zastosowanie włšczników procesu płukania reagujšcych na wielkoœć strat hydraulicznych na złożu lub iloœci uzdatnionej wody wyeliminowałoby koniecznoœć 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 wodocišgowych. Przeprowadzone analizy popłuczyn umożliwiły również ocenę przebiegu procesu koagulacji w poszczególnych filtrach w sekcji, którš udało się uzyskać poprzez ustalenie iloœci zawiesin zatrzymywanych na złożu filtracyjnym. W wyniku tych badań ustalono, że w NBSW SGGW i SUW w Zielonce pierwsze filtry sekcji pracujš z dużym obcišżeniem zatrzymujšc na złożu większoœć zawiesin. Natomiast w przypadku SUW w Wišzownej oba filtry w sekcji pracujš z jednakowym obcišżeniem.

    W stacjach stosujšcych rozwišzania firmy Culligana zastosowano płukanie wodš surowš wstępnie utlenionš, dlatego częœć przeprowadzonych badań była ukierunkowana pod kštem oceny tego rozwišzania. W wyniku badań ustalono, że rozwišzanie to nie ma dużego wpływu na efektywnoœć płukania i jakoœć uzdatnianej wody pod warunkiem, że przynajmniej ostatni filtr w sekcji będzie płukany wodš uzdatnionš przez filtr wczeœniejszy w danej sekcji. Rozwišzanie to ma natomiast wpływ na znaczne pogorszenie jakoœci popłuczyn, co powoduje wydłużenie procesu oczyszczania ich przez sedymentację. Zastosowanie tego rozwišzania 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 wydajnoœć ujęcia przeważnie jest mniejsza od wydajnoœci pomp płucznych.

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

- rozdzieleniem procesu płukania poszczególnych filtrów w sekcji,

- zmniejszeniem częstotliwoœci płukania filtru odmanganiajšcego,

- zmniejszeniem częstotliwoœci płukania filtru odżelaziajšcego z jednoczesnym skróceniem czasu   trwania tego procesu.

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

W wyniku przeprowadzenia analizy porównawczej iloœci usuwanych zawiesin ze złóż filtracyjnych w omawianych stacjach wodocišgowych ustalono, że w stacjach z udziałem koagulantów iloœć tych zawiesin znacznie wzrasta, a zaprojektowana pojemnoœć częœci osadowej w odstojniku jest zbyt mała, co powoduje koniecznoœć wywożenia osadów co 7 dni. Powiększanie pojemnoœci tej częœci 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.

Załšcznik 1

Wyniki pomiarów objętoœci wody:

Tabela 1

1)zużywanej w czasie płukania

Filtr	Rodzaj płukania	Czas trwania płukania [min]	Objętoœć zużytej wody [m^3]	Natężenie przepływu [m^3/h]
SUW w Wišzownej
UF-84	wsteczne	7	15,1	129.4^š8
kondycjonujšce	5	6,6	79.2^š1.32
UB-84	wsteczne	13	17,23	79.5^š4.8
kondycjonujšce	5	3,4	40.8^š2.56
SUW w Zielonce
pierwszy w sekcji	wsteczne	7	7,2	61.7^š3.8
drugi	wsteczne	7	6.9	59.1^š3.6
w sekcji	kondycjonujšce	6	3,4	34^š0.5
trzeci	wsteczne	7	5,7	48,9^š3.0
w sekcji	kondycjonujšce	6	2,2	22^š0.3
NBSW w Warszawie
odżelaziacz	powietrze+woda	9	22	146,7^š8.9
	woda	20	7	141^š8.5
odmanganiacz	powietrze+woda	9	20	133,3^š8.1

Tabela 2

2) przefiltrowanej przez filtr między płukaniami.

Stacja wodocišgowa	Czas trwania filtracji [min]	Objętoœć przefiltrowanej wody [m^3]	Objętoœć przefiltrowanej wody przez m^2 powierzchni złoża w [m^3]
Wišzowna	12	113^š2.3	32,6
Zielonka	12	120^š2.5	47,2
Warszawa sekcja 1	48	2502^š50	509,7
Warszawa sekcja 2	48	3025^š60.5	616,2

Załšcznik 2

Wynik badań mętnoœci wód popłucznych w poszczególnych stacjach wodocišgowych.

SUW w Wišzownej.

Mętnoœć wody używanej do płukania wynosi 30 mg/dm³

Filtr UF-84

Rodzaj płukania			Wsteczne					Kondycjonujšce
Czas płukania [min]	0,5^š0,09	1^š0.1	2^š0.15	3^š0.2	4^š0.25	6^š0.37	7^š0.43	7^š0.43	12^š0.72
Mętnoœć [mg/dm^3]	100^š10	700^š95	180^š18	90^š9	65^š7	33^š3	32^š3	20^š2	7^š1

Filtr UB-84

Rodzaj płukania

Wsteczne

Kondycjonujšce

Czas płukania [min]

0,5^š0.09

1^š0.1

2^š0.15

3^š0.2

4^š0.25

6^š0.37

7^š0.43

9^š0.55

12^š0.72

15^š0.9

15^š0.9

20^š1.2

Mętnoœć [mg/dm^3]

90^š9

2200^š450

2700 ^š500

250 ^š20

100^š10

70^š7

60^š6

50^š5

35^š3

8^š1

5^š1

4^š1

SUW w Zielonce.

Mętnoœć wody użytej do płukania wynosi 9 mg/dm³

Pierwszy filtr w sekcji

Rodzaj płukania			Wsteczne
Czas płukania [min]	0,5^š0.09	1^š0.1	1,5^š0.12	2^š0.15	2,5^š0.17	3^š0.2	4^š0.25	5^š0.31	7^š0.43
Mętnoœć [mg/dm^3]	2000 ^š400	5600 ^š1253	1400 ^š273	250^š20	190^š19	80^š8	70^š7	60^š6	50^š5

Drugi filtr w sekcji

Rodzaj płukania			Wsteczne							Kondycjonujšce
Czas płukania [min]	0,5^š0.09	1^š0.1	1,5^š0.12	2^š0.15	2,5^š0.17	3^š0.2	4^š0.25	5^š0.31	7^š0.43	7^š0.43	13^š0.78
Mętnoœć [mg/dm^3]	25^š3	730^š160	580^š100	550^š86	500^š63	360^š^43	320^š31	170^š17	85^š8	150^š15	12^š1

Trzeci filtr w sekcji

Rodzaj płukania			Wsteczne				Kondycjonujšce
Czas płukania [min]	0,5^š0.09	1^š0.1	1,5^š0.12	2^š0.15	4^š0.25	7^š0.31	7^š0.31	13^š0.78
Mętnoœć^š1[mg/dm^3]	12^š2	20^š2	30^š3	60^š6	60^š6	15^š2	4^š1	2^š1

Załšcznik 2 c.d.

NBSW w Warszawie

Mętnoœć wody użytej na płukanie wynosi 3 mg/dm³

SEKCJA NR 1

Filtr odżelaziajšcy

Rodzaj płukania			powietrze-woda					woda
Czas płukania [min]	0,5^š0.09	1^š0.1	2^š0.15	3^š0.2	4^š0.25	6^š0.37	9^š0.55	9^š0.55	12^š0.72	15^š0.9	30^š1.8
Mętnoœć [mg/dm^3]	800^š115	2700 ^š470	2500 ^š450	2400 ^š445	2100 ^š420	600^š75	180^š18	120^š12	60^š6	35^š3	7^š1

Filtr odmanganiajšcy

Rodzaj płukania			powietrze-woda
Czas płukania [min]	0,5^š0.09	1^š0.1	2^š0.15	3^š0.2	4^š0.25	6^š0.37	9^š0.55
Mętnoœć [mg/dm^3]	20^š2	22^š3	22^š3	20^š2	20^š2	12^š2	8^š1

SEKCJA NR 2

Filtr odżelaziajšcy

Rodzaj płukania			powietrze-woda					woda
Czas płukania [min]	0,5^š0.09	1^š0.1	2^š0.15	3^š0.2	4^š0.25	6^š0.37	9^š0.55	9^š0.55	12^š0.72	15^š0.9	30^š1.8
Mętnoœć [mg/dm^3]	2000 ^š363	2800 ^š508	3600 ^š679	3240 ^š631	1520 ^š302	1360 ^š270	1280 ^š260	1100 ^š208	800^š115	600^š71	200^š20

Filtr odmanganiajšcy

Rodzaj płukania			powietrze-woda
Czas płukania [min]	0,5^š0.09	1^š0.1	2^š0.15	3^š0.2	4^š0.25	6^š0.37	9^š0.55
Mętnoœć [mg/dm^3]	150^š15	140^š15	125^š15	50^š5	30^š3	20^š2	15^š1^.5

Załšcznik 3

Wyniki badania kinetyki opadania zawiesin.

SUW w Wišzownej

Filtr UF-84

Czas	Iloœć	Rodzaj	Iloœć nagromadzonych osadów w [cm^3/dm^3]
płukania	wody	płukania	Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem š1 [min]
[min]	[dm^3]		5	10	20	30	45	60	120	180	240	1500
0,5	1079^š74		0	0	0	0	0	0	0	0	1^š0,05	1^š0,05
1	2157^š148		0	0	9^š0,5	20^š1	23^š1	23^š1	22^š1	19^š1	15^š1	14^š1
2	4314^š297		2^š0,1	10^š0,5	50^š1	60^š1	58^š1	54^š1	45^š1	40^š1	39^š1	37^š1
3	6471^š445		0	0	0	0	0	0	0	1^š0,05	2,5^š0,5	2,3^š0,5
4	8629^š593	wsteczne	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
6	12943^š890		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
7	15100^š1335		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
7	15100^š1335	Kondy-	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
12	21700^š4159	cjonujšce	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Filtr UB-84
Czas	Iloœć	Rodzaj	Iloœć nagromadzonych osadów w [cm^3/dm^3]
płukania	wody	płukania	Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem š1 [min]
[min]	[dm^3]		5	10	20	30	45	60	120	180	240	1500
0,5	663^š40		0	0	0	50^š1	301^š5	25^š1	24^š1	24^š1	22^š1	20^š1
1	1325^š81		0	0	0	200^š5	150^š5	140^š5	130^š5	130^š5	130^š5	128^š5
2	2651^š161		0	0	0	60^š1	45^š1	43^š1	40^š1	37^š1	36^š1	35^š1
3	3976^š242		0	0	0	0	0	0	3^š0,5	8^š0,5	8^š0,5	7^š0,5
4	5302^š322	wsteczne	0	0	0	0	0	0	0	1^š0,05	2^š0,1	2^š0,1
6	7952^š483		0	0	0	0	0	0	0	0	1^š0,1	1^š0,1
7	9278^š564		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
9	11928^š725		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
13	17230^š1048		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
13	17230^š1048	Kondy-	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
18	20630^š1254	cjonujšce	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

Załšcznik 3 c.d.

SUW w Zielonce

Pierwszy filtr w sekcji

Czas	Iloœć	Rodzaj	Iloœć nagromadzonych osadów w [cm^3/dm^3]
płukania	wody	płukania	Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem š1 [min]
[min]	[dm^3]		5	10	20	30	45	60	120	180	240	1500
0,5	511^š31		0	0	0	350^š5	250^š5	200^š5	148^š5	127^š5	118^š5	70^š1
1	1022^š63		0	0	0	750^š5	700^š5	600^š5	400^š5	345^š5	310^š5	195^š5
1,5	1532^š94		0	0	0	200^š5	160^š5	150^š5	120^š5	100^š1	90^š1	58^š1
2	2043^š126		0	0	0	0	0	0,3^š0,05	15^š1	15^š1	13,5^š1	9,5^š1
2,5	2554^š157	wsteczne	0	0	0	0	0	0	3,7^š1	5^š1	5^š1	4^š1
3	3065^š189		0	0	0	0	0	0	0,45^š0,05	3,7^š0,5	4,5^š0,5	3,5^š0,5
4	4087^š252		0	0	0	0	0	0	0	0,2^š0,05	2,5^š1	2,5^š0,5
5	5108^š315		0	0	0	0	0	0	0	0	0,8^š0,05	0,5^š0,05
7	7152^š440		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,2^š0.05
			Drugi filtr w sekcji
Czas	Ilość	Rodzaj	Iloœć nagromadzonych osadów w [cm^3/dm^3]
płukania	wody	płukania	Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem š1 [min]
[min]	[dm^3]		5	10	20	30	45	60	120	180	240	1500
0,5	493^š30		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	986^š60		0	0	0	80^š1	80^š1	67^š1	61^š1	56^š1	51^š1	32^š1
1,5	1479^š90		0	0	0	0	60^š1	60^š1	50^š1	46^š1	43^š1	27^š1
2	1971^š120		0	0	0	0	45^š1	50^š1	44^š1	39^š1	36^š1	23^š1
2,5	2464^š150	wsteczne	0	0	0	0	40^š1	48^š1	42^š1	38^š1	35^š1	21^š1
3	2957^š180		0	0	0	0	30^š1	29^š1	27^š1	24^š1	23^š1	16^š1
4	3943^š240		0	0	0	0	10^š0,5	24^š1	25^š1	22^š1	21^š1	14^š1
5	4929^š300		0	0	0	0	1^š0,05	4^š0,5	6^š0,5	6^š0,5	5^š0,5	5^š0,5
7	6900^š420		0	0	0	0	0	0,5^š0,05	1^š0,05	1^š0,05	1^š0,05	1^š0,05
7	6900^š420	Kondy-	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
13	10300^š627	cjonujšce	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

Załšcznik 3 c.d.

NBSW SGGW w Warszawie

SEKCJA NR 1

Filtr odżelaziajšcy

Czas

Iloœć

Rodzaj

Iloœć nagromadzonych osadów w [cm^3/dm^3]

płukania

wody

płukania

Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem š1 [min]

[min]

[dm^3]

5

10

20

30

45

60

120

180

240

1500

0,5

1222^š74

0,38^š0,05

0,79^š0,05

1,35^š0,1

1,7^š0,1

2,2^š0,5

2,2^š0,5

2,5^š0,5

2,6^š0,5

2,6^š0,5

2,5^š0,5

1

2444^š148

powietrze

0,48^š0,05

1,5^š0,5

4^š0,5

5,2^š0,5

5,3^š0,5

5,3^š0,5

5^š0,5

5^š0,5

4,8^š0,5

4,8^š0,5

2

4889^š297

+ woda

0,28^š0,05

0,6^š0,05

2,2^š0,5

3,5^š0,5

4,3^š0,5

4,4^š0,5

4,4^š0,5

4,5^š0,5

4,5^š0,5

4,4^š0,5

3

7333^š445

0,5^š0,05

0,93^š0,05

1,95^š0,1

2,8^š0,5

3,4^š0,5

3,5^š0,5

3,8^š0,5

4,2^š0,5

4,2^š0,5

4,2^š0,5

4

9778^š593

0,3^š0,05

0,35^š0,05

0,62^š0,05

1,05^š0,1

1,8^š0,1

2,3^š0,5

3,1^š0,5

3,2^š0,5

3,2^š0,5

3,2^š0,5

6

14667^š890

0,4^š0,05

0,8^š0,05

1,9^š0,1

2,1^š0,5

2,3^š0,5

2,3^š0,5

2,5^š0,5

2,7^š0,5

2,7^š0,5

2,6^š0,5

9

22000^š1335

0,01^š0,05

0,01^š0,05

0,01^š0,05

0,01^š0,05

0,02^š0,05

0,02^š0,05

0,03^š0,05

0,04^š0,05

0,05^š0,05

0,1^š0,05

9

22000^š1335

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

12

29050^š1751

woda

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

15

36100^š2176

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

29

69000^š4159

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

SEKCJA NR 2

Filtr odżelaziajšcy

Czas

Iloœć

Rodzaj

Iloœć nagromadzonych osadów w [cm^3/dm^3]

płukania

wody

płukania

Czas kolejnych odczytów w leju Imhoffa obarczony błędem š1 [min]

[min]

[dm^3]

5

10

20

30

45

60

120

180

240

1500

0,5

1222^š74

1,4^š0,1

7^š0,5

15^š^1

16^š1

16,2^š1

15,9^š1

14,2^š1

13,5^š1

12^š1

11^š1

1

2444^š148

powietrze

1,6^š0,1

8^š0,5

16^š1

17^š1

17,9^š1

17,2^š1

15^š1

14^š1

12,5^š1

11,2^š1

2

4889^š297

+ woda

1,5^š0,1

9^š0,5

19^š1

20^š1

19,8^š1

19^š1

17^š1

15,2^š1

14^š1

12,5^š1

3

7333^š445

0,7^š0,05

3,5^š0,5

15^š1

16^š1

16,5^š1

16^š1

14^š1

13^š1

11,7^š1

10,3^š1

4

9778^š593

0,4^š0,05

0,75^š0,05

8^š0,5

11^š1

11,3^š1

11^š1

10^š0,5

9,6^š0,5

8,6^š0,5

8^š0,5

6

14667^š890

0,15^š0,05

0,25^š0,05

0,7^š0,05

3,5^š0,5

4,2^š0,5

4,2^š0,5

4,6^š0,5

4,9^š0,5

4,7^š0,5

4,7^š0,5

9

22000^š1335

0,27^š0,05

0,7^š0,05

2,1^š0,5

3,7^š0,5

4^š0,5

4,3^š0,5

4^š0,5

4^š0,5

3,8^š0,5

3,8^š0,5

9

22000^š1335

0,02^š0,05

0,1^š0,05

0,25^š0,05

0,84^š0,05

1,45^š0,1

1,8^š0,1

2,1^š0,5

2,2^š0,5

2,3^š0,5

2,3^š0,5

12

29050^š1751

woda

0,12^š0,05

0,25^š0,05

0,28^š0,05

0,5^š0,05

1^š0,05

1,4^š0,1

1,9^š0,1

2^š0,1

2,1^š0,5

2^š0,1

15

36100^š2176

0,1^š0,05

0,15^š0,05

0,18^š0,05

0,28^š0,05

0,45^š0,05

0,78^š0,05

1,2^š0,1

1,3^š0,1

1,45^š0,1

1,41^š0,1

29

69000^š4159

0,1^š0,05

0,1^š0,05

0,1^š0,05

0,1^š0,05

0,1^š0,05

0,1^š0,^05

0,1^š0,05

0,1^š0,05

0,1^š0,05

0,1^š0,05

Załšcznik 4

Zestawienie wyników badań zmiennoœci stężenia żelaza w czasie płukania.

NBSW w Warszawie

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

Filtr odżelaziajšcy

		SEKCJA NR1		SEKCJA NR2
Nr próbki	Czas płukania	Stężenie Fe^+2	Stężenie Fe^+3	Stężenie Fe^+2	Stężenie Fe^+3
	[min]	[mg Fe/dm^3]		[mg Fe/dm^3]
1	0,5^š0,09	6,67^š1.05	135,49^š30.7	9,36^š2.12	188,33^š48.61
2	1^š0,1	13,04^š2.14	131,21^š30.5	10,16^š2.12	179,06^š47.23
3	2^š0,15	16,28^š2.15	110,74^š29.5	10,22^š2.12	226,87^š52.32
4	3^š0,2	16,26^š2.15	83,47^š18.36	10,56^š2.12	203,59^š50.27
5	4^š0,25	6,33^š1.05	84,22^š18.39	10,95^š2.13	179,04^š47.22
6	6^š0,37	16,30^š2.15	42,35^š8.4	11,65^š2.13	188,66^š48.65
7	9^š0,55	8,00^š1.31	21,86^š6.34	10^š2.12	189,6^š48.72
8	9^š0,55	7,20^š1.48	14,45^š3.05	9,77^š2.12	72,01^š11.32
9	12^š0,72	6,95^š1.06	12,3^š2.34	8,4^š2.1	63,9^š11.19
10	15^š0,9	5,99^š1.05	10,07^š1.93	8^š2.1	50,09^š11.01
11	29^š1,74	2,68^š0.5	5,3^š0.83	7,7^š2.1	13,38^š3.62

Filtr odmanganiajšcy

SEKCJA NR1

SEKCJA NR2

Nr próbki

Czas płukania

Stężenie Fe^+2

Stężenie Fe^+3

Stężenie Fe^+2

Stężenie Fe^+3

[min]

[mg Fe/dm^3]

[mg Fe/dm^3]

1

0,5^š0,09

0,74^š0,21

0,95^š0,26

2,0^š0,5

3,75^š0,5

2

1^š0,1

0,85^š0,24

1,06^š0,30

2,70^š0,51

3,69^š0,5

3

2^š0,15

1,01^š0^,3

1,27^š0,35

2,15^š0,5

4,71^š0,52

4

3^š0,2

0,79^š0,22

1,02^š0,3

1,42^š0,48

2,67^š0,5

5

4^š0,25

0,63^š0,2

0,84^š0,24

0,39^š0,17

1,38^š0,42

6

6^š0,37

0,63^š0,2

0,63^š0,2

0,97^š0,27

2,0^š0,48

7

9^š0,55

0,34^š0,5

0,34^š0,15

0,87^š0,23

1,4^š0,42

Załšcznik 5

Wyniki badań iloœci zawiesin ogólnych w popłuczynach w funkcji czasu sedymentacji

Stacja Wodocišgowa

Filtr z płukania którego pobrano próbki

Czas sedymentacji obaeczony błędem 0,1 [h]

0

1

2

3

4

5

6

9

12

Wišzowna

UF-84

755^š110

560^š92

465^š76

423^š68

390^š62

378^š61

362^š58

342^š57

321^š51

UB-84

792^š114

575^š86

462^š76

420^š68

375^š61

332^š55

304^š48

255^š43

216^š36

Zielonka

z wszystkich filtrów w sekcji

787^š113

590^š90

426^š70

378^š61

325^š54

295^š47

265^š41

245^š42

204^š34

NBSW SGGW

odżelaziacz

708^š108

562^š92

486^š74

443^š68

391^š61

345^š55

295^š47

230^š40

170^š32

odmanganiacz

588^š89

490^š78

432^š71

390^š63

350^š57

316^š50

275^š44

220^š38

165^š27

Załšcznik 6

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

Nr próby	Czas pobierania próby	Wilgotnoœć powietrza	Uwodnienie
		NBSW w Warszawie	SUW w Wišzownej	SUW w Zielonce
[%]	[%]	[%]
1	0,0	46	95^š3	98,1^š2.7	98,5^š3.3
2	1,0	46	93,6^š2.2	98,1^š3.4	98,2^š3.3
3	2,0	46	91,7^š2.4	97,3^š^2.9	97,5^š2.1
4	3,0	46	84,0^š2.3	97,1^š3.8	97,1^š2.6
5	4,0	46	83,0^š2.2	96,5^š4.2	96,7^š2
6	96,0	40	70,0^š1.5	88,3^š2.6	89,1^š1.8
7	121,0	43	67,0^š1.2	87,3^š2	86,2^š2.2
8	173,0	30	61,2^š0.8	85,6^š2.2	78,6^š1.6
9	296,0	54	24,2^š0.2	60,0^š2	58,2^š1.7
10	369,0	63	11,0^š0.2	40,2^š1.3	36,3^š1.1

PIŚMIENNICTWO

 1. ABRAMOW N.N.: Wodosnabżenije. Strojizdat, Moskwa 1972.

 2. BN-70/6200-01: Filtr poœpieszny zamknięty.

 3. BN-73/6212-14: Wodocišgi. Stacje filtrów poœpiesznych otwartych; Wymagania.

 4. BURACZEWSKI G.: Technologiczne problemy modelowania poziomego osadnika

retencyjnego dla wód przemysłowych z płukania filtrów poœpiesznych. GWiTS, Nr10,1969.  5. CIBOROWSKI J.: Inżynieria procesowa. Wyd.2. WNT, Warszawa 1973.

 6. DZ. U. NR 41: Rozporzšdzenie Rady Ministrów z dnia 29.11.1975 r. w sprawie klasyfikacji wód, warunków, jakim powinny odpowiadać œcieki oraz kary pieniężne za naruszanie tych warunków.

 7. DZ. U. NR 116, POZ. 503: Rozporzšdzenie Ministra Ochrony Œrodowiska, Zasobów Naturalnych i Leœnictwa z 5 listopada 1991 r. w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków, jakim powinny odpowiadać œcieki wprowadzane do wód lub do ziemi.

 8. FELLAUER A.: Eksploatacja, konserwacja i remonty planowo-zapobiegawcze wodocišgów wiejskich; Zbiór instrukcji; Filtry. NOT SITWM, Warszawa 1981.

 9. GRABARCZYK CZ., CIESIELSKI J.: O matematycznych podstawach metody Freemana graficznego rozwišzywania układów hydraulicznych. GWiTS, Nr 1, 1978.

10. GRABARCZYK CZ., SZYMACZEK E.: Algorytmy hydraulicznego obliczania przewodów. GWiTS, Nr 3, 1974.

11. GRABARCZYK CZ., SZYMACZEK E.: Podstawowe typy zadań hydraulicznego obliczania przewodów. GWiTS, Nr 2, 1974.

12. GRABARCZYK CZ., SZYMACZEK E.: Wyznaczanie wartoœci współczynnika liniowego oporu hydraulicznego dla przejœciowej strefy burzliwego przepływu w rurach chropowatych. GWiTS, Tom XLVIII, 1997, Nr 2, str.34-38.

13. HANSEL H.: Podstawy rachunku błędów. WNT, Warszawa 1968.

14. HEIDRICH Z.: Urzšdzenia do uzdatniania wody;Zasady projektowania i przykłady obliczeń. Warszawa 1987,Arkady,s.147.

15. HEIDRICH Z.,OSUCH-PAJDZIŃSKA E., ROMAN M., TABERNACKI J.: Przykłady obliczeń z wodocišgów i kanalizacji. WSiP, Warszawa 1983.

16. JAROSZYŃSKI T.,JESZKA P.,POZNAŃSKA K.: Charakterystyka osadu z odżelaziania wody. GWiTS, Nr5, 1988.

17. JAROSZYŃSKI T.,JESZKA P.,POZNAŃSKA K.: Mechaniczne odwodnienie osadu z odżelaziania wody. GWiTS, Nr10, 1988.

18. JUSTATOWA J., WIKTOROWSKI S.: Technologia wody i œcieków. PWN, Warszawa-ŁódŸ 1980.

19. KOŁODZIEJCZYK L., RUBIK M., MAŃKOWSKA S.: Pomiary w inżynierii sanitarnej. ARKADY. Warszawa 1974.

20. KOWAL A.L.: Technologia wody. Arkady. Warszawa 1977.

21. KURGAJEW E.F.: Oœwietliteli wody. Strojizdat, Moskwa 1972.

22. OLSZEWSKI W.: Materiały do projektowania osadników wielostrumieniowych i modernizacji istniejšcych osadników konwencjonalnych.Podstawy gospodarki wodno-œciekowej w miastach i osiedlach;Zeszyt 4,Zaopatrzenie w wodę. Warszawa 1990, Wyd.I.O.Œ.,s.25-70.

23. OLSZEWSKI W.: Osadniki wielostrumieniowe. Nowa technika w inżynierii sanitarnej. Nr 5, Wodocišgi i kanalizacje. Warszawa 1975, Arkady s.95-134.

24. PN-65/M-53950. Pomiar strumienia przepływów za pomocš zwężek.

25. PN-86/M-34141/01: Instalacje do oczyszczania i utylizacji œcieków z instalacji do uzdatniania wody.

26. PN-86/M-34141/02: Instalacje do oczyszczania i utylizacji œcieków z instalacji do uzdatniania wody. Instalacji do oczyszczania ścieków z zawiesin.

27. PN-86/M-34141/03: Instalacje do oczyszczania i utylizacji ścieków z instalacji do uzdatniania wody. Instalacja do naturalizacji ścieków.

28. PN-86/M-34141/05: Instalacje do oczyszczania i utylizacji ścieków z instalacji do uzdatniania wody. Instalacja do obróbki osadów.

29. PN-76/M-34034: Rurocišgi; Zasady obliczania strat ciśnienia.

30. SAWICKI W.: Wodocišgi i kanalizacje. PWRiL, Warszawa 1982.

31. SUCHNICKA M., APOLINARSKI M.: Badania modelowe nad oczyszczaniem wód po płukaniu odżelaziaczy. GWiTS, Nr2, 1978.

32. TYMIŃSKI B.: Dokumentacja jednostkowa kanalizacji wód popłucznych SGGW-AR w Warszawie. 1988 r.

---