POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA ĆWICZENIA PROJEKTOWE Techniki i technologie oczyszczania miast Magda Dylewska Zuzanna Sabatowska Justyna Zarzeczna Warszawa 2015 r.

1. Opis rejonu obsługi

Położenie

Miasto na prawach powiatu w południowo-wschodniej Polsce, stolica województwa lubelskiego. Jest największym polskim miastem po wschodniej stronie Wisły i drugim co do wielkości w Małopolsce, a dziewiąty w kraju pod względem liczby ludności (343 598 mieszkańców) oraz 15. pod względem powierzchni (147 km²). Centralne miasto aglomeracji lubelskiej.

Przez Lublin przebiegają trzy ważne drogi krajowe i międzynarodowe:

• S12, E373 z Piotrkowa Trybunalskiego do Chełma i granicy z Ukrainą w Dorohusku,

• S17, E372 z Warszawy do Zamościa i granicy z Ukrainą w Hrebennem i do Kijowa,

• S19 z Białegostoku do Rzeszowa.

W mieście zaczynają się drogi:

• droga krajowa nr 82 do Włodawy,

• droga wojewódzka nr 809 do Przytoczna,

• droga wojewódzka nr 822 do Świdnika,

• droga wojewódzka nr 830 do Nałęczowa,

• droga wojewódzka nr 835 do Biłgoraja i Przeworska.

rys.1 Lokalizacja miasta Lublin

Lublin to największe miasto w Polsce na wschód od Wisły, położone na północnym skraju Wyżyny Lubelskiej, nad rzeką Bystrzycą, na wysokościach 163-238 m n.p.m.[potrzebne źródło] Miasto leży na środkowym wschodzie Polski, a dolina Bystrzycy dzieli miasto na dwie odmienne krajobrazowo części

• lewobrzeżną, stanowiącą część Płaskowyżu Nałęczowskiego z urozmaiconą rzeźbą terenu, głębokimi dolinami i starymi wąwozami lessowymi,

• prawobrzeżną, stanowiącą część Płaskowyżu Świdnickiego i Wyniosłości Giełczewskiej, z rzeźbą bardziej płaską i mniej urozmaiconą

Warunki klimatyczne

Dane urbanistyczne

Pod względem liczby ludności Lublin jest dziewiątym w kolejności z największych miast w Polsce. Mieszka tu 348 567 mieszkańców. Gęstość zaludnienia wynosi zaś 86 os/km². Lublin jest najludniejszą gminą, gminą o największej gęstości zaludnienia oraz największą terytorialnie gminą miejską województwa lubelskiego.

2. Założenia projektowe

Rysunek 1 Mapa dróg – Lublin

	STREFA I	STREFA II
Łączna długośc dróg [km]	28	246

M.in. Wybrane dane z regulaminu utrzymania czystości i porządku, standardy oczyszczania, częstotliwości oczyszczania, szerokości ulic itp.

3. Oczyszczanie letnie

3.1. Oczyszczanie mechaniczne

Dla oczyszczania letenigo okręślono następujące standardy:

Tabela 1 Standardy dla stref - oczyszczanie letnie

	STREFA I	STREFA II
ZMYWANIE	Codziennie	Raz w tygodniu
ZAMIATANIE	Codziennie	Raz w tygodniu
POLEWANIE	Raz w tygodniu	Brak

L_pol < L_zm = L_zam

3.1.1. Zmywanie

Do zmywania wykorzystano samochód zmywarko-polewarka PZH firmy WUKO. Samochód ten służy do zmywania, polewania lub zraszania nawierzchni placów, dróg i ulic. Może być także wykorzystany do przewożenia wody gospodarczej do celów gaśniczych.

W skład urządzenia wchodzi:

• zbiornik w kształcie spłaszczonego walca, ustawiony elastycznie na dodatkowej ramie podwozia z włazem kontrolnym i króćcem do nalewania wody,

• pompa wyporowa o wydajności od 900 l/min do 1200l/min, napędzana hydraulicznie,

• węże ssące Ø=110 mm o długości 3m - 2 sztuki,

Z przodu polewaczka wyposażona jest w listwę zmywającą i zmywaki mocowane do płyty czołowej.

Polewaczko - zmywarka posiada możliwość napełniania zbiornika przez tą samą pompę z dowolnego zbiornika naturalnego oraz przez złącze strażackie. Urządzenie jest proste w obsłudze i może je obsługiwać jedna osoba.

Pojazd może być wyposażony w:

• pompę wyporową lub autopompę,

• polewaki,

• listwę zraszającą,

• przyłącza do hydrantu,

• przyłącza dla prądownic,

• przewód ssawny do ssania wody z zbiorników, jezior lub rzek.

Nadbudowa wymienna - przystosowana do szybkiego demontażu z podwozia.

Parametry techniczne:

• 2-osiowe (DMC 10-18 t),

• rozstaw osi ~ 3900 mm,

• ładowność maksymalna: 6000-10000kg,

• objętość zbiornika 10 m3

• V₀ - prędkość transportowa 35 000 m/h


• V_r - prędkość robocza 15 000 m/h

• 
t_n - czas napełnienia zbiornika 0,25 h

Samochód polewaczka typu PZH

Do obliczeń wykorzytsano wzory:

$$\mathbf{N}_{\mathbf{\text{zmyw}}}\mathbf{= \alpha}\mathbf{*}\frac{\mathbf{2}\mathbf{*}\mathbf{L}_{\mathbf{\text{zm}}}}{\mathbf{W}_{\mathbf{d}}\mathbf{*\eta}}$$

α - współczynnik rezerwy (1,15-1,25) =1,2

L_zm – długość zmywanych tras [m lub km]

η - współczynnik sprawności technicznej pojazdów =0,8

W_d – dobowa wydajność zmywarki [m lub km]

$$\mathbf{W}_{\mathbf{d}}\mathbf{=}\mathbf{z*}\frac{\mathbf{q}}{\mathbf{w}\mathbf{*}\mathbf{a}}$$

q – pojemność zbiornika [m³] =10m³

a – szerokość zmywania (2-7 m) =5m

w - wydatek wody przy zmywaniu (0,8 – 1,8 l/m² m³/m²) w=0,001 m³/m²

W_d=z*l_r

l_r – [km; m] długość trasy oczyszczana z jednego zbiornika

z – wymagana liczba kursów

$$\mathbf{l}_{\mathbf{r}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{q}}{\mathbf{w}\mathbf{*}\mathbf{a}}$$

T - czas pracy zmywarki w ciągu dnia roboczego, T = 8h


l_d - długość́ drogi dojazdu z garażu do miejsca poboru wody (punkt poboru wody na terenie bazy) ld = 0 m

l₀ - długość́ drogi dojazdu z miejsca poboru wody do trasy zmywania i z trasy zmywania do miejsca poboru wody, l0 = 7 000 m

l_p - długość́ powrotu z trasy zmywania do garażu, lp= 7 000 m


l_r - jazda robocza po odcinku oczyszczonym ulicy (długość drogi polanej z jednego zbiornika)

V₀ - prędkość transportowa, V0 = 35 000 m/h


V_r - prędkość robocza, Vr = 7 000 m/h


t_n - czas napełnienia zbiornika, tn= 0,25 h

$z = \frac{8*35000*7000 - 0*7000 + 7000*7000 - 7000*7000}{2*7000*7000 + 2000*35000 + 0,25*35000*7000} =$8,5 =9 kursów

Długość trasy oczyszczana z jednego zbiornika
$$l_{r} = \frac{q}{w*a}$$
Dobowa wydajność zmywarki
Wd = z * lr
Liczba zmywarek dla strefy
Strefa I
$$N_{\text{zmyw}I} = \alpha*\frac{2*L_{\text{zm}}}{W_{d}*\eta}$$
$$N_{\text{zmyw}I} = 1,2*\frac{2*28}{18*0,8} = 4,7 \approx 5$$

W wyniku przeprowadzonych obliczeń, sprawdzono niezbędną ilość sprzętu potrzebną do spełnienia warunków określonych w standardzie. Zgodnie z tym dla strefy I, którą stanowią drogi główne ruchu przyśpieszonego (GP) i drogi główne (G), należy przewidzieć 4 zmywarki, natomiast dla strefy II, w standardzie której będą zmywane drogi zbiorcze i lokalne, należy zapewnić 34 zmywarki.

3.1.2. Zamiatanie

Do zamiatania zostaną wykorzystane samochody zamiatarki typu ZM-260. Zamiatarka przeznaczona jest do zbierania zanieczyszczeń z ulic, placów i dróg o utwardzonej nawierzchni oraz ich wywozu na wysypisko. Posiada system recyrkulacji powietrza transportującego zmiotki. Dla uniknięcia pylenia zamiatana powierzchnia zraszana jest wodą wypływającą z dysz, znajdujących się w rejonie szczotek talerzowych, szczotki walcowej i w ssawie. Zastosowanie nowoczesnej hydrauliki sprawia, że zamiatarka pracuje cicho i bezawaryjnie. W wersji standardowej wyposażona jest w szczotkę walcową i szczotkę talerzową z prawej strony. Szczotka talerzowa posiada regulację pochylenia oraz docisku do podłoża i do krawężnika. Zamiennie, w miejsce szczotki talerzowej, może być montowany frez do usuwania twardych zanieczyszczeń pozimowych. Na wyposażeniu znajduje się także pistolet wodny do mycia, z możliwością użycia detergentów. Nadbudowa przystosowana jest do szybkiego demontażu i zamontowania w jej miejsce piaskarko-solarki, na okres zimowy.

Zamiatarka może być wyposażona w następujące urządzenia dodatkowe:

• ssawę do zanieczyszczeń lekkich,

• wychylną szczotkę przednią do zamiatania części przykrawężnikowych chodników, zamienną na frez do usuwania zanieczyszczeń pozimowych,

• zespół TV,

• zespół szczotki talerzowej lewej,

• podpory do nadbudowy wymiennej.

Charakterystyka techniczna:

• dopuszczalna masa całkowita: od 14000kg do 18000kg,

• pojemność zbiornika: 9000 dm³

• pojemność zbiornika na wodę: 1100dm³ ÷ 2000dm³ w zależności od rodzaju podwozia,

• szerokość zamiatania: od 2600 mm (przy wydajności 14.500 m²/h) do 3500 mm (przy wydajności 19.600 m²/h).

Pojazdy wyposażone są w instalację ze złączem do podłączenia elektronicznego urządzenia monitorowania i zapisu pracy samochodu, współpracującego z GPS, rejestrującego m.in. następujące dane: trasy przejazdów (z dokładnością do 4m), prędkości, spalanie (poprzez czujnik poziomu paliwa w baku), czasy i miejsca postojów, identyfikację kierowców przypisanych do poszczególnych pojazdów.

Dodatkowo dla nadbudowy ZM monitorowane mogą być takie czynności jak: włączenie/wyłączenie przystawki odbioru mocy, opuszczenie szczotki talerzowej prawej/frezu, opuszczenie szczotki walcowej, opuszczenie szczotki talerzowej lewej/frezu, obroty aktualnie opuszczonej szczotki, opuszczenie szczotki do bezpieczników.

Samochód zamiatarka uliczna typu ZM-260

$$\mathbf{N}_{\mathbf{z}\mathbf{\text{am}}}\mathbf{= \alpha}\mathbf{*}\frac{\mathbf{2}\mathbf{*}\mathbf{L}_{\mathbf{\text{zam}}}}{\mathbf{W}_{\mathbf{d}}\mathbf{*\eta}}$$

α - współczynnik rezerwy (1,15-1,25)

L_zam – długość zmywanych tras [m lub km] = długość zamiatanych tras

η - współczynnik sprawności technicznej pojazdów (0,8)

W_d – dobowa wydajność zamiatarki [m lub km]

$$\mathbf{W}_{\mathbf{d}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{w}\mathbf{*}\mathbf{T}}{\mathbf{b}}$$

w – wydajność pracy zamiatarki [m²/h] (parametr techniczny) =19600 m²/h

T – czas pracy zamiatarkiw ciągu dnia roboczego (np. 8h, 6h) =8h

b – szerokość zamiatania (1 – 3 m) (parametr techniczny ) =3m

Dobowa wydajność zmywarki
$$\mathbf{W}_{\mathbf{d}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{w}\mathbf{*}\mathbf{T}}{\mathbf{b}}$$
Liczba zamiatarek dla strefy
Strefa I
$$N_{\text{zam}I} = \alpha*\frac{2*L_{\text{zm}}}{W_{d}*\eta}$$
$$N_{\text{zam}I} = 1,2*\frac{2*28}{52*0,8} = 1,6 \approx 2$$

W wyniku przeprowadzonych obliczeń, sprawdzono niezbędną ilość sprzętu potrzebną do spełnienia warunków określonych w standardzie. Zgodnie z tym dla strefy I, którą stanowią drogi główne ruchu przyśpieszonego (GP) i drogi główne (G), należy przewidzieć 2 zamiatarki, natomiast dla strefy II, w standardzie której będą zmywane drogi zbiorcze i lokalne, należy zapewnić 34 zamiatarki.

3.1.3. Polewanie

Do polewania wykorzystano samochód zmywarko-polewarka PZH firmy WUKO. Parametry techniczne jak przy zmywaniu.

Według ustalonego standardu, polewane będą jedynie ulice w strefie I.

$$\mathbf{N}_{\mathbf{\text{pol}}}\mathbf{= \alpha}\mathbf{*}\frac{\mathbf{L}_{\mathbf{\text{pol}}}}{\mathbf{W}_{\mathbf{d}}\mathbf{*\eta}}$$

α - współczynnik rezerwy (1,15-1,25) =1,2

L_pol – długość polewanych tras [m lub km]

η - współczynnik sprawności technicznej pojazdów (0,8)

W_d – dobowa wydajność polewarki [m lub km]

$$W_{d} = z*\frac{q}{w*a}$$

Parametry techniczne polewarki

q – pojemność zbiornika [m³] =10m³

a – szerokość polewania (2-7 m) =15m

w - wydatek wody przy polewaniu (0,8 – 1,8 l/m² m³/m²) w=0,0008 m³/m²

W_d = z * l_r

l_r – [km; m] długość trasy oczyszczana z jednego zbironika

a_polewania > a_zmywania

w_polewania < w_zmywania

T - czas pracy polewarki w ciągu dnia roboczego, T = 8h


l_d - długość́ drogi dojazdu z garażu do miejsca poboru wody (punkt poboru wody na terenie bazy) ld = 0 m

l₀ - długość́ drogi dojazdu z miejsca poboru wody do trasy polewania i z trasy polewania do miejsca poboru wody, l0 = 7 000 m

l_p - długość́ powrotu z trasy polewania do garażu, lp= 7 000 m


l_r - jazda robocza po odcinku oczyszczonym ulicy (długość drogi polanej z jednego zbiornika)

V₀ - prędkość transportowa, V₀ = 35 000 m/h


V_r - prędkość robocza, V_r = 15 000 m/h


t_n - czas napełnienia zbiornika, tn= 0,25 h

$z = \frac{8*35000*15000 - 0*15000 + 7000*15000 - 7000*15000}{2*7000*15000 + 2000*35000 + 0,25*35000*15000} =$10,9 =11 kursów

Długość trasy oczyszczana z jednego zbiornika
$$l_{r} = \frac{q}{w*a}$$
Dobowa wydajność polewarki
Wd = z * lr
Liczba polewarek dla strefy
Strefa I
$$N_{\text{zmyw}I} = \frac{1}{5}*\alpha*\frac{2*L_{\text{zm}}}{W_{d}*\eta}$$
$$N_{\text{zmyw}I} = \frac{1}{5}*1,2*\frac{2*28}{7,5*0,8} = 2,2 \approx 3$$

Przy określonym standardzie polewania dla strefy I, należy przewidzieć 3 maszyny do wykonywania tej czynności raz w tygodniu.

3.2. Oczyszczanie ręczne

Oczyszczanie ręczne zaplanowane zostało w miejscach, do których pojazdy oczyszczające nie mają dostępu lub jest on utrudniony. Oczyszczaniu ręcznemu podlegają̨ również̇ większe utwardzane place, przystanki autobusowe, parkingi, schody i kładki dla pieszych oraz chodniki.

W okresie wiosenno – letnio – jesiennym oczyszczanie ręczne obejmuje:

• mechaniczne i ręczne zamiatanie jezdni, placów, skwerów, chodników;


• usuwanie nagromadzonego piachu i innych zanieczyszczeń́;

• prace porządkowo – czystościowe po i w trakcie imprez i zgromadzeń́ publicznych;

$$\mathbf{n}\mathbf{=}\frac{\mathbf{F}}{\mathbf{W}_{\mathbf{d}}}$$

n – wymagana liczba pracowników do oczyszczania ręcznego

F – powierzchnia do ręcznego oczyszczenia [m²]

F = L_r * D + F_r

D – szerokość [m] =2m

L_r – długość tras przy której znajdują się oczyszczane chodniki

L_r=70%*L=0,7*(28+246)= 191,8 km

F_r – powierzchnia placów, parków itd. =394 000 m²

W_d – dobowa wydajność oczyszczania [m²] latem = 6000m²

F=191800*2+394 000=777 600 m²

n=777 600 /6000= 129,6=127 pracowników

Do oczyszczania letniego chodników, placów, parków niezbędne jest zatrudnienie 127 pracowników.

4. Oczyszczanie zimowe

1. Odśnieżanie

2. Wywóz usuniętego śniegu

3. Przeciwdziałanie i usuwanie śliskości zimowej

4. Oczyszczanie ręczne

5. Kosze uliczne

Liczba koszy ulicznych:

$$n = \frac{2L}{\mu}$$

$$n = \frac{2*28}{60} = 933,3 \approx 934\ kosze$$

strefa druga :

$$n = \frac{2*246}{80} = 6150\ koszy$$

L= długość drogi [m]

μ = odległosć miedzy koszami [m]

μ 1= 50 ÷ 80 m

μ 2= 80 ÷ 150 m

Liczba koszy dla całego miasta:

N_c= n + u.p + r

r= 0,1*n

r=0,1*7084=709

u.p= 0,2*7084=1416,7≈1418

N_c= (934+6150) + 709 + 1418= 9211 koszy

u.p - zaopatrzenie punktowe

r- współczynnik rezerwowy

6. System gospodarki nieczystościami ciekłymi

Ilość wytwarzanych nieczystości ciekłych

Objętość odpadów płynnych:

V_c=M_b,k*W_c [m³/rok]

W_c=15÷18 m³/rok

V_c=15* 343 598= 5153970 [m³/rok]

Mb,k = wskaźnik nagromadzenia odpadów płynnych [m³/Nm]

W_c= liczba mieszkańców

Samochody asenizacyjne

Pojazd ciężarowy służący do wywozu nieczystości ciekłych (fekaliów, ścieków) bezpośrednio z szamb bezodpływowych do punktów zlewnych.

Pojazdy te budowane są na bazie podwozia samochodu ciężarowego, przyczepy lub naczepy

Pojazd przeznaczony jest do:

• udrażniania oraz oczyszczania kanałów ściekowych o średnicy od 50 do 800 mm,

• odsysania zanieczyszczeń i osadów w trakcie czyszczenia kanałów,

• wypompowywania płynnych nieczystości i ich transportu do punktu zlewowego

• mycia wodą pod wysokim ciśnieniem ulic po zamontowaniu z przodu pojazdu belki płuczącej

Zbiornik posiada dennicę otwieraną i zamykaną hydraulicznie, wyposażoną w tłok wygarniający do usuwania stałych zanieczyszczeń ze zbiornika oraz blokadę zabezpieczającą dennicę przed ewentualnym opadaniem.

Budowa:

• Pojemność całkowita zbiornika – 10 m³.

Samochód wielofunkcyjny TYP ZSA 6000K

Wymagana liczba samochodów:

$$n = \frac{C*Vc}{\text{Ssa}}$$

$$C = \frac{\text{Nr}}{260*\eta}$$

$$C = \frac{1,15}{260*0,8} = 0,005$$

$$n = \frac{0,005*\ 5153970}{90} = \ \ 286,3 \approx 287$$

η = 0, 8 - współczynnik sprawności pojazdu

V_c= objętość odpadów płynnych [m³]

N_r= 1,1÷ 1,25

S_sa= wydajność dobowa samochodu asenizacyjnego[m³/d]

Wydajność dobowa samochodu asenizacyjnego:

Ssa = Z * Sk

Ssa = 9 * 10 = 90

Z= liczba kursów= 10

S_k= wydajność jednego kursu= 90 %

Sk = 0, 9 * Vsa

Sk = 0, 9 * 10 = 9 

V_sa= pojemność samochodu[m³]

Stacja zlewna – obliczenia technologiczne, opis, wymagania.

$$Q = \frac{Vc*k}{T*t}\left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack$$

$$Q = \frac{5153970*1,3}{260*8} = 322,1\left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack$$

Vc= ilość która ma być wywieziona [m3/rok]

k= współczynnik nierównomierności wytwarzania odpadów płynnych= 1,3

T= liczba dni roboczych w roku – 260 dni

t= czas pracy stacji zlewnej- 8h

Liczba stanowisk w stacjach zlewnych :

$$m = \frac{Q}{q}$$

$$m = \frac{322,1}{50} = 6,4 \approx 7\ stanowisk$$

m= wymagana liczba punktów odbioru na terenie stacji zlewnej

Q= przepustowość stacji zlewnej $\left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack$

q= zdolność produkcyjna jednego stanowiska stacji zlewnej$\left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack$