Upload
others
View
11
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
ODVOĐENJE ATMOSFERSKIH VODA U GRADSKIM
PODRUČJIMA
Prof. dr Dušan Prodanović, Mr Aleksandar Đukić
Univerzitet u Beogradu - Građevinski fakultet
POREKLO OTPADNIH VODA
Prema svom poreklu otpadne vode se mogu podeliti na:
Komunalne otpadne vode - upotrebljene vode iz domaćinstva, ustanova, škola, bolnica, ugostiteljstva, i dr.
Industrijske otpadne vode - upotrebljene vode iz industrijskih pogona.
Atmosferske otpadne vode - padavine koje sa površine terena spiraju i odnose različite materije.
OSNOVNI CILJEVI KANALISANJA NASELJA
Otpadne vode iz naselja su zagađene različitim mineralnim i organskim materijama i mikroorganizmima koji mogu imati štetno dejstvo na zdravlje ljudi i kvalitet životne sredine.
Primarni zadaci kanalisanja:
• da sve zagađene vode iz naselja odvedu iz naselja brzo(čim se stvori otpadna voda),
• neposredno (bez primene pomoćnih transportnih sredstava i dodira ljudi sa otpadnim vodama) i
• sistematski (iz svih delova naselja).
RAZVOJ VODOSNABDEVANJA I KANALISANJA NASELJA
a) Individualno vodosnabdevanje i odlaganje otpadnih voda.
b) Kolektivni sistemi vodosnabdevanja, individualno odlaganje otpadnih voda.
c) Kolektivni sistemi vodosnabdevanja, decentralizovano sakupljanje i ispuštanje otpadnih voda (u najbliži recipijent).
U XIX veku, tokom industrijske revolucije dolazi do nagle urbanizacije i porasta broja stanovnika u gradovima. Zbog čestih izbijanja hidričnih epidemija u gradovima zbog neadekvatne sanitacije i otkrića u biologiji i medicini koja su ukazivala na štetnost otpadnih voda i njihove sposobnosti da šire uzročnike bolesti ...
d) Kanalisanje u zatvorenim ukopanim kanalima
e) Kanalisanje komunalnih i atmosferskih voda odvojenim sistemima
Izvor: J.Despotovic, Kanalisanje Kisnih voda, GFB, 2009
Kišnakanalizacija
Kanalizacija zaupotrebljene vode
Atmosferske vode
Upotrebljene vode Ulica
OSNOVNI TIPOVI KANALIZACIONIH SISTEMA
Ulica
Sušni period : upotrebljene vode
Kišni period : upotrebljene vode+ kišne vode
Otpadne vode se sakupljaju unutar objekta ili pojedinih površina internim sistemom kanalizacije i zatim se odvode i izlivaju u ulične (javne) kanalizacione kolektore. Kanalizacioni kolektori mogu biti u obliku otvorenih ili zatvorenih kanala.
Bez obzira da li se primenju otvoreni ili zatvoreni kanali, oni se uvek postavljaju u javnom zemljištu, bilo ispod saobraćajnica ili drugih javnih površina (trotoari, zelene površine i dr.).
Postoje dva osnovna tipa kanalizacionih mreža:
Opšti sistem kanalizacije gde se jednom mrežom kanala sakupljaju i odvode upotrebljene i kišne vode.
Separacioni sistem kanalizacije, gde se jednom mrežom kanala sakupljaju i odvode upotrebljene vode iz domaćinstava, ustanova i industrije, a drugom mrežom se sakupljaju i odvode atmosferske vode.
ODVOĐENJE KIŠNIH VODAZadatak odvođenja kišnih voda je zaštita naselja od plavljanja unutrašnjim vodama.Odbrana od plavljanja se radi za određeni povratni period kiše (T), koji zavisi od vrste i vrednosti imovine koja se brani. Preporuke:• kišna kanalizacija (separacioni sistem) kiša T=2 godine• opšti sistem kanalizacije T = 5 ili više godina. Treba voditi računa da se obezbedi odgovarajuća nivleacija saobraćajnica, torotora, veze oluka i kanalizacije, kao i neophodan broj slivnika da bi se obezbedilo pravilno zahvatanje kišnice sa površine i njeno uvođenje u kanalizaciju.U konvencionalnoj gravitacionoj kanalizaicji svaki slivnik može se smatrati za direktan izliv u vodoprijemnik, jer se u konvencionalnoj kišnoj kanalizaciji zahvaćana kišnica direktno sprovodi i izliva u vodoprijemnike/vodotoke.
Zaštita od unutrašnjih voda je jedan od glavnih problema urbanih sredina.
Aspekt količinaoticaja
Aspekt kvalitetaoticaja
ODVOĐENJE KIŠNIH VODA
UTICAJI URBANIZACIJE NA KIŠNI OTICAJ
Sa porastom stepena urbanizacije povećava se udeo neporpusnih površina što dovodi do povećanja količine kišnog oticaja se povećavaju dok se kvalitet pogoršava
Sistemi za odvodjenje kisnih voda kao deo kompleksnih urbanih sredina- Iskustva iz Australije (Ana Deletić)
UTICAJI URBANIZACIJE NA KIŠNI OTICAJ
KOLIČINE
Porast direktnog oticaja ogleda se kako u povećanju maksimalnog proticaja otekle vodetako i povećanja zapremine otekle vode;
Tok vode po površini vode se ubrzava što vodi ka skraćenju vremena koncentracije sliva.
UTICAJI URBANIZACIJE NA KIŠNI OTICAJ
KOLIČINE - PROTICAJI (povećanje rizici od poplava)M
aksi
mal
ni o
ticaj
i [m
3/s]
Povratni period [godine]
Pre urbanizacije
20% nepropusno
40% nepropusno
60% nepropusno
UTICAJI URBANIZACIJE NA KIŠNI OTICAJ
KVALITETSedimentiSedimenti
Organske materije Organske materije
NutrijentiNutrijenti
Ulja i mastiUlja i masti
Teški metali(Zn, Pb, Cu , itd.)Teški metali(Zn, Pb, Cu , itd.)
MikroorganizmiMikroorganizmi
Otpad Otpad
Zagađenja prisutna u kišnom oticaju potiču od spiranja materija sa površine terena. Ove materije mogu poticati iz:
samog zemljišta odnosno materijala na površini terena,
od tečnih i čvrstih materija koje su izlivene ili nanete na površinu terena,
atmosfere, odakle su se istaložile na površinu terena.
Svi tipovi i izvori zagađenja u atmosferskim otpadnim vodama su DIFUZNI i kao takve ih je teško kontrolisati.
KVALITET KIŠNOG OTICAJA
Istraživanja kvaliteta kišnog oticaja ukazuju na prisustvo: BPK5 u niskim koncentracijama u oticaju sa nepropusnih povšina, viša koncentracija u oticaju sa zelenih povšina;suspendovane materije su prisutne u značajnim koncentracijama, koncentracija zavisi od korišćenja zemljišta na slivu i karakteristika kiše (intenzitet, trajanje); teški metali (Cu, Pb, Cd, Ni, Cr, Zn) su prisutni u širokom opsegu koncentracija koja zavisi od načina korišćenja zemljišta na slivu i intenziteta saobraćaja; ulja i masti su samo povremeno prisutna i njihovo prisustvo je pokazatelj akcidentnih zagađenja; N i P (nutrijenti) prisutna ako postoji veće spiranje sa zemljita. druga specifična zagađenja u zavisnosti od niza faktora
UTICAJ KIŠNOG OTICAJA IZ URBANIH SREDINA NA VODOPRIJEMNIKE
Povećani protoci dovode do gubljenja staništa vodenih organizama
Pokretanje sedimenta u koritima dovodi do gubitka staništa
Zagađena voda (sedimenti, metali, i dr.) može biti toksicna po živi svet
Nutrijenti mogu da dovedu do pojave cvetanja algi u stajaćim vodama
Kod nepropusnih površina prvo spiranje nosi najviše zagađenja, jer voda u početku spira nečistoće akumulrane na nepropusnoj površini (kolovoz, trotoari, krovovi, i sl.). intenzitet kiše nema veliki uticaj na količinu spranog zagađenja. Karakteristična zagađenja:SS, teški metali i povremeno ulja, dok je sadržaj BPK5 i nutrijenata obično relativno nizak.
Kod vecine propusnih površina (travnjaci, zemljište) ne postoji izrazita pojava početnog vrlo zagađenog oticaja, već količina zagađenja prvenstveno zavisi od intenziteta i trajanja kiše. Karakteristična zagađenja: SS, BPK5 i nutrijenti.
KVALITET KIŠNOG OTICAJA
Objekti i tehnike koje će se koristiti se hijerarhiskih mogu grupisati na sledeći način (Woods-Ballard i sar. 2007):Prevencija – podrazumeva sprečavanje pojave oticaja, odnosno njegovo prikupljanje i sprečavanje dospevanja u sam sistem za odvođenje oticaja. Ta voda se može koristiti kao tehnička voda. Kontrola na mestu nastanka – podrazumeva upotrebu različitih tehnika za kontrolu količina ali i kvaliteta oticaja na uzvodnim delovima sliva (infiltracija, zadržavanje, zeleni krovovi itd.)Kontrola na samom slivu – podrazumeva mere za prikupljanje i zadržavanje oticaja na lokalnom slivu.Regionalana kontrola – prikupljanje i kontrola oticaja sa više manjih urbanih slivova iz prethdnog koraka.
KONTROLA KIŠNOG OTICAJA
OPŠTI ZAKLJČCI IZ DOSADAŠNJIH ISTRAŽIVANJA
Kvalitet kišnog oticaja prvenstveno zavisi od načina korišćenja zemljišta i tipova površina zastupljenih na slivu.
Koncentracija zagađenja u kišnom oticaju je često najveća na početku oticaja (takozvano “prvo spiranje” – “first flush”), mada ima rezultata koji pokazuju da ovo nije uvek slučaj.
Koncentracija i maseni pronos zagađenja sa jednog sliva prvenstveno zavisi od intenziteta kiše (veći intenzitet kiše – intenzivnije spiranje – veći maseni pronos zagađenja).
Kvalitet kišnog oticaja može zavisiti i od vremenskog perioda između dve kišne epizode, ili ukupnog vremena bez kiše tokom razmatranog perioda.
ZADACI INOVATIVNIH SISTEMA ZAODVOĐENJE KIŠNIH VODA IZ URBANIH SREDINA
Smanjenje direktnog oticaja, čime se umanjuje rizik od poplava, Povećano prihranjivanje podzemnih voda (ukoliko je to moguće), Poboljšanje kvaliteta kišnog oticaja smanjenjem koncentracije
prisutnog zagađenja, čime se smanjuje negativan uticaj na recipijent, Ublaženje posledica po životnu sredinu i recipijent, u slučaju
nezgoda i prosipanja većih količina zagađujućih materija, Opšte poboljšanje životne sredine, porast estetske i materijalne
vrednosti, Formiranje prirodnog stanište za divlji svet u urbanim sredinama.
ZADATAK SISTEMA ZA KONTROLU KIŠNOG OTICAJA JE DA UMANJI PROMENE HIDROLOŠKOG REŽIMA OTICAJA I KVALITETA KIŠNOG OTICAJA USLED URBANIZACIJE
KONTROLA KVALITETA OTEKLE VODE
MEHANIZMI PREČIŠĆAVANJA ZA RAZLIČITE KATEGORIJE ZAGAĐENJA
ZAGAĐENJE MEHANIZAM PREČIŠĆAVANJA
Nutrijenti: Fosfor, azot Taloženje, biodegradacija, precipitacija, denitrifikacija
Sedimenti: Suspendovane materije Taloženje, filtracijaUgljovodonici Biodegradacija, fotoliza, filtracija, adsorpcijaMetali: Olovo, bakar, kadmijum, živa, cink, hrom, aluminijum
Taloženje, adsorpcija, filtracija, precipitacija, upijanje od biljaka
Pesticidi Biodegradacija, adsorpcija, isparavanjeHloridi PrevencijaCijanidi Isparavanje, fotolizaOtpad Fizičko uklanjanje - redovno održavanjeOrganske materije Taloženje, filtracija, biodegradacija
PREGLED METODA ZA KANALISANJE I TRETMAN KIŠNIH VODA U URBANIM SREDINAMA
ROVOVI (Trenches)
Infiltracioni rov Filtracioni rov
PREGLED METODA ZA KANALISANJE I TRETMAN KIŠNIH VODA U URBANIM SREDINAMA
INFILTRACIONI BAZENI (Infiltration basins)
ДотокЗаштита од ерозије
Инфилтрација
Приступни пут са рампом
Вентил
Евакуациона цев/одржавање
Заштита од ерозије
Прелив
Инфилтрација
RETENZIONI BAZENI (Detention basins)
PREGLED METODA ZA KANALISANJE I TRETMAN KIŠNIH VODA U URBANIM SREDINAMA
JEZERA (Ponds)
KIŠNA POLJA-LAGUNE (Stromwater wetlands)
IZBOR METODA
Kriterijumi za izbor mogu biti: hidraulički, kvalitet vode, ostale dobiti, i ekološki kriterijumi, a mora se voditi računa i o nivou zaštite od poplava, održivosti, investicijama i godišnjim troškovima
U Srbiji nije usvojen ni pristup ni odgovarajuća zakonska regulativa
U novim (planiranim) naseljima treba primenjivati pun set mera kontrole oticaja, odnosno decentralizovanih lokalnih sistema
U postojećim naseljima, mogućnosti primene mera za kontrolu oticaja su ograničene – prilagođavanje konkretnim uslovima
Dugoročno gledano, okvir za uspostavljanje integralnih rešenja u ovoj oblasti u R. Srbiji će biti obezbeđen kroz primenu procedure koju propisuje Okvirna
direktiva o vodama EU, odnosno kroz izradu i sprovođenje Plana upravljanja slivovima, deo posvećen kontroli rasutih izvora zagađenja.
Realizacija eksperimentalnog sliva u toku.Predviđeno je ispitivanje mogućnosti smanjenja količine oticaja i poboljšanje njegovog kvaliteta pre ispuštanja. Sliv se sastoji od dve vrste nepropusnih površina parkinga (asfalt, beton i kamena kocka), krovne površine (metalni krov),mali udeo travnatih površina.
Za kontrolu oticaja izabran je metod infiltracije uz prethodnu gravitacionu separaciju (kontrola kvaliteta oticaja pre infiltracije)
Eksperimentalni sliv GFB
S2
S1
S3
S4
S5
SLIVNE POVRŠINE
Asfalt Beton, kamen Metalni krovS1 584.0 0.0 102.9 104.1 377.0S2 1229.0 441.1 465.0 0.0 322.9S3 483.9 356.6 64.8 0.0 62.5S4 410.2 135.3 188.8 0.0 86.1S5 624.4 109.4 328.2 0.0 186.8
Uk. (m 2 ) 3331.5 1042.4 1149.7 104.1 1035.3% 100.0 31.3 34.5 3.1 31.1
uk. % 100.0 31.1
OZNAKA SLIVA Nepropusne
POVRŠINA - A (m2)
68.9
Ukupna - Ai (m2)
Propusne - zelenilo
Srednji koeficijenti oticaja
OZNAKA Kd,i(-)
Ai Kd,i(m2)
S1 0.407 237.7S2 0.684 840.7S3 0.796 385.4S4 0.720 295.2S5 0.649 405.5
Prosecno, za celi sliv 0.650 2164.4
Eksperimentalni sliv GFB
Oluk
Meteoroloskastanica
Inf. bazen
MM2
Postojeca kanalizacija
SeparatorMM1
Slivnik ‐ doticajsa parkinga
EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – SEPARATOR I ŠAHT UZORKIVAČA
POST
OJE
CI T
RAP
EZN
I KAN
AL
SEPARATOR ACO P NS6
PVC DN250
PVC DN250
AB Š
AHT
- ZAH
VAT
ZA S
EPAR
ATO
RAB
ŠAH
T - O
DVO
DIZ
SEP
ARAT
OR
A
DN 25SAHT UZORKIVACA 2(AB CEV 1000/1000)
160
1010
103010
30
238
103010
30
306
330
POPLOCANA STAZA
STEPENISTE
±0,0
0-0
.75
-0.6
4+0
.11
-0.8
0
+0.1
1
-0.6
9
ZGRADAINSTITUTAZA FIZIKU
1 2
sve mere u cm
kota ±0,00 = 96.20 mnm
209
Luk 87,5° KGB DN250
Luk 87,5° KGB DN250
530
5
9973
188
2
1
EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – SEPARATOR I ŠAHT UZORKIVAČA
2
2
SEPARATOR ACO P NS6AB ŠAHT - ZAHVATZA SEPARATOR
POSTOJECI TRAPEZNI KANAL
POSTOJECI TRAPEZNI KANAL
AB ŠAHT - ODVODIZ SEPARATORA
10 30 10
1048
10 30 10
1063
+0.12
-1.56
±0,00
+0.11
-0.40
-0.30
-0.025
+0.10
+0.20
-0.23-0.30
-0.75
-0.64
-1.15
-1.05
-0.75
-0.62
-0.55
-0.80
ZGR
ADA
INST
ITU
TAZA
FIZ
IKU
TERENPVC DN250
PVC DN250
-0.69
TEREN
SEPARATOR SA PRIKLJUCCIMANA KANAL I ŠAHT UZORKIVACA
PRESEK 1 - 1sve mere u cm
kota ±0,00 = 96.20 mnm
132
EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – SEPARATOR I ŠAHT UZORKIVAČA
1
1
89132
104 103
drenaža
POSTOJECITRAPEZNIKANAL
SEPARATOR ACO P NS6
AB ŠAHT - ZAHVATZA SEPARATOR
SAHT UZORKIVACA 2(AB CEV 1000/1000)
TEMELJ OD MRSAVOG BETONA
DN 25
AB ŠAHT - ODVODIZ SEPARATORA
PVC DN250
15 100 15
1010
0
KRUŽNI POKLOPAC Ø1400 mm ODREBRASTOG LIMA SA RUCKAMA
PVC DN250
±0,00
+0.11
-0.75
-0.64
-1.05
-0.42
-1.15
-0.40
-0.30
+0.20
-0.025
-0.62
159
5
-1.56
+0.08
-0.30-0.23
-0.45
-0.55
ZGR
ADA
INST
ITU
TAZA
FIZ
IKU
+0.55
POPLOCANA STAZA
TEREN
-0.64
STEPENISTE
155
50
30
50 131
SEPARATOR SA PRIKLJUCCIMANA KANAL I ŠAHT UZORKIVACA
PRESEK 2 - 2
sve mere u cm
kota ±0,00 = 96.20 mnm
Hidrogram oticaja sa sliva Promena nivoa u infiltracionom bazenu za kiše različitog trajanja i intenziteta(logaritamska razmera)
Shema usvojenog rešenja
(Površina Ainf = 6m2)
EKSPERIMENTALNI SLIV GFB –INFILTRACIONI BAZEN
400
DN200, I=1%
teren teren
sloj šljunka 5 cmsloj peska 10 cm
75 400 100
635
armirani beton
armirani beton
mršavi beton
DN100
0.100.00
-0.20
-0.45
-1.05 -1.05
-0.55
N200, I=1%
DN200, L=4.7 m, I=1%
OSNOVA A - A
PRESEK
dužine 900 mm
celicni lim(razbijac mlaza)
prikljucak napostojecikanalizacioni šaht
DN25 slavina 1"
5040
60
DN200, L=1.1m, I=2%
30
celicni L profil80x80x8
20
Poklopac P1 Poklopac P1 Poklopac P1 Poklopac P1 Poklopac P2Poklopac P3
EKSPERIMENTALNI SLIV GFB –INFILTRACIONI BAZEN
Br. PARAMETAR NAČIN MERENJA (terenski /laboratorija ; metoda) NAPOMENA
1 pH (-) Terenski (pH metar – sonda) kontinualno merenje
2 temperatura (oC) Terenski (temepraturni senzor – sonda) kontinualno merenje
3 ORP Terenski (sonda) kontinualno merenje
3 elektroprovodljivost (S/cm) Terenski (konduktometar – sonda) kontinualno merenje
4 Mutnoća (NTU) Terenski (sonda za merenje mutnoće) kontinualno merenje
5 Suspendovane materije (mg/l) Laboratorijski (Gravimetrija)
povremeno merenje u uzorcima (cilj:
uspostavljanja korelacije mutnoće i susp. materija)
6 Taložljive materije (ml/l) Laboratorijski (Gravimetrijska - Imhofov levak)
povremeno merenje u uzorcima
7 BPK5 (mgO2/l) Laboratorijski (Manometarska - Aparatura za BPK5 )
povremeno merenje u uzorcima
8 HPK (dihromat) (mgO2/l) Laboratorijski (Optička, Vis Spektrofotometar, uz prethodnu pripremu uzorka)
povremeno merenje u uzorcima
9 Tot N (mgN/l) Laboratorijski (Optička, UV Vis Spektrofotometrija)
povremeno merenje u uzorcima
10 Tot P ili Otho P (mgP/l) Laboratorijski (Optička, UV Vis Spektrofotometrija)
povremeno merenje u uzorcima
11 Mineralna ulja (mg/l) Laboratorijska (FTIR) povremeno merenje u uzorcima
12 Joni Laboratorijska (IC) povremeno merenje u uzorcima
13 teški metali (Cr, Pb, As, Cu, Zn, NI, Hg, Cd, Fe) (g/l) Laboratorijska
povremeno merenje u uzorcima
(eksterna laboratorija)
EKSPERIMENTALNI SLIV GFB
MERENJE KVALITETA VODA
PLAN MERENJA U IZRADI
Predmet istraživanja su procesi akumulisanja zagađenja na površini terena urbanih slivova, njihovo pokretanje i spiranje sa površine tokom padavina.
Promena količine meterije na neprousnoj površini tokom vremena
Hidrogram i polutogram
EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – MERENJA
Izvršena su inicijalna istraživanja vrste i količina materijala akumulisanog na pojedinim
površinama eksperimentalnog sliva, gde je testirana oprema i metodologija za
uzorkovanje materijala sa nepropusnih površina (mokro usisavanje).
Ispitivanja su obuhvatila zahvatanje uzoraka:• sa asfaltnih površina. • sa betonskih površina (pešačke staze)• površinskog sloja snega.
Određivano je: teški metali, BPK5, HPK, SM, azotna jedinjenja, fosfora, joni i dr.
EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – MERENJA
EKSPERIMENTALNI SLIV GFB – PRVI REZULTATI
COD BOD5 Cl- SO42- TSS SS TS TP TN Oil Pb Zn Cu Ni Fe Cr
COD 1.000 BOD5 -0.305 1.000
Cl- 0.001 -0.059 1.000 SO4
2- 0.384 0.038 0.731 1.000 TSS 0.534 0.065 0.228 0.691 1.000 SS -0.306 0.684 -0.194 -0.032 0.321 1.000 TS 0.477 -0.178 0.279 0.695 0.927 0.200 1.000 TP 0.488 -0.351 0.101 0.457 0.791 0.201 0.915 1.000 TN 0.339 -0.034 0.014 0.151 -0.158 -0.263 -0.320 -0.368 1.000 Oil 0.354 -0.033 0.375 0.587 0.185 -0.299 0.057 -0.101 0.885 1.000Pb 0.469 -0.406 0.223 0.492 0.715 0.072 0.883 0.957 -0.419 0.885 1.000Zn 0.406 -0.285 0.340 0.695 0.779 0.117 0.931 0.897 -0.269 -0.419 0.939 1.000Cu 0.422 -0.222 0.300 0.665 0.818 0.211 0.955 0.921 -0.336 -0.269 0.941 0.987 1.000Ni 0.504 -0.323 0.225 0.621 0.786 0.103 0.938 0.935 -0.299 -0.336 0.961 0.984 0.987 1.000Fe 0.417 -0.250 0.205 0.579 0.800 0.236 0.946 0.942 -0.383 -0.299 0.950 0.973 0.994 0.987 1.000Cr 0.590 -0.253 0.339 0.680 0.897 0.130 0.969 0.924 -0.276 -0.383 0.921 0.926 0.953 0.944 0.942 1.000
Korelaciona matrica parametara kvaliteta u zahvaćenim uzorcima sa površine