More, morska obala i otoci, vode, ..............................................................

za koje je zakonom određeno da su od interesa za Republiku, imajunjezinu osobitu zaštitu.

(Čl. 52 Ustava Republike Hrvatske, 1990)

2. ODVODNJA2.1. UVOD

Odvodnja je sustav objekata i mjera za što brže odstranjivanje

2. ODVODNJA

otpadnih voda iz naselja, njihovo pročišćavanje i ispuštanje uprijemnik, te zbrinjavanje mulja koji nastaje u postupku pročišćavanjaotpadnih voda.

Dakle, osnovni je zadatak sustava odvodnje da se otpadne (onečišćene, odnosno zagađene)vode uz što povoljnije sanitarne uvjete što brže odstrane iz ljudske blizine i da se prije ispuštanjau recipijent (ili korištenja u neke druge svrhe) pročiste na stupanj koji će u skladu s propisanimstandardima garantirati traženu čistoću toga prostora.standardima garantirati traženu čistoću toga prostora.

Otpadnim vodama nazivaju se vode koje su bile upotrijebljene u određenu svrhu i pri tomeprikupile dopunska onečišćenja (ili zagađenja) zbog kojih je došlo do promjene njihovih(i) fizikalnih (ii) kemijskih (iii) bioloških i (iv) bakterioloških svojstava Otpadnim vodama također(i) fizikalnih, (ii) kemijskih, (iii) bioloških i (iv) bakterioloških svojstava. Otpadnim vodama takođerpripadaju i vode koje dospijevaju u sustav odvodnje od oborina i procjeđivanja podzemnih voda.

229

Prema porijeklu i karakteru onečišćenja (ili zagađenja) uobičajena je podjela otpadnih voda u četiriosnovne skupine:

(1) kućanske ili sanitarne otpadne vode: potrošne i fekalne,(2) industrijske otpadne vode: onečišćene, odnosno zagađene i uvjetno čiste,(3) oborinske vode: od kiše, snijega i pranja ulica,(4) procjedne vode: od procjeđivanja podzemnih voda.

Kućanske otpadne vode ili mješavina kućanskih i industrijskih otpadnih voda i/ili oborinskih vodanazivaju se komunalnim otpadnim vodama.

(1) Kućanske otpadne vode rezultat su korištenja vode u seoskim i gradskim kućanstvima,ugostiteljstvu (turizmu), zdravstvu, školstvu, uslužnim i drugim neproizvodnim djelatnostima. To suvode iskorištene za: pripremanje hrane (kuhanje), proizvodnju namirnica, pranje posuđa i rublja,održavanje osobne higijene i stana (potrošne vode) i vode iz sanitarnih uređaja (fekalne vode).

Sastav otpadnih tvari u kućanskim otpadnim vodama ovisi o nizu činilaca, a posebno o načinuživota, klimatskim prilikama, izgrađenosti vodoopskrbnog sustava i raspoloživim količinama vode.

U pogledu organskih tvari i posebno bioloških kontaminenata (prvenstveno virusa i bakterija) ovevode pripadaju skupini zagađenih voda (naročito fekalne vode).

Kućanske otpadne vode neugodna su izgleda, boje i mirisa, što u estetskom pogledu predstavljadodatno onečišćenje prijemnika takvih voda.

230

(2) Industrijske otpadne vode nastaju upotrebom vode u tehnološkim procesima i u proizvodnjienergije (npr. kao rashladno sredstvo u izmjenjivačima topline kod termoelektrana i nuklearnihelektrana).

Specifičnih su svojstava koja ovise o vrsti industrije i primijenjenom tehnološkom procesu. Raditoga se ne mogu generalizirati općim pokazateljima, već je potrebno svaku industriju razmatratiposebno. Mogu biti vrlo raznorodno zagađene (teškim metalima, kiselinama, bazama, mineralnimsolima biocidima mineralnim uljima ugljikovodicima fenolima aromatskim organskim spojevimasolima, biocidima, mineralnim uljima, ugljikovodicima, fenolima, aromatskim organskim spojevima,radioaktivnim tvarima, sintetskim kemijskim proizvodima i patogenim mikroorganizmima), ali iuvjetno čiste, tj. da upotrebom nisu pretrpjele značajniju promjenu fizikalnih i kemijskih svojstava,kao što su npr. vode iz rashladnih uređaja.

Zagađene industrijske vode mogu se svrstati u dvije temeljne skupine:

(a) biološki razgradive ili kompatibilne, koje se smiju miješati s kućanskim otpadnim vodama,(b) biološki nerazgradive ili inkompatibilne koje se ne smiju miješati s kućanskim otpadnim(b) biološki nerazgradive ili inkompatibilne, koje se ne smiju miješati s kućanskim otpadnimvodama bez prethodnog pročišćavanja (predtretmana).

Industrijske otpadne vode, naročito ako su toksične, mogu biti izuzetno škodljive po zdravlje ljudi,a posebno po biljni i životinjski svijet u prijemniku (ukoliko bi se ispuštale bez pročišćavanja) Zboga posebno po biljni i životinjski svijet u prijemniku (ukoliko bi se ispuštale bez pročišćavanja). Zbogkorozivnog djelovanja mogu biti štetne i za objekte odvodnje (prvenstveno cijevi), a također mogunepovoljno djelovati i na pojedine vrste, odnosno faze, procesa pročišćavanja otpadnih voda.

Upotrijebljene vode iz sanitarnih uređaja u industriji istih su svojstava kao i kućanske otpadneUpotrijebljene vode iz sanitarnih uređaja u industriji istih su svojstava kao i kućanske otpadnevode.

231

(3) Oborinske vode posljedica su palih oborina (prvenstveno kiše i snijega) na urbano slivnopodručje i od pranja ulica, pošto i te vode u pogledu stupnja i karaktera onečišćenja, te načinarješavanja odvodnje odgovaraju oborinskim vodamarješavanja odvodnje, odgovaraju oborinskim vodama.

Stupanj onečišćenja (ili zagađenja) oborinskih voda koje s urbanog područja dotječu u sustavodvodnje, odnosno recipijent, ovisi o više činilaca kao što su vrsta površinskog pokrivača,intenzitet i vrsta prometa utjecaj industrije jačina i trajanje oborina onečišćenost zračnog bazenaintenzitet i vrsta prometa, utjecaj industrije, jačina i trajanje oborina, onečišćenost zračnog bazena,trajanje sušnog razdoblja i sl.

Koncentracija onečišćenja u oborinskoj vodi mijenja se tokom trajanja oborine, odnosno u procesuotjecanja tako da je kod prvih dotoka oborinske vode koncentracija suspendirane tvari i do desetotjecanja, tako da je kod prvih dotoka oborinske vode koncentracija suspendirane tvari i do desetputa veća nego u završnim fazama otjecanja.

(4) Procjedne vode jesu podzemne vode koje prodiru u kanalsku mrežu kroz neispravne(vodopropusne) spojeve pukotine kućne priključke i priključke cijevi na pojedine objekte (naročito(vodopropusne) spojeve, pukotine, kućne priključke i priključke cijevi na pojedine objekte (naročitoulazna okna, crpne stanice). Ovoj skupini voda (koja se može nazvati i tuđim vodama) ubrajaju sei neposredni dotoci oborinskih voda koji prolaze kroz poklopce pojedinih građevina kanalskemreže (npr. ulaznih okana i crpnih stanica), zatim drenažne vode uz temelje građevina, te vode odneispravno izvedenih priključaka krovova i dvorišta zgradaneispravno izvedenih priključaka krovova i dvorišta zgrada.

Procjedne vode nisu prema svojim svojstvima i sastavu otpadne vode, ali ih je (količinski) potrebnoodrediti (procijeniti) kako bi se, radi kontrole propusne moći kanala i proračuna pogonskih troškovacrpnih stanica i uređaja za pročišćavanje otpadnih voda eventualno uzele u obzircrpnih stanica i uređaja za pročišćavanje otpadnih voda, eventualno uzele u obzir.

232

2.2. SUSTAVI ODVODNJE

Sustav (javne) odvodnje je sustav objekata i mjera povezanih ufunkcionalnu cjelinu s osnovnim ciljem sakupljanja, odvođenja ifunkcionalnu cjelinu s osnovnim ciljem sakupljanja, odvođenja ipročišćavanja otpadnih voda, te njihovog ispuštanja nakonpročišćavanja, uz zbrinjavanje mulja koji nastaje u postupkupročišćavanja otpadnih voda, na tehnički što ispravniji i ekonomičnijinačin.način.

Odvođenje otpadnih voda sustavom javne odvodnje funkcionalno je povezano s vodoopskrbom,odnosno vodoopskrbnim sustavom.

Sustav odvodnje, slika 2.2::01, čine slijedeće glavne grupe objekata:

(1) kanalizacijska ili kanalska mreža, odnosno sporedna (sekundarna) i glavna (primarna)kanalska ili kolektorska mreža kojom se otpadne vode sakupljaju i odvode do uređaja zakanalska ili kolektorska mreža, kojom se otpadne vode sakupljaju i odvode do uređaja zapročišćavanje,

(2) građevine kanalizacijske ili kanalske mreže (crpne stanice, ulazna i prekidna okna, preljevnegrađevine, itd.), kojima se omogućuje ispravno funkcioniranje, upravljanje i održavanje mreže,

(3) uređaji za pročišćavanje otpadnih voda, kojima se otpadne vode pročišćavaju na stupanjkoji je u skladu s propisanim standardima,

(4) ispusti, kojima se pročišćene (ili nepročišćene) otpadne vode ispuštaju u prijemnik.( ) p , j p ( p ) p p j p j

233

Slika 2.2::01 Definicijska shema sustava odvodnje1 – sporedni kolektori; 2 – glavni kolektor; 3 – glavni odvodni kolektor; 4 – ulazna okna; 5 – crpna stanica; 6 – potisni cjevovod;1 – sporedni kolektori; 2 – glavni kolektor; 3 – glavni odvodni kolektor; 4 – ulazna okna; 5 – crpna stanica; 6 – potisni cjevovod;

7 – prekidno okno; 8 – uređaj za pročišćavanje; 9 – ispust; 10 – prijemnik; 11 – granica područja odvodnje

Zbog načelnog karaktera slike 2.2::01 moguće je da neki od prikazanih objekata izostane (npr.crpna stanica, ako topografski odnosi omogućuju kompletnu gravitacijsku odvodnju) ili da seizgrade dodatni (npr uređaj za predtretman industrijskih otpadnih voda)izgrade dodatni (npr. uređaj za predtretman industrijskih otpadnih voda).

Osnovni elementi koji određuju podjelu sustava odvodnje jesu:

(i) način prihvaćanja i odvodnje otpadnih voda: (a) mješoviti ili skupni, (b) razdjelni ili odvojeni(separatni), (c) polurazdjelni ili djelomično razdjelni i (d) kombinirani sustavi,

(ii) pogonske osobine sustava: (a) gravitacijski i (b) kombinirani (gravitacijsko – potisni) sustavi.

234

2 2 1 SUSTAVI ODVODNJE PREMA NAČINU PRIHVAĆANJA I ODVODNJE OTPADNIH VODA2.2.1. SUSTAVI ODVODNJE PREMA NAČINU PRIHVAĆANJA I ODVODNJE OTPADNIH VODA

2.2.1-1. Mješoviti sustav odvodnje

Mješovitim se naziva sustav odvodnje kod kojeg se sve skupine otpadnih voda odvode istim(zajedničkim) kanalima ili kolektorima, slika 2.2::02.

Slika 2.2::02 Shema mješovitog sustava odvodnje( ) k h (b) h t h ičk j š j(a) pogonska shema; (b) shema tehničkog rješenja

A, B i C - industrijski pogoni; 1 - sporedni kolektori; 2 - glavni kolektor; 3 - glavni odvodni kolektor; 4 - uređaj za pročišćavanje; 5 - ispust; 6 - prijemnik; 7 - granica područja odvodnje

235

K d d č h lj j d i d ij k d d d žKod predočene sheme ovog sustava pretpostavljeno je da industrijske otpadne vode ne sadržeagresivne i štetne sastojke koji bi negativno utjecali na izgrađenu ili planiranu kanalizaciju i napredviđeni proces zajedničkog pročišćavanja otpadnih voda. U suprotnom, prije upuštanjaindustrijskih otpadnih voda u zajednički kolektor potrebno ih je podvrći predtretmanu, dakle,

či titi d i i k kt đ ti k ć kih t d ih dpročistiti do razine i karaktera zagađenosti kućanskih otpadnih voda.

Na slici 2.2::03 prikazan je položaj kanala i kanalskih priključaka u poprečnom presjeku ulice smješovitim sustavom odvodnje.

Slika 2.2::03 Položaj kanala i kanalskih priključaka u poprečnom presjeku ulice s mješovitim sustavom odvodnje

1 kolektor; 2 priključak kućanskih i industrijskih otpadnih voda; 3 slivnik; 4 priključak oborinske vode; 5 kolnik1 – kolektor; 2 – priključak kućanskih i industrijskih otpadnih voda; 3 – slivnik; 4 – priključak oborinske vode; 5 – kolnik

236

Osnovno količinsko opterećenje ovakvih sustava uzrokuju oborinske vode, pošto je za prosječnostanje odnos kućanskih i oborinskih voda ≈ 1:40 do 1:60 (u graničnim slučajevima i 1:100). Zato

fkod mješovitih sustava odvodnje funkcionalne dimenzije kanala proizlaze kao rezultat potrebnogprihvata oborinske vode, slika 2.2::04.

Slika 2.2::04 Dubina vode u kanalima kod mješovitog sustava odvodnje(a) sušno razdoblje; (b1), (b2) i (b3) kišno razdoblje

Zbog uvažavanja ekonomičnosti i činjenice da su oborinske vode manje onečišćene od kućanskih,na mješovitim se sustavima izvode preljevne građevine (kišni preljevi), s kojima se u vrijeme jakihkiša rasterećuje kanalski sustav izravnim ispuštanjem razrijeđenih voda u prijemnik, slika 2.2::05.

237

Slika 2.2::05 Načelo rada kišnih preljeva(a) sušno razdoblje; (b1) i (b2) kišno razdoblje(a) sušno razdoblje; (b1) i (b2) kišno razdoblje

Qs – protok otpadne vode koji dotječe u sušnom razdoblju; Qo – protok otpadne vode koji otječe kolektorima; Qr – protok otpadne vode koji se ispušta u prijemnik

1 – okno kišnog preljeva; 2 – kolektor; 3 – odvodni kolektor (prema prijemniku); 4 – kolnik

238

U sušnom razdoblju kolektorom protječu samo kućanske i industrijske otpadne vode, dok senadolaskom kiše formira mješovito otjecanje, pri čemu kod graničnog razrjeđenja:

( )

dolazi do rasterećenja razrijeđene otpadne vode.

( ) suo QnQQ +== 1 (2.2-01)

Vrijednost koeficijenta razrjeđenja, n [1], bazirana je na uvjetu koji proizlazi iz sanitarnih normiispuštanja otpadnih voda u recipijent i proračunava se u ovisnosti od lokalnih prilika, hidrološkihkarakteristika kanaliziranog područja i samopročišćavajuće sposobnosti prijemnika.

Na slici 2.2::06 prikazan je značaj primjene kišnih preljeva kod mješovitog sustava odvodnje. Pritome su, u svojstvu primjera, analizirana tri varijantna tehnička rješenja:

A - bez kišnih preljevaA - bez kišnih preljeva,

B - s jednim kišnim preljevom,

C - s dva kišna preljeva.

239

Slika 2.2::06 Primjena kišnih preljeva kod mješovitog sustava odvodnjeA, B i C – varijantna rješenja

i-i – oznaka poprečnog presjeka glavnog kolektora; KP1 i KPn – kišni preljevi; Di – promjer kanala; p p g p j g g ; 1 n p j ; i p j ;

1 – sporedni kolektori; 2 – glavni kolektor; 3 – glavni odvodni kolektor; 4 – ispust razrijeđene vode; 5 – uređaj za pročišćavanje; 6 – ispust; 7 – prijemnik; 8 – granica područja odvodnje

240

Osnovne mane mješovitog sustava odvodnje sadržane su u činjenicama da je u sušnom razdobljubrzina vode obično mala što uzrokuje taloženje na dnu kolektora te da u vrijeme jakih pljuskovabrzina vode obično mala, što uzrokuje taloženje na dnu kolektora, te da u vrijeme jakih pljuskovakanalska mreža obično ne može prihvatiti svu palu oborinu pa može doći do poplavljivanja nižihpodručja gradskih aglomeracija (podruma, garaža i sl.).

2.2.1 – 2. Razdjelni sustav odvodnje

Ovaj sustav može biti:Ovaj sustav može biti:

(1) potpuno razdjelni,

(2) nepotpuno razdjelni.(2) nepotpuno razdjelni.

(1) Potpuno razdjelni sustav izvodi se s dvije odvojene kanalske mreže, od kojih jedna služi zaodvodnju oborinskih voda a druga za kućanske i industrijske otpadne vode, slika 2.2::07.odvodnju oborinskih voda a druga za kućanske i industrijske otpadne vode, slika 2.2::07.

Na slici je pretpostavljen karakter industrijskih otpadnih voda kao i kod predočene shememješovitog sustava odvodnje.

241

Slika 2.2::07 Shema potpuno razdjelnog sustava odvodnjeSlika 2.2::07 Shema potpuno razdjelnog sustava odvodnje(a) pogonska shema; (b) shema tehničkog rješenja

A, B i C – industrijski pogoni, I – kanali za kućansku i industrijsku otpadnu vode; II – kanali oborinske vode

1 – sporedni kolektori; 2 – glavni kolektor; 3 – glavni odvodni kolektor; 4 – ispust oborinske vode; 5 – uređaj za pročišćavanje;

6 i t čišć d 7 ij ik 8 i d čj d d j6 – ispust pročišćene vode; 7 – prijemnik; 8 – granica područja odvodnje

Na slici 2.2::08 prikazan je položaj kanala i kanalskih priključaka u poprečnom presjeku ulice spotpuno razdjelnim sustavom odvodnjepotpuno razdjelnim sustavom odvodnje.

242

Slika 2.2::08 Položaj kanala i kanalskih priključaka u poprečnom presjeku ulice s potpuno razdjelnim sustavom odvodnje

1 – kolektor oborinske vode; 2 – kolektor kućanskih i industrijskih otpadnih voda; 3 – slivnik; 4 – priključak oborinske vode; 5 priključak kućanskih i industrijskih otpadnih voda; 6 kolnik5 – priključak kućanskih i industrijskih otpadnih voda; 6 – kolnik

Pored sheme prikazane na slici 2.2::07 moguća su i rješenja:

(a) izravnog ispuštanja u prijemnik (bez pročišćavanja) samo oborinskih voda, dok se kućanske iindustrijske otpadne vode također ispuštaju odvojeno, ali svaka nakon separatnogpročišćavanja,

(b) izravnog ispuštanja u prijemnik oborinskih i uvjetno čistih industrijskih otpadnih voda dok se(b) izravnog ispuštanja u prijemnik oborinskih i uvjetno čistih industrijskih otpadnih voda, dok sekućanske i ostale industrijske otpadne vode (industrijske nakon predtretmana) skupno odvodena zajednički uređaj za pročišćavanje, te nakon pročišćavanja ispuštaju u prijemnik.

243

Potpuno razdjelni sustav odvodnje je načelno skuplji od mješovitog, jer se izvode dvije odvojenekanalske mreže. Međutim, u sanitarnom pogledu ovaj sustav je povoljan jer se sve kućanske vodeodvode na uređaj za pročišćavanjeodvode na uređaj za pročišćavanje.

(2) Nepotpuno razdjelnim sustavom naziva se sustav odvodnje namijenjen za odvodnju samokućanskih i zagađenih industrijskih otpadnih voda. Oborinske i uvjetno čiste industrijske otpadnevode odvode se ravno u prijemnik na najjednostavniji način putem jaraka, rigola i otvorenih kanala.

Ovaj sustav je jefininiji jer je izbjegnuta izvedba oborinskie kanalizacije.

2.2.1 – 3. Polurazdjelni sustav odvodnje

Polurazdjelni sustav odvodnje, slika 2.2::09, se također sastoji od odvojenih kanalskih mreža kao iPolurazdjelni sustav odvodnje, slika 2.2::09, se također sastoji od odvojenih kanalskih mreža kao ipotpuno razdjelni sustav, s razlikom što su na oborinskim kanalima izvedeni razdjelni kišni preljevi,kojima se voda od pranja ulica i oborina malog intenziteta, Q1, a također i najviše zagađeni prvidotoci oborinske vode od jakih pljuskova, automatski vode u kanalsku mrežu industrijsko –kućanske odvodnje i pripadnim kolektorom odvode prema uređaju za pročišćavanje. Ostale,kućanske odvodnje i pripadnim kolektorom odvode prema uređaju za pročišćavanje. Ostale,razmjerno čiste oborinske vode, Q2, upuštaju se izravno u prijemnik.

244

Slika 2.2::09 Shema polurazdjelnog sustava odvodnje(a) pogonska shema; (b) shema tehničkog rješenja

A,B i C – industrijski pogoni; I – kanali za kućansku i industrijsku otpadnu vode; II – kanali za oborinsku vodu

1 sporedni kolektori; 2 glavni kolektor; 3 glavni odvodni kolektor; 4 razdjelni kišni preljevi; 5 ispust oborinske vode;1 – sporedni kolektori; 2 – glavni kolektor; 3 – glavni odvodni kolektor; 4 – razdjelni kišni preljevi; 5 – ispust oborinske vode; 6 – uređaj za pričišćavanje; 7 – ispust pročišćene vode; 8 – prijemnik; 9 – granica područja odvodnje

Na slici 2.2::10 prikazano je načelo rada razdjelnog kišnog preljeva. Slika 2.2::10(a) predočujerežim rada kišnog preljeva kod polurazdjelnog sustava u vrijeme malih dotoka oborinskih voda (ilirežim rada kišnog preljeva kod polurazdjelnog sustava u vrijeme malih dotoka oborinskih voda (ilidotoka od pranja ulica), dok slika 2.2::10(b) prikazuje režim rada kišnog preljeva u vrijemeintenzivnih kiša.

245

Slika 2.2::10 Načelo rada kišnog preljeva(a) sušno i kritično razdoblje; (b) kišno razdoblje

1 – kanal oborinske vode; 2 – odvodni kanal oborinske vode prema prijemniku; 3 – kanal kućanske otpadne vode

2.2.1 – 4. Kombinirani sustav odvodnje

Kombinirani sustav odvodnje, slika 2.2::11, najčešće nastaje kao rezultat širenja gradova, kada seu starijem dijelu grada zadrži mješoviti sustav, dok se u novijem dijelu izvodi razdjelni sustav.

246

Slika 2.2::11 Shema kombiniranog sustava odvodnjeA – područje s mješovitim sustavom odvodnje; B – područje s razdjelnim sustavom odvodnje

I – kanali mješovite odvodnje; II – kanali za kućanske i industrijske otpadne vode; III – kanali za oborinsku vodej j j p

1 – ispust oborinske vode; 2 – kišni preljev; 3 – uređaj za pročišćavanje; 4 – ispust pročišćene vode; 5 – prijemnik; 6 – granica područja odvodnje

Primjena kombiniranog sustava odvodnje zasniva se na činjenici da su u sušnom razdobljukolektori mješovite odvodnje djelomično ispunjeni otpadnim vodama tako da je na njih mogućekolektori mješovite odvodnje djelomično ispunjeni otpadnim vodama, tako da je na njih mogućepriključiti kućanske i industrijske otpadne vode novih aglomeracija, dok se za oborinske vode kojene mogu prihvatiti postojeći kolektori mješovite odvodnje izgrađuje separatna odvodnja oborinskihvoda s njihovim izravnim ispuštanjem u prijemnik.

***

247

Odabir između opisanih sistema odvodnje treba provesti na osnovi analize (a) lokalnih uvjeta(topografije gustoće i načina izgrađenosti naselja položaja prijemnika prema slivnom području i(topografije, gustoće i načina izgrađenosti naselja, položaja prijemnika prema slivnom području injegov karakter), (b) sanitarnih zahtjeva i (c) tehničko – ekonomskih proračuna.

Ž2.2.2. SUSTAVI ODVODNJE PREMA POGONSKOM REŽIMU

2.2.2 – 1. Gravitacijski sustav odvodnje

Zbog pouzdanosti u radu i minimalnih pogonskih troškova sustav odvodnje se uvijek nastoji izvestikao potpuni gravitacijski sustav s tečenjem sa slobodnim vodnim licem.

Tečenje pod tlakom je kod gravitacijskog sistema nedopustivo, jer bi došlo do plavljenja otpadnimvodama priključnih mjesta (naročito nižih i podrumskih dijelova zgrada) i objekata sustavaodvodnje.j

Kod trasiranja kanala vrlo su bitne topografske prilike, pri čemu se osigurava kompletnogravitacijsko otjecanje, slika 2.2::12.

248

Slika 2 2::12 Shema gravitacijskog sustava odvodnjeSlika 2.2::12 Shema gravitacijskog sustava odvodnje1 – sporedni kolektori; 2 – glavni kolektor; 3 – glavni odvodni kolektor; 4 – uređaj za pročišćavanje; 5 – ispust; 6 – prijemnik;

7 – granica područja odvodnje

2.2.2 – 2. Kombinirani sustav odvodnje

Ovakav se sustav izvodi kao gravitacijsko – potisni sustav kod kojega je pretežni dio gravitacijski,slika 2 2::13 budući da je izgradnja kompletno potisnog sustava gotovo uvijek gospodarskislika 2.2::13, budući da je izgradnja kompletno potisnog sustava gotovo uvijek gospodarskineopravdana.

Kombinirani sustav odvodnje se najčešće izvodi kada se zbog lokalnih topografskih prilika nemože osigurati gravitacijska odvodnja cjelokupnog područja odvodnje, već se kućanske izagađene industrijske otpadne vode nižih zona crpkama potiskuju do visinske lokacije (prekidnogokna) odakle je osigurano gravitacijsko otjecanje.

249

Ovakvi su slučajevi u praksi dosta česti, pošto bi inzistiranje na rješenju s kompletnomgravitacijskom odvodnjom uvjetovalo izvedbu kanala ili kolektora na dubinama kod kojih iskopgravitacijskom odvodnjom uvjetovalo izvedbu kanala ili kolektora na dubinama kod kojih iskoppostaje ekonomski neprihvatljiv.

Dodatni razlog za izvedbu ovakvog sustava odvodnje može biti i stoga što je u nekim područjimaodvodnje visoka razina podzemne vode ili se radi o nepovoljnim geomehaničkim prilikama.

Slika 2.2::13 Shema kombiniranog sustava odvodnje1 – sporedni kolektori; 2 – glavni kolektor; 3 – glavni odvodni kolektor; 4 – crpna stanica; 5 – potisni cjevovod; 6 – prekidno okno;

7 uređaj za pročišćavanje; 8 ispust; 9 prijemnik; 10 granica područja odvodnje7 – uređaj za pročišćavanje; 8 – ispust; 9 – prijemnik; 10 – granica područja odvodnje

***

U praksi se ponekad izvodi i varijantno rješenje u odnosu na prethodno, tako da se kućanske ip p j j j p ,industrijske otpadne vode iz sabirnih spremnika, u koje se ove vode dovode gravitacijski, crpkamaprepumpavaju potisnim cjevovodom do prekidnog okna.

250

Potisni dio kanalizacije se može primijeniti i za priključke niže od glavnog gravitacijskog kolektora.Time se smanjuje dubina ukapanja glavnog kolektora jer se ne predviđa gravitacijsko priljučenjeTime se smanjuje dubina ukapanja glavnog kolektora, jer se ne predviđa gravitacijsko priljučenjepojedinih iznimno nisko smještenih priključaka.

Napomenimo da su iako danas još u praksi rjeđe moguća rješenja i vakuumske kanalizacijeNapomenimo da su, iako danas još u praksi rjeđe, moguća rješenja i vakuumske kanalizacije(kompletne ili u kombinaciji s gravitacijskom), koja je slična prethodnoj, s razlikom da se u glavnomvakuumskom cjevovodu održava potlak. U sabirnim spremnicima pojedinih zgrada (ili grupezgrada) ugrađuje se vakuumske zatvarač koji se otvara kada se u spremniku sakupi određenakoličina otpadnih voda Vakuumski zatvarač se zatvara nakon što je usisana otpadna voda i takokoličina otpadnih voda. Vakuumski zatvarač se zatvara nakon što je usisana otpadna voda i takose održava potlak u cijeloj ili dijelu kanalske mreže. Crpna vakuumska stanica kojom se održavapotlak u kanalskoj mreži obično se nalazi kraj prekidnog okna ili uređaja za pročišćavanje.

2.2.3. PROJEKTNO RAZDOBLJE

Analogno kao i kod vodovoda potrebno je prilikom projektiranja sustava odvodnje odabratiprojektna razdoblja za glavne grupe objekata.

Stoga su u tablici 2.2::I prikazana uobičajena razdoblja izgradnje za dijelove sustava odvodnje.

251

PROJEKTNOVRSTA OBJEKTA OSOBINE

PROJEKTNO RAZDOBLJE

RP

[godina][g ]

Glavni kolektori i ispusti

Skupo i teško povećanje kapaciteta 40 do 50

Crpne stanice i uređaji za pročišćavanje

Kod manjeg prirasta stanovništva i manje kamate (≤ od 3 [%]

godišnje)

20 do 25

godišnje)

Kolektori profila preko 400 [mm]

Zamjena manjih cijevi je kroz duže razdoblje

skuplja20 do 30

Tablica 2.2::I Projektna razdoblja za objekte sustava odvodnje

252

2 3 MJERODAVNE KOLIČINE OTPADNIH VODA2.3. MJERODAVNE KOLIČINE OTPADNIH VODA

Mjerodavne količine otpadnih voda čine količine kućanskih,j p ,industrijskih, oborinskih i procjednih voda, izražene u vremenskojjedinici, koje je potrebno odvesti sustavom odvodnje.

Analiza mjerodavnih količina otpadnih voda temelji se s jedne strane na podacima o potrošnji voda(za kućanske i industrijske otpadne vode), a s druge strane na podacima o oborinama (zaoborinske vode) i podacima o procjeđivanju podzemne vode (za procjedne vode).

Zato će se u nastavku prikazati metodologija proračuna mjerodavnih količina za sve četiri skupineotpadnih voda.

2 3 1 KUĆANSKE OTPADNE VODE2.3.1. KUĆANSKE OTPADNE VODE

Prilikom određivanja količina kućanskih otpadnih voda koriste se:

(1) specifična potrošnja vode, qsp [l stanovnik-1 d-1],(2) broj stanovnika, Nk [stanovnika],

konačne faze razvoja, odnosno kraja projektnog perioda.

253

Prema tome, količina ovih voda prvenstveno ovisi o stupnju sanitarno – tehničke opremljenostistanova, izgrađenosti naselja, kvaliteti i cijeni vode, postojanju odvodnje i klimatskim prilikama.

Metodologija definiranja specifične potrošnje vode i broja stanovnika obrazložena je u točki 1.3.1.g j j p p j j jIzrazima 1.3-01 do 1.3-06 određuju se konzumne potreba stanovništva za pitkom vodom koje seosiguravaju iz vodovoda.

Naravno dio pitke vode se troši za namjene koje ne podliježu odvodnji (npr polijevanje vrtova iNaravno, dio pitke vode se troši za namjene koje ne podliježu odvodnji (npr. polijevanje vrtova iparkova, gubici u vodovodnoj mreži). Ove namjene iznose u prosjeku 10 do 15 [%] ukupne dnevnepotrošnje vode, što ovisi o karakteru naselja i održavanju vodoopskrbnih objekata. U slučajuizraženijih gubitaka na vodovodnoj mreži spomenuto umanjenje može iznositi i preko 30 [%].

2.3.2. INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE

Mjerodavne količine industrijskih otpadnih voda u najtješnjoj su vezi s primijenjenim tehnološkimprocesom, budući da svaka industrija ima specifične proizvodne procese.

254

U stručnoj se literaturi često nalaze podaci o količinama otpadnih voda, najčešće po jediniciproizvoda.

Međutim u primjeni takvih podataka treba biti obazriv iz dva razlogaMeđutim, u primjeni takvih podataka treba biti obazriv iz dva razloga.

Prvo, potrošnja vode po jedinici proizvoda znatno varira i često je vrlo različita čak i u analognimpoduzećima, budući da ovisi od tipa primijenjene opreme, sheme tehnološkog procesa i lokalnihuvjetauvjeta.

Drugo, tehnološki procesi većine industrija se vremenom usavršavaju, čime se mijenja i potreba zavodom.

Zato količine industrijskih otpadnih voda iz literature mogu poslužiti amo kao orijentacijskipokazatelji.

Također, sam podatak o količini potrebne vode u industriji obično nije dostatan za određivanjemjerodavne količine otpadne vode, jer je od bitnog značenja i poznavanje režima ispuštanjaindustrijskih otpadnih voda iz pojedinih tehnoloških procesa.

Stoga se količina i režim ispuštanja industrijskih otpadnih voda najbolje određuje anketom kodproizvodnih tehnologa, dakle, posebno od slučaja do slučaja, respektirajući konkretne zahtjeve, jerrazlike u odnosu na podatke iz literature mogu biti višestruke.

255

Prilikom rješavanja industrijske odvodnje potrebno je uzeti u obzir i količine vode koje se unutarpogona koriste za sanitarne svrhe Ovaj je podatak od naročitog značaja kod industrija kojepogona koriste za sanitarne svrhe. Ovaj je podatak od naročitog značaja kod industrija kojezapošljavaju velik broj radnika, odnosno koje u svom proizvodnom procesu ili ne sadrže značajnihkoličina industrijskih otpadnih voda ili sanitarne vode u ukupnoj otpadnoj vodi sudjeluju saznačajnim iznosom.

2.3.3. OBORINSKE VODE

Proračun mjerodavnih količina oborinskih voda koje dotječu u kanalsku mrežu hidrološki jeproblem površinskog otjecanja

U inženjerskoj se praksi površinsko otjecanje oborinskih voda najčešće određuje racionalnommetodom (racionalnom formulom) predstavljenom izrazom:

( ) ( )APticAPticQ RcRo ,,max == (2.3-01)

gdje su:gdje su:

Qmax - maksimalan protok s promatranog slivnog područja, [l s-1],

c koeficijent otjecanja [1]c - koeficijent otjecanja, [1],

256

i(t P ) mjerodavna jačina oborina određenog trajanja t [min] jednakog vremenu sabiranjai(to,PR) – mjerodavna jačina oborina određenog trajanja, to [min], jednakog vremenu sabiranja

(vremenu koncentracije) sliva, tc [min], i određenog povratnog razdoblja, PR [godina],

[l s-1 ha-1],

A - veličina slivne površine, [ha].

Dakle, primjenom racionalne formule dobije se maksimalni protok, Qmax, koji se formira na nekomslivnom području za slučaj kada je vrijeme trajanja oborina t jednako vremenu sabiranja slivaslivnom području za slučaj kada je vrijeme trajanja oborina, to, jednako vremenu sabiranja sliva,tc.

Kod toga je metodologija definiranja navedenih parametara slijedeća:

(1) Određivanje koeficijenta otjecanja, c, se kod problema odvodnje oborinskih voda s urbanihpovršina u pravilu svodi na definiranje srednje vrijednosti koeficijenta otjecanja, budući da sezapravo radi o kompoziciji različitih vrsta slivnih površina (npr. asfaltne površine, krovovi, parkovi,p p j p ( p p psportska igrališta), koju svaku ponaosob karakterizira određena vrijednost koeficijenta otjecanja,tablica 2.3::I.

257

Tablica 2.3::I Vrijednosti koeficijenata otjecanja prema Frühlingu (1903) u ovisnosti o vrsti slivne površine

258

Tada se za mjerodavnu uzima srednja vrijednost koeficijenta otjecanja, csr, temeljem slijedećegodnosa:

∑=

=

=ni

i

iisr A

Acc1

(2.3-02)

gdje su:

ci - koeficijent otjecanja i-te slivne površine, [1],i j j j p , [ ],

Ai - veličina i-te slivne površine, [ha],

A - ukupna veličina obrađivanog sliva, [ha].

Pomoću gornjeg izraza moguće je izračunati srednji koeficijent otjecanja pojedinih naselja ilipojedinih karakterističnih dijelova naselja, ukoliko kod otjecanja s tih područja unutar jedinstveneaglomeracije postoje bitne razlike. Ovo je primjereno većim gradovima, gdje su znatno većaotjecanja u središnjim nego li u perifernim dijelovimaotjecanja u središnjim nego li u perifernim dijelovima.

(2) Određivanje mjerodavne jačine oborina, i(to,PR), u funkciji njihovog trajanja, to, i ponavljanja,PR, temeljeno je na statističkoj obradi podataka o oborinama, tj. na definiranju ITP odnosa.

(a) Trajanje oborina, to, odnosno vrijeme koncentracije sliva, tc, predstavlja podatak kojikarakterizira trajanje otjecanja od najudaljenije točke kanaliziranog slivnog područja doanaliziranog profila kanalske mreže, slika 2.3::01.g p ,

259

Slika 2.3::01 Shema otjecanja oborinske vode1 – otjecanje sa slivne površine; 2 – otjecanje rigolom; 3 – otjecanje kanalom; 4 – slivnik

Ovo je vrijeme utvrđeno odnosom:

krslco ttttt ++== (2.3-03)

gdje su:

tsl - vrijeme površinskog sabiranja oborinske vode, [min],

tr - vrijeme površinskog otjecanja oborinske vode rigolima do slivnika, [min],tr vrijeme površinskog otjecanja oborinske vode rigolima do slivnika, [min],

tk - vrijeme otjecanja oborinske vode kanalima do analiziranog profila kanalske mreže, [min]

260

(i) Vrijeme površinskog sabiranja, tsl, obično se uzima s vrijednošću tsl = 10 [min], što približnoodgovara srednjoj vrijednosti jediničnog sliva i ravničarskoj strukturi terena s prosječnomučestalošću vodonepropusnih ploha.

(ii) Vrijeme površinskog otjecanja, tr, rigolima do slivnika definirano je izrazom:

r

rr v

Lt60β

=(2.3-04)

r

gdje su:

β - koeficijent, [1], koji uzima u obzir postupni porast brzine oborinske vode u rigolima. Obično se

uzima, β = 1.25,

Lr - duljina rigola, [m],r du j a go a, [ ],

vr - brzina oborinske vode na kraju rigola, [m s-1].

Budući da određivanje vremena površinskog otjecanja prema gornjem izrazu pretpostavljaj p g j j p g j p p jpoznavanje brzine oborinske vode u rigolima, što je inače relativno teško točno definirati, zapraktične potrebe proračuna zadovoljava se s vrijednošću vremena površinskog otjecanja, tr = 5[min].

261

(i) Vrijeme otjecanja kanalima, tk, do analiziranog profila kanalske mreže dano je izrazom:

∑=

=

=ni

i i

ik v

Lt160

υ(2.3-05)

gdje su:

ט - koeficijent, [1], koji uključuje popunjavanje protočnog profila kanala kod pojave kiše, odnosno

postupni porast brzine oborinske vode. Obično se uzima, ט = 2.0,

n - broj kanalskih dionica, [1],

Li - duljina i-te kanalske dionice [m]Li duljina i te kanalske dionice, [m],

vi - brzina oborinske vode u i-toj kanalskoj dionici, [m s-1].

fIz izraza 2.3-05 je vidljivo da za definiranje vremena otjecanja oborinske vode kanalima takođertreba znati brzinu oborinske vode u tim kanalima. Za njeno je pak određivanje potrebno znatiprotok koji se upravo preko mjerodavnog intenziteta oborina želi proračunati.

Prema tome, rješenje je jedino moguće dobiti iterativno, pretpostavljajući brzinu oborinske vode ukanalima i posredstvom nje zaključno definirati mjerodavnu jačinu oborina, te pomoću izraza 2.3-01 izračunati količinu oborinske vode, koja onda predstavlja ulazni podatak hidrauličkog proračuna

k l k j žiu kanalskoj mreži.

262

Ako se proračunom dobije vrijednost brzine oborinske vode u kanalima jednaka pretpostavljenoj,čitav se proračun usvaja kao konačan U protivnom se iterativni postupak ponavlja sve dokčitav se proračun usvaja kao konačan. U protivnom se iterativni postupak ponavlja sve dokproračunata brzina ne bude (u granicama zahtijevane točnosti) jednaka pretpostavljenoj.

Striktno pridržavanje prethodno objašnjenog postupka znatno usložnjava iznalaženje mjerodavnej či b i d t ći k ktič č j t č t k č čjačine oborina, a da to većinom nema nekog praktičnog značenja na točnost konačnog proračuna.Osim toga, kod suvremenih se rješenja odvodnje oborinskih voda javlja tendencija odabiranjamanjih vrijednosti trajanja mjerodavnih oborina u odnosu na vrijednosti dobivene prethodnoizloženom metodologijom. Npr. u Njemačkoj, Švicarskoj i većini drugih zapadno evropskih zemaljat j j j d kiš bič i ij d šć t 15 [ i ] R iji ij d šćtrajanje mjerodavne kiše obično se uzima s vrijednošću to = 15 [min], a u Rusiji s vrijednošćuto = 20 [min], uz napomenu da se interpretacija daljnjeg otjecanja obavlja uz korekciju produljenjatrajanja mjerodavne oborine, čime se uključuje smanjenje računskog dotoka, odnosno uvažava seznačaj retardacije u otjecanju.

Stoga se za praksu preporuča preliminarno odabrati trajanje mjerodavne oborine, to = 15 do 20[min].

(b) Povratno razdoblje mjerodavne oborine, PR, karakterizira učestalost pojave potpunogkapacitiranja (oborinske) kanalske mreže. Odabire se analizom pratećih posljedica uslijed oborinaodređenog povratnog razdoblja s obzirom na odabrane dimenzije kanala.

Ovaj se pojam ni u kom slučaju ne smije poistovjetiti s projektnim razdobljima mjerodavnim zadimenzioniranje drugih objekata sustava odvodnje.

263

Na slici 2.3::02 prikazane su tri veličine kanala za odvodnju oborinskih voda s istog slivnogpodručja ali za druge povratne periode mjerodavnih oborinapodručja, ali za druge povratne periode mjerodavnih oborina.

Vidljivo je da se smanjenjem povratnog razdoblja potrebne dimenzije kanala bitno smanjuju. Timese ujedno smanjuju i troškovi izvedbe kanala, tako da je logična primjena što nižih povratnih

d blj j d j či b irazdoblja mjerodavne jačine oborina.

Slika 2.3::02 Dimenzije kanala u funkciji povratnog razdoblja mjerodavne jačine oborinaSlika 2.3::02 Dimenzije kanala u funkciji povratnog razdoblja mjerodavne jačine oborina

Međutim, s druge se strane postavlja pitanje kolike su moguće štete kao posljedica funkcionalnepoddimenzioniranosti kanala uzimanjem niskih vrijednosti povratnih razdoblja, a s time i manjihpoddimenzioniranosti kanala uzimanjem niskih vrijednosti povratnih razdoblja, a s time i manjihintenziteta oborina. Budući da se posljedice toga prvenstveno očituju u zadržavanju vode naslivnim površinama, zatim u formiranju djelomičnih površinskih tokova, a tek iznimno u pojavimanjih šteta zbog ulaska vode u podrume, garaže i sl., logično je da povratno razdobljemjerodavnih oborina treba razmatrati uz drukčije uvjete nego je to slučaj kod npr. regulacijemjerodavnih oborina treba razmatrati uz drukčije uvjete nego je to slučaj kod npr. regulacijeprirodnih vodotoka, kada se radi zaštite od poplava obično računa s povratnim periodima velikihvoda reda veličine stotinu i više godina.

264

Stoga se računsko ponavljanje oborina za kanalsku odvodnju obično uzima od 0 5 do 3 0 godineStoga se računsko ponavljanje oborina za kanalsku odvodnju obično uzima od 0.5 do 3.0 godine.Odabiranje konkretne vrijednosti unutar ovog intervala preporuča se vezati uz sisteme odvodnje,tako da se orijentacijski mogu usvojiti slijedeće vrijednosti:

(i) za mješovite sustave odvodnje, PR = 1 do 2 (iznimno 3) godine,( ) j j , R ( ) g ,

(ii) za razdjelne sustave odvodnje, PR = 0.5 do 1 godine,

s time da se kod svakog konkretnog slučaja provedu detaljnije analize, uvažavajući parametre kojisu od značajnijeg utjecaja za donošenje odluke o odabiranju određenog povratnog razdoblja.

(3) Određivanje veličine slivne površine, A, provodi se s geodetskih podloga (karata)odgovarajućeg mjerila, najčešće postupkom planimetriranja.g j g j , j p p p j

2.3.4. PROCJEDNE VODE

Procjenu količina procjednih voda koje će dospjeti u kanalsku mrežu vrlo je teško provesti. Ovakoličina ovisi o hidrogeološkim prilikama, veličini urbaniziranog slivnog područja, razmaku i dubiniukapanja kanala, vrsti i kvaliteti spojeva, održavanju kanalizacijske mreže i sl.ukapanja kanala, vrsti i kvaliteti spojeva, održavanju kanalizacijske mreže i sl.

U inženjerskoj praksi postoji mnoštvo iskustvenih podataka, odnosno preporuka (naročitoameričkih, ruskih) za proračun dotoka procjednih voda. Kao najčešće navode se sljedećepreporuke:preporuke:

265

(a) gornja granična vrijednost dotoka procjednih voda jednaka je protoku kućanskih otpadnihvoda analiziranog kanalavoda analiziranog kanala,

(b) dotok procjednih voda iznosi 10 do 20 [l stanovnik-1 d-1],

(c) dotok procjednih voda iznosi 3 do 5 [%] maksimalnog satnog protoka kućanskih otpadnihvoda ili 10 do 15 [%] srednjeg dnevnog protoka svih otpadnih vodavoda ili 10 do 15 [%] srednjeg dnevnog protoka svih otpadnih voda,

(d) maksimalni dotok procjednih voda iznosi 45 [l d-1] na 1 [km] duljine i 1 [mm] promjera kanala,

(e) dotok procjednih voda s kanalizirane slivne površine iznosi 0.2 do 30 [m3 d-1 ha-1].

Mada na prvi pogled ovi podaci sugeriraju mogućnost uzimanja količina procjednih voda urelativno širokim granicama, ipak treba napomenuti da oni, osim u nekim posebnim slučajevima,načelno ne dominiraju (ili su čak zanemarivi) u ukupnoj količini otpadnih voda. Zato se procjednevode ne uzimaju u obzir kod proračuna mješovite i oborinske kanalizacije već jedino kodvode ne uzimaju u obzir kod proračuna mješovite i oborinske kanalizacije, već jedino kodproračuna kanalizacije kućanskih i industrijskih otpadnih voda.

2.3.5. PROJEKTNE KOLIČINE OTPADNIH VODA

Određivanje funkcionalnih dimenzija objekata sustava odvodnje provodi se na temelju njihovoghidrauličkog opterećenja, gdje se uzima u obzir zbirna količina svih skupina otpadnih voda koje sesakupljaju, odvode, pročišćavaju i ispuštaju.

Kod toga je potrebno izračunati slijedeće karakteristične protoke (količine) otpadnih voda:Kod toga je potrebno izračunati slijedeće karakteristične protoke (količine) otpadnih voda:

266

(1) najveći dnevni i srednji satni protok,

(2) najveći dnevni i najveći satni protok (sušni i kišni),

(3) najmanji satni protok.

Koji je od ovih protoka (ili njihova kombinacija) mjerodavan za hidraulički proračun ponajprije ovisiKoji je od ovih protoka (ili njihova kombinacija) mjerodavan za hidraulički proračun ponajprije ovisio vrsti i režimu rada sustava odvodnje i građevina kanalizacijske mreže.

Budući da će o kanalizacijskim građevinama biti govora u narednim izlaganjima, ovdje se izmetodoloških razloga neće ulaziti u detaljniju specifikaciju mjerodavnih količina otpadnih voda zanjihov hidraulički proračun, već će se to učiniti prilikom opisa samih građevina.

267

2.4. KANALIZACIJSKE MREŽE

Kanalizacijsku ili kanalsku mrežu čini ukupnost glavnih i sporednihkanala ili kolektora, međusobno spojenih preko pojedinih objekata, p j p p j jsustava odvodnje u funkcionalnu cjelinu, radi sakupljanja i odvodnjeotpadnih voda.

Kanalizacijski kanal ili kolektor je kanal ili cijev određenog oblika koji služi za sakupljanje, odnosnoodvodnju otpadnih voda.

Sporedni kolektori su odvodnici koji primaju na sebe niz priključaka.p j p j p j

Glavni kolektori su odvodnici koji primaju na sebe niz sporednih kolektora.

Glavni odvodni kolektor je kolektor koji sve sakupljene vode odvodi do uređaja za pročišćavanje ilij j p j j p jdo ispusta.

Kanalizacijska mreža je osnovni objekt sustava odvodnje i nerijetko čini preko 95 [%] ukupneizgradnje.g j

Osnovni zahtjevi koji se postavljaju kod kanalizacijske mreže istovjetni su onima kod vodovodnemreže, specificiranim u uvodnom dijelu točke 1.9, s razlikom što se kriterij glatkoće unutarnjihstijenki kanala postavlja radi smanjenja otpora tečenju i sprječavanja taloženja u kanalima.j p j j j p j p j j j

268

Podjela kompletnih kanalizacijskih mreža ili njihovih dijelova najčešće se provodi prema:

(1) shemi mreže: poprečne, obuhvatne, uzdužne, radijalne, prstenaste, razgranate i zonirane,

(2) obliku kanala: otvorene i zatvorene,

(3) materijalu izvedbe: betonske, armiranobetonske, azbest cementne, plastične, čelične,( )keramičke (od kamenštine) i lijevano željezne,

(4) funkciji: sabirne i odvodne,

(5) pogonskom režimu: gravitacijske i kombinirane (gravitacijsko – potisne),

(6) načinu tečenja vode: sa slobodnim vodnim licem i kombinirane (sa slobodnim vodnim licem ipod tlakom).

Podjela kanalizacijskih mreža ili njihovih dijelova prema prva tri kriterija opisat će se odvojeno uPodjela kanalizacijskih mreža ili njihovih dijelova prema prva tri kriterija opisat će se odvojeno unarednim točkama, dok je o funkciji, pogonskom režimu i načinu tečenja bilo prethodno govora, a idodatno će se zajedno obraditi u zasebnoj točki koja će se odnositi na hidraulički proračun mreže.

Ovdje će se također iznijeti ograničenja projektnih parametara kanalizacijskih mreža, načind j i i iti j k l t ik i j k li ij k ž j ktugradnje i ispitivanja kanala, te prikazivanje kanalizacijske mreže u projektu.

269

2.4.1. SHEME KANALIZACIJSKIH MREŽA

Pod shemom kanalizacijske mreže podrazumijevamo situacijski oblik mreže (s pripadnimPod shemom kanalizacijske mreže podrazumijevamo situacijski oblik mreže (s pripadnimobjektima) unutar kanaliziranog urbanog područja.

Shema kanalizacijske mreže se pravi prema tehnički – ekonomskom rješenju sistema odvodnje,uz uvažavanje relevantnih lokalnih činilaca (reljef, rješenje prometnica, uvjeti zemljišta,hidrogeološki uvjeti, položaj prijemnika u odnosu na područje koje se kanalizira) i perspektivnograzvoja kanalizacijske mreže.

S obzirom na izraženu raznovrsnost i međusobnu povezanost ovih faktora postoji nekolikoosnovnih shema kanalizacijskih mreža slika 2 4::01 kao npr :osnovnih shema kanalizacijskih mreža, slika 2.4::01, kao npr.:

(a) Shema poprečne (okomite, normalne) kanalizacijske mreže, slika 2.4::01(a), kod koje sepojedini dijelovi (zone) urbanih područja (naselja) kanaliziraju mrežom sekundarnih kolektoraspojenih na glavne kolektore koji su položeni okomito na prijemnik, a otpadne vode setransportiraju ili do uređaja za pročišćavanje ili (ako se radi o uvjetno čistim vodama – npr.oborinskim) izravno ispuštaju u prijemnik.

270

Ova se shema svrsishodno koristi kod naselja smještenih uzduž obala prijemnika (rijeka, jezera imora) s manje – više izraženim padom terena prema prijemniku. Karakterstično je da su ovomshemom pretežno rješavani stariji sustavi odvodnje kada se nastojalo otpadne vode gravitacijskishemom pretežno rješavani stariji sustavi odvodnje, kada se nastojalo otpadne vode gravitacijski(što kraćim putim i bez pročišćavanja) dovesti do prijemnika. Danas je u pogonskom pogledu ovashema neprikladna, jer iziskuje nekoliko odvojenih uređaja za pročišćavanja (koji se najčešćenalaze u istom slivu), što znatno poskupljuje ovakvo rješenje.

(b) Shema obuhvatne kanalizacijske mreže, slika 2.4::01(b), karakterizirana je položajem glavnogkolektora paralelno s prijemnikom, a na njega okomito (u smjeru najvećeg pada terena) priključujuse sekundarni kanali ili kolektori.

Primjena ove sheme dolazi do izražaja u gotovo svim alternacijama kada je naselje formirano narelativno uskom pojasu paralelno s recipijentom.

Ako je urbano područje smješteno s obje strane prijemnika obično se izvode dva (paralelna)l k l kt k j t i j d T d j d d jih j d i ( bič if )glavna kolektora, na svakoj strani po jedan. Tada se jedan od njih spaja s drugim (obično sifonom)

da bi se pročišćavanje otpadnih voda obavilo na jednom uređaju.

(c) Shema uzdužne (paralelne) kanalizacijske mreže, slika 2.4::01(c), karakterizirana je( ) (p ) j , ( ), jmeđusobno paralelnim položajem glavnine sporednih kanala. Također, osnovna mreža kod ovesheme najčešće je paralelna i s prijemnikom. Sve otpadne vode prihvaćaju se glavnim kolektorom,a potom glavnim odvodnim kolektorom transportiraju do uređaja za pročišćavanje.

271

Ako je naselje smješteno samo na jednoj obali prijemnika, riječ je o jednostranoj uzdužnoj shemi.U protivnom, radi se o lepezastoj uzdužnoj shemi (kao u predočenom primjeru). Ukoliko pakkanalizaciju pojedinih dijelova naselja nije moguće riješiti gravitacijskom odvodnjom, nego se toostvaruje pomoću crpnih stanica, tada se radi o (jednostranoj ili dvostranoj) uzdužnoj zonskojshemi.

(d) Shema radijalne kanalizacijske mreže, slika 2.4::01(d), predočena je s nekoliko zasebnihsustava odvodnje pojedinih zona unutar jedinstvenog područja odvodnje s radijalnim položajemj p j j g p j j j p jglavnih kolektora od centra prema periferiji.

Ova se shema primjenjuje u područjima kod kojih nije tehničko – ekonomski opravdano sveotpadne vode odvoditi prema jednom (središnjem) uređaju za pročišćavanje. Najčešće se koristikod većih gradova koji su se postepeno širili ili su zbog topografskih prilika decentralizirani pokod većih gradova koji su se postepeno širili ili su zbog topografskih prilika decentralizirani postambenim zonama sa zasebnim sustavima odvodnje.

U pogonskom pogledu nedostatak ove sheme istovjetan je onome kod sheme poprečnekanalizacijske mreže.j

272

Slika 2.4::01 Sheme kanalizacijskih mreža(a) poprečna; (b) obuhvatna; (c) uzdužna; (d) radijalna; (e) prstenasta; (f) razgranata; (g) zonirana

1 – sporedni kolektori; 2 – glavni kolektor; 3 – glavni odvodni kolektor; 4 – uređaj za pročišćavanje; 5 – ispust; 6 – crpna stanica; 7 – potisni cjevovod; 8 – sifon; 9 – granica područja odvodnje; 10 – prijemnik

273

(e) Shema prstenaste kanalizacijske mreže, slika 2.4::01(e), primjenjuje se u slučajevima kada jenaselje smješteno na izraženom reljefnom području (brežuljak brdo i sl ) pri čemu vododjelnicanaselje smješteno na izraženom reljefnom području (brežuljak, brdo i sl.), pri čemu vododjelnicarazgraničuje naselje na više lokalnih slivnih zona. Polaganjem dvaju (obodnih) glavnih kolektora uobliku prstena po najnižim (perifernim) dijelovima naselja obuhvaćaju se svi sekundarni kolektori,odnosno čitavo urbanizirano područje.

U ovoj su shemi sporedni kolektori obično kratki i manjih profila, dok se (obodni) glavni kolektorispajaju u glavni odvodni kolektor kojime se otpadne vode odvode na zajednički uređaj zapročišćavanje.

(f) Shema razgranate kanalizacijske mreže, slika 2.4::01(f), ne sadrži posebno izražen glavni(odvodni) kolektor, već niz sekundarnih kolektora kojima se otpadne vode odvode prema najnižojlokaciji područja odvodnje. Pri tome je vrlo često da se na toj lokaciji, radi mogućnosti daljnjegtransporta otpadnih voda do uređaja za pročišćavanje, pojavljuje potreba za izvedbom crpnetransporta otpadnih voda do uređaja za pročišćavanje, pojavljuje potreba za izvedbom crpnestanice.

Ova se shema obično primjenjuje na urbanim područjima s vrlo razvijenim reljefom ili uslučajevima etapne izgradnje (što joj je naročita pogodnost), pri čemu pojedine zone ut f k l d iti j k j j iž j t čkitopografskom pogledu gravitiraju nekoj najnižoj točki.

(g) Shema zonirane kanalizacijske mreže, slika 2.4::01(g), karakterizirana je dvjema (ili više)zonama s neovisnim kanalizacijskim mrežama. Međutim, usprkos podjele naselja na neovisnej p p j jzone, sustav odvodnje je jedinstven, budući da se sve otpadne vode dovode (gravitacijski ilicrpljenjem) do zajedničkog uređaja za pročišćavanje.

Ova se shema pretežno koristi ili kod proširenja starih naselja, odnosno formiranja novihprigradskih ili kada topografske prilike uvjetuju proširenje urbanog područja na više zonaprigradskih, ili kada topografske prilike uvjetuju proširenje urbanog područja na više zona.

274

2.4.2. KANALIZACIJSKE MREŽE PREMA OBLIKU KANALA

Ponajprije, kanali ili kolektori mogu biti:

(I) otvoreni,

(II) zatvoreni.

(I) Kod otvorenih kanala je vodno lice vidljivo, jer kanal nema pokrovnu konstrukciju. Pretežno su,kao i kod glavnih vodovodnih dovodnih kanala, trapeznog oblika, slika 1.9::11(a).

Ovi kanali se mogu koristiti isključivo za odvodnju relativno čistih voda (npr oborinskih) odnosnoOvi kanali se mogu koristiti isključivo za odvodnju relativno čistih voda (npr. oborinskih), odnosnovoda koje u sanitarnom pogledu nisu opasne za okolinu.

(II) Pod zatvorenim kanalima podrazumijevaju se kanali kod kojih se cijeli profil nalazi u zatvorenojk t k iji il t k j i d t ih ili l b d ih šikonstrukciji, u pravilu potpuno ukopanoj ispod prometnih ili slobodnih površina.

Kanali zatvorenog tipa obavezno se primjenjuju na kanalskoj mreži unutar urbanog područja.

275

Osnovna podjela ovih kanala je moguća prema:

(1) obliku profila,( ) p ,

(2) veličini profila.

(1) Prema obliku profila uobičajeno je zatvorene kanale, slika 2.4::02, svrstati u tri osnovneskupine:

(a) kanali kružnog oblika, B = H = 2r = D,

(b) kanali izduženog (jajolikog, polukružnog i pravokutnog) oblika, H > B,

(c) kanali stlačenog (potkovičastog i kapastog) oblika, H < B,

djgdje su:

B - širina kanala, [m],

H visina kanala [m]H - visina kanala, [m],

r - radijus kanala, [m],

D - promjer kanala, [m].

276

Slika 2.4::02 Karakteristični oblici kanala(a) kanali kružnog oblika; (b) kanali izduženog oblika; (c) kanali stlačenog oblika

(a1) kružni oblik; (a2) kružni oblik s kinetom( ) ; ( )

(b1) jajoliki oblik; (b2) jajoliki okrenuti oblik; (b3) jajoliki okrenuti oblik s kinetom; (b4) polukružni oblik; (b5) pravokutni oblik zaobljenog dna; (b6) pravokutni oblik s kinetom

(c1) potkovičasti oblik; (c2) kapasti oblik

277

Suvremena praksa građenja sustava odvodnje u najvećoj mjeri koristi kanale kružnog oblika.Ovakav oblik kanala posjeduje izrazito povoljne hidrauličke osobine i jednostavan je za industrijskinačin proizvodnje i montažu.

Jajoliki i polukružni kanali izduženog oblika, zbog povoljnih preuzimanja statičkih i dinamičkihopterećenja, pretežno se koriste za plića ukapanja ispod intenzivno opterećenih prometnihpovršina. Po hidrauličkim osobinama ovi su kanali gotovo ekvivalentni kanalima kružnog oblika.Jedino su kod pravokutnih oblika kanala ove karakteristike nešto slabije.

Kanali stlačenog oblika uglavnom se koriste umjesto kanala kružnog oblika kod presijecanja trasekanala s trasama podzemnih komunikacija koje ograničavaju punu visinu kružnog profila.

(2) P liči i fil t k l dij li(2) Prema veličini profila zatvorene kanale dijelimo na:

(a) prohodne,

(b) neprohodne(b) neprohodne.

Prohodni kanali su oni čije dimenzije omogućuju ulazak radnika u kanale radi njihove revizije,čišćenja i popravaka. U protivnom, kanali su neprohodni.

Smatra se da je visina kanala, H = 1000 [mm], granična veličina podjele kanala na prohodne ineprohodne.

278

2 4 3 KANALIZACIJSKE MREŽE PREMA MATERIJALU IZVEDBE2.4.3. KANALIZACIJSKE MREŽE PREMA MATERIJALU IZVEDBE

Osnovni parametri izbora materijala izvedbe kanalizacijskih mreža jesu:

(1) količina i svojstva otpadnih voda,

(2) uvjeti zemljišta: geomehanički i hidrogeološki,

(3) način izvedbe: kanali od tvornički izvedenih (montažnih ili polumontažnih) proizvoda i kanali

građeni na licu mjesta.

(4) kvaliteta materijala: čvrstoća, elastičnost, trajnost, vodonepropusnost i antikorozivnost,

(5) troškovi: nabave, transporta i montaže,

(6) hidraulička hrapavost unutarnjih stijenki,

(7) pogonska sigurnost.(7) pogonska sigurnost.

S obzirom da se za izvedbu kanala ili kolektora kanalizacijskih mreža pretežno koriste materijalikoji se primjenjuju i za izvedbu vodovodnih mreža, točka 1.9.1, ovdje će se donekle opširnijeopisati one vrste kanala ili cijevi koje se ne susreću kod izvedbe vodovodnih mreža (npr betonskeopisati one vrste kanala ili cijevi koje se ne susreću kod izvedbe vodovodnih mreža (npr. betonskei keramičke cijevi). Za cijevi koje se koriste i kod vodovoda ukazat će se samo na određeneposebnosti s obzirom na njihovu primjenu u kanalizaciji.

279

Pri tome također kao i kod primjene vodovodnih cijevi treba imati na umu da svaki proizvođačPri tome, također kao i kod primjene vodovodnih cijevi, treba imati na umu da svaki proizvođačkanalizacijskih cijevi raspolaže s prospektima proizvodnog asortimana gdje se mogu naći svipotrebni podaci o proizvodnom tipu cijevi.

2.4.3 – 1. Betonski kanali

Primjenjuju se kod kanalizacijskih mreža s tečenjem sa slobodnim vodnim licemPrimjenjuju se kod kanalizacijskih mreža s tečenjem sa slobodnim vodnim licem.

Ova vrsta kanala se može izgraditi od:

(a) tvornički izvedenih cijevi,

(b) kanala građenih na licu mjesta (u rovu).

(a) Tvornički izvedene cijevi su obično kružnog i jajolikog oblika, s podložnom stopom, slika2.3::02, ili bez nje. Kružne cijevi izvode se unutarnjeg promjera, D = 100 do 1200 [mm], a jajolikenajčešće dimenzija B/H = 300/450, 400/600, 500/750 i 600/900 [mm], duljina, L = 1.0 (iznimno 2.0[m].

Betonske se cijevi pretežno koriste za odvodnju oborinskih voda, budući da kućanske i industrijskeotpadne vode obično sadrže agresivne sastojke koji razgrađuju stijenke cijevi. Stoga je kododvodnje ovih otpadnih voda potrebna zaštita unutarnjih stijenki antikorozivnim sredstvom (npr.bitumenom)bitumenom).

280

Naredna mana betonskih cijevi ogleda se u relativno velikom broju spojeva i njihovoj nedovoljnojsigurnosti na vodonepropusnost. Radi toga je primjena betonskih cijevi upitna kod kanalizacijskihmreža položenih ispod razina podzemne vode (mogućnost procjeđivanja), kao i kod kanalizacijskihmreža iznad razine podzemne vode (mogućnost onečišćenja) koja se koristi u vodoopskrbi.p ( g j ) j pNadalje, ovu vrstu cijevi karakterizira i relativno velika hrapavost, što rezultira smanjenjem protokai većom mogućnošću taloženja krutih otpadnih tvari.

Cijevi se proizvode s naglavkom i ravnim krajem, tako de se prema tipu cijevi kombiniraju i spojevi,slika 2 4::03slika 2.4::03.

Slika 2.4::03 Spajanje betonskih cijeviSlika 2.4::03 Spajanje betonskih cijevi(a) spoj s naglavkom; (b) spoj s utorom i perom

1 – ravni kraj cijevi; 2 – naglavak; 3 – plastična brtvena traka; 4 – zaštitni cementni mort

P ik i či i j j b t kih ij i l tič i b t i t k t t tiPrikazani načini spajanja betonskih cijevi s plastičnim brtvenim trakama gotovo su u potpunostipotisnuli prijašnju praksu kompletnog spajanja cementnim mortom.

281

(b) Kanali građeni na licu mjesta uglavnom se koriste kod izgradnje većih profila koji se neproizvode tvornički Dodatni razlozi mogu biti uvjetovani skupoćom prijevoza velikih profila na većeproizvode tvornički. Dodatni razlozi mogu biti uvjetovani skupoćom prijevoza velikih profila na većeudaljenosti, složenošću njihove montaže i mogućnošću izvedbe najpovoljnijih oblika profila(kružnog, izduženog i stlačenog) kao rezultat hidrauličkog ili statičkog proračuna.

Mane su im istovjetne kao i tvornički izvedenim cijevima.

2.4.3 – 2. Armiranobetonski kanali

Ovi kanali mogu, kao i betonski, biti izgrađeni od:

(a) tvornički izvedenih cijevi,(a) tvornički izvedenih cijevi,

(b) kanala građenih na licu mjesta.

(a) Tvornički izvedene cijevi su obično kružnog oblika, unutarnjeg promjera, D = 500 do 2000( ) j g j g p j[mm], duljine, L = 1.0 [m] (manji profili) i 2.0 [m] (veći profili), jednostrano ili dvostrano armirane.Primjena (s obzirom na vrste otpadnih voda), mane i načini spajanja istovjetni su betonskimcijevima.

(b) Kanali građeni na licu mjesta izvode se iz istih razloga kao i betonski kanali, s tim da dodatnirazlog može biti uvjetovan izloženošću kanala znatnom vanjskom opterećenju (npr. prometnom uslučaju prolaska kanala ispod željezničke pruge).

282

2.4.3 – 3. Azbest cementne cijevi

Ove se cijevi proizvode tvornički kružnog profila na isti način kao i vodovodne cijevi s tim daOve se cijevi proizvode tvornički, kružnog profila, na isti način kao i vodovodne cijevi, s tim dapostoje dva osnovna tipa cijevi:

(a) laki tip, KC – L,

(b) teški tip, KC – T.

Primjena pojedinih tipova cijevi ovisi o veličini vanjskog opterećenja, dubini ugradnje cijevi iosobinama tlaosobinama tla.

Tip KC – L se koristi kada se ne očekuju veća vanjska opterećenja, dok se tip KC – T upotrebljavau svim teškim uvjetima izvedbe i kod većih vanjskih opterećenja.

Azbest cementne kanalizacijske cijevi se proizvode unutarnjeg promjera D = 50 do 1300 [mm]Azbest cementne kanalizacijske cijevi se proizvode unutarnjeg promjera, D = 50 do 1300 [mm],duljine, L = 5.0 [m]. Veća duljina azbest cementnih cijevi ukazuje da kanali izvedeni od ovih cijeviimaju relativno mali broj spojeva, a time i znatno smanjenu mogućnost procjeđivanja podzemnihvoda.

Spajanje azbest cementnih cijevi provodi se na isti način kao i vodovodnih cijevi, slika 1.9::05.

Razlozi postupnog napuštanja primjene ove vrste cijevi isti su kao i kod njihove primjene uvodoopskrbi.

283

2.4.3 – 4. Plastične cijevi

Ove su cijevi po tvorničkom načinu proizvodnje, osobinama i načinu spajanja iste kao vodovodne(točka 1.9.1 – 5).

Zbog dobrih osobina i relativno povoljne cijene plastične su cijevi danas kod nas zacijelo uZbog dobrih osobina i relativno povoljne cijene plastične su cijevi danas kod nas zacijelo unajvećoj primjeni.

2 4 3 5 Čelične cijevi2.4.3 – 5. Čelične cijevi

Mada se ove cijevi rijetko primjenjuju u sustavima odvodnje, ipak su u nekim specijalnimslučajevima nezamjenjive (npr kod strmih terena gdje bi zbog ograničenja brzine za cijevi izslučajevima nezamjenjive (npr. kod strmih terena, gdje bi zbog ograničenja brzine za cijevi izostalih materijala bilo potrebno izgraditi čitav niz prekidnih okana, u očekivanju znatnih dinamičkihopterećenja, kod podvodnih kolektora, sifona, potisnih dijelova odvodnih sustava, crpnih stanica isl.).

Način proizvodnje ovih cijevi, njihove osobine i načini spajanja opisani su u točki 1.9.1 – 2, snapomenom da se od prikazanih načina spajanja, slika 1.9::04, zbog veličine profila najčešćekoristi zavarivanje.

284

2.4.3 – 6. Keramičke cijevi

Ove se cijevi makar imaju najdulju tradiciju primjene u kanalizacijskim mrežama danas sve manjeOve se cijevi, makar imaju najdulju tradiciju primjene u kanalizacijskim mrežama, danas sve manjekoriste zbog male mehaničke otpornosti (što zahtijeva brižljivo rukovanje i posebnu pripremupodloge kod polaganja).

Keramičke cijevi se proizvode tvornički. Materijal za njihovu izvedbu je glina, kvarcni pijesak išamot. U procesu proizvodnje cijevi prolaze kroz tunelske peći s temperaturom do 1 400 [˚C], gdjeim se zbog sadržaja natrijevog silikata formira caklina. Ova caklina čini keramičke cijevi izuzetnootpornim na kiseline, što pogoduje njihovoj primjeni za odvodnju industrijskih otpadnih voda, te kodkućnih instalacija, odnosno priključaka.

Proizvode se kružnog oblika i unutarnjeg promjera, D = 50 do 600 [mm] ( iznimno 1200 [mm]), iduljine, L = 1.0 do 2.0 [m].

Budući da se keramičke cijevi proizvode s naglavkom i ravnim krajem, njihovo spajanje se provodina jedan od tri načina prikazana na slici 2.4::04.

Slika 2.4::04 Spajanje keramičkih cijevi pomoću naglavka1 – asfaltni mastiks; 2 – konpolja; 3 – konusni gumeni brtveni prsten; 4 – plastična brtvena masa

285

2.4.3 – 7. Lijevano željezne cijevi

Po tvorničkom načinu proizvodnje, osobinama i načinu spajanja ove su cijevi iste kao vodovodne(točka 1.9.1 – 1).

Primjena ovih cijevi u kanalizaciji je danas gotovo zastarjela, osim u potisnim dijelovima sustavaod odnje posebno n tar crpnih stanica kada se obično koriste d ktilne cije iodvodnje, posebno unutar crpnih stanica, kada se obično koriste duktilne cijevi.

Glavni razlozi napuštanja primjene lijevano željeznih cijevi su zbog značajnog smanjenja njihovogvijeka trajanja kod odvodnje otpadnih voda s agresivnim sastojcima i u agresivnom tlu, povećanjahrapavosti unutarnjih stijenki tokom eksploatacije i zbog neelastičnosti spojeva kod slijeganja tla.p j j p j g p j j g j

286

2 4 4 OGRANIČENJA PROJEKTNIH PARAMETARA KANALIZACIJSKIH MREŽA2.4.4. OGRANIČENJA PROJEKTNIH PARAMETARA KANALIZACIJSKIH MREŽA

Radi ispravnog funkcioniranja kanalizacijskih mreža potrebno je prilikom njihovog projektiranja iizvođenja respektirati sljedeća ograničenja:izvođenja respektirati sljedeća ograničenja:

(1) ograničenje najmanjih profila,

(2) ograničenje brzina(2) ograničenje brzina,

(3) ograničenje uzdužnih padova,

(4) ograničenje visine punjenja kanala,

( ) č(5) ograničenje dubine ugradnje kanala.

2.4.4 – 1. Ograničenje najmanjih profila

Iz razloga što otpadne vode često pronose i krupne otpadne predmete koji mogu uzrokovatizačepljenje kanala, što se ponekad na dnu kanala zadrži talog pa se bitno smanji slobodan profilkanala, što na početku kanalskih dionica može doći do znatnog hidrauličkog opterećenja i da bi se, p g g p jolakšalo čišćenje kanala, ograničava se korištenje najmanjih profila kanala ili kolektora, neovisno onjihovom zadovoljenju minimalne brzine toka i ispunjenosti profila.

287

Tako su npr. višegodišnja istraživanja (Rusija, Njemačka) ukazala da prosječan godišnji brojzačepljenja izravno ovisi o dimenzijama profila slika 2 4::05začepljenja izravno ovisi o dimenzijama profila, slika 2.4::05.

Slika 2.4::05 Prosječan godišnji broj začepljenja kanala u funkciji njegovog profila

Iz dijagrama je vidljivo da je npr. prosječan godišnji broj začepljenja kanala kod profila 200 [mm]dvostruko manji nego kod profila 150 [mm], odnosno kod profila 300 [mm] preko tri puta manjinego kod profila 200 [mm].

S d t k j k l d t b b št d j di ijS druge strane, praksa je pokazala da nema potrebe za posebnom štednjom u dimenzijamanajmanjih profila, budući da kod izgradnje kanalizacijskih mreža (pogotovo ako se radi o manjimprofilima do ≈ 300 [mm]) veći dio investicijskih troškova (70 do 80 [%]) otpada na prateće radove(raskopavanje, iskop rova, razupiranje, evakuacija podzemnih voda, izradu posteljice, zatrpavanje,d iš t ij l i t l i t t ši bit t j ) d kodvoz suvišnog materijala i eventualni povrat prometne površine u prvobitno stanje), dok na sam

cijevni materijal otpada mani dio (15 do 30 [%]), ovisno o veličini profila, dubini iskopa, kategoriji tlai sl.

288

Zato je kod javne odvodnje potrebno koristiti slijedeće minimalne profile, Φmin:

(1) za kanalizaciju kućanskih otpadnih voda, Φmin = 250 [mm] (bolje Φmin = 300 [mm]),

(2) za mješovitu i oborinsku kanalizaciju, Φmin = 300 [mm] (bolje Φmin = 400 [mm]).

2.4.4 – 2. Ograničenje brzina

Ograničenje brzine odnosi se s obzirom na njene minimalno i maksimalno dopuštene vrijednosti.

Naime, za osiguranje normalnih pogonskih uvjeta u kanalizacijskoj mreži s tečenjem sa slobodnimvodnim licem nisu poželjne ni male, a ni velike brzine. Male brzine prvenstveno zbog taloženjak tih t d ih t i i ć ti č lj j lik b b ij ij i i j kkrutih otpadnih tvari i mogućnosti začepljenja, a velike zbog abrazije cijevi i spojeva, uzrokovanedjelovanjem suspenzija u otpadnoj vodi.

Pri tome su od bitne važnosti pridnene brzine, jer prvenstveno od njih ovisi proces taloženja iabrazije. Međutim, zbog praktičnosti se ograničenje provodi za srednju brzinu.abrazije. Međutim, zbog praktičnosti se ograničenje provodi za srednju brzinu.

(1) Najmanje brzine. Kao što je iz hidraulike poznato, kod (jednolikog) tečenja sa slobodnimvodnim licem brzina je u funkciji hrapavosti, uzdužnog pada i hidrauličkog radijusa (izraz 1.9-01).Za kanale izvedene od istog materijala i uz isti pad brzina je jedino u funkciji hidrauličkog radijusaZa kanale izvedene od istog materijala i uz isti pad, brzina je jedino u funkciji hidrauličkog radijusa,tj. oblika i dimenzija kanala. Zato su kanali koji imaju veći hidraulički radijus povoljniji. To je razlogšto je većina izraza za proračun minimalne brzine, vmin [m s-1], kod koje još neće doći do taloženjasuspenzija, prikazana u funkciji hidrauličkog radijusa, R [m].

289

Tako se npr. u praksi učestalo koristi empirijska formula Fedrova (1968):

FkRv1

min 57.1= (2.4-01)

gdje je:

RkF 5.05.3 += (2.4-02)

Za okrugle profile dobiju se vrijednosti najmanje dozvoljenih brzina prema tablici 2.4::I.

PROMJERD

[mm]

NAJMANJA BRZINA

vmin[m s-1]

PROMJERD

[mm]

NAJMANJA BRZINA

vmin[m s-1]

250 0,72 800 1,00

300 0,75 900 1,04

350 0,79 1000 1,07

400 0,82 1100 1,10

450 0,85 1200 1,13

500 0,88 1300 1,16

600 0,92 1400 1,18

00 0 9 1 00 1 20

Tablica 2.4::I Najmanje dopuštene brzine u okruglim kanalima za dubinu vode, H = D/2 (ili D)

700 0,97 1500 1,20

290

Kako je u mnogim konkretnim slučajevima taško zadovoljiti ove najmanje brzine, dopuštaju se injihove manje vrijednosti:

(a) za kanalizaciju kućanskih otpadnih voda v = 0 5 [m s-1] (iznimno 0 3 [m s-1](a) za kanalizaciju kućanskih otpadnih voda, vmin = 0.5 [m s 1] (iznimno 0.3 [m s 1],

(b) za mješovitu kanalizaciju, vmin = 0.6 [m s-1] (uz pretpostavku ispunjenja kanalskig profila 50 [%]

ili više),

(c) za oborinsku kanalizaciju, vmin = 0.9 [m s-1].

Nešto veća vrijednost minimalne brzine kod oborinske kanalizacije uvjetovana je potrebomsprječavanja taloženja pijeska (i eventualno šljunka) kojega oborinske vode sadrže u znatnimsprječavanja taloženja pijeska (i eventualno šljunka) kojega oborinske vode sadrže u znatnimkoličinama.

Praksa je pokazala da je kod ovih vrijednosti brzina još uvijek osigurano održavanje krutina ulebdećem stanju, odnosno samočišćenje kanala.

(2) Najveće brzine. Uz osobinu suspenzija u otpadnoj vodi, prevalentno značenja na razvojprocesa abrazije u kanalizacijskih cijevima imaju osobine (vrsta) cijevnog materijala i brzinetečenja, koje se onda ograničavaju do vrijednosti koje taj proces eliminiraju.j , j g j j j j p j

Smatra se da kod uobičajene izvedbe kanala najveće brzine ne bi trebale prelaziti vrijednost 2.5do 3.0 [m s-1], s tim da se kod kraćih kanalskih dionica i kanala kod kojih se najveće brzine rijetkopojavljuju i kratko traju (npr. kanali mješovite vode, odnosno oborinska kanalizacija) mogu, većprema materijalu i izvedbi kanala dopustiti maksimalne brzine prema tablici 2 4::IIprema materijalu i izvedbi kanala, dopustiti maksimalne brzine prema tablici 2.4::II.

291

VRSTA CIJEVI NAJVEĆA BRZINAvmax

[m s-1][m s 1]

Betonske cijevi 3,0

A i b t k ij i 4 0Armiranobetonske cijevi 4,0

Azbest cementne cijevi 4,5

Pl tič ij i 5 0Plastične cijevi 5,0

Čelične cijevi 8,0

Tablica 2.4::II Najveće dopuštene brzine u kanalima

2 4 4 3 Ograničenje uzdužnih padova2.4.4 – 3. Ograničenje uzdužnih padova

Budući da su uzdužni padovi i brzine u izravnoj funkcionalnoj ovisnosti, kada se govori onajmanjim i najvećim brzinama može se govoriti i o najmanjim i najvećim padovima Međutimnajmanjim i najvećim brzinama može se govoriti i o najmanjim i najvećim padovima. Međutim,padovi su u funkciji hidrauličkog radijusa i hrapavosti, te ako ovi podaci nisu poznati, ne može segovoriti o stvarnim padovima.

Zato se ograničenja vezana uz uzdužne padove mogu koristiti samo kao preliminarne, odnosnoorijentacijske veličine, dok se usvojena vrijednost uzdužnog pada mora uvijek provjeriti prekobrzine.

292

(1) Najmanji uzdužni padovi. U praksi projektiranja kanalizacijskih mreža uobičajeno je najmanjiuzdužni pad okruglog kanala odrediti korištenjem jednostavne empirijske formule:

DI 1

min = (2.4-03)

gdje su:g j

Imin - najmanji uzdužni pad kanala, [1],

D - unutarnji promjer kanalizacijske cijevi, [mm].

U svakom konkretnom slučaju ovako dobiven najmanji pad treba provjeriti na temelju najmanjedopuštene brzine i hidrauličkih karakteristika cjevovoda.

(2) Najveći uzdužni padovi. Za orijentaciju se također može koristiti empirijska formula:

DI 1

max = (2.4-04)D

gdje su:

Imax - najveći uzdužni pad kanala, [1],Imax najveći uzdužni pad kanala, [1],D - unutarnji promjer kanalizacijske cijevi, [dm].

I ovdje je potrebno u svakom konkretnom slučaju ovako dobivenu vrijednost najvećeg pada provjeriti na temelju najveće dopuštene brzine i hidrauličkih karakteristika cjevovoda.provjeriti na temelju najveće dopuštene brzine i hidrauličkih karakteristika cjevovoda.

293

2.4.4 – 4. Ograničenje visine punjenja kanala

Gravitacijsko tečenje sa slobodnim vodnim licem je u kanalima neophodno kako bi se osiguraloispravno izvođenje kućnih priključaka, odnošenje plivajućih tvari, prozračivanje kanala ili kolektora,osigurao prostor za nepredviđeni dotok procjednih voda i sl.

Z i liči i k l di ič j i i j j k lZato se ovisno o veličini kanala provodi ograničenje visine punjenja kanala.

U tablici 2.4::III prikazane su preporučene vrijednosti visine punjenja, hvp [mm], za okrugle profile.

Kod drugih oblika profila kanala također se mogu koristiti vrijednosti prema tablici 2.4::III, s tim daj t j D k i ti i i k l Hse umjesto promjera, D, koristi visina kanala, H.

U skladu s ovim, računska visina punjenja kanala (punjenje kod računskog protoka) treba bitijednaka ili manja od dopuštene (preporučane) vrijednosti.

294

Kako u kanalima mješovite i oborinske odvodnje protok otpadne vode traje relativno kratko, to su usušnom razdoblju kanali oborinske vode prazni a u kanalima mješovite odvodnje protječu samosušnom razdoblju kanali oborinske vode prazni, a u kanalima mješovite odvodnje protječu samokućanske (i eventualno industrijske) otpadne vode, tako da je visina punjenja vrlo mala. Zato jekod kanala oborinske i mješovite odvodnje dopušteno potpuno punjenje, tj. hvp = D (ili H).

PROMJER KANALA D

[mm]

VISINA PUNJENJA hvp

[mm]

250-300 0 60 D250 300 0,60 D

350-450 0,70 D

500-900 0,75 D

Tablica 2.4::III Preporučane vrijednosti visine punjenja okruglih kanala

više od 900 0,80 D

2.4.4 – 5. Ograničenje dubine ugradnje kanala

Dubina ugradnje kanala ovisi o nizu činilaca: klimatskim uvjetima (mogućnost smrzavanja),geomehaničkim osobinama tla, razini (dubini) podzemne vode, iznosu vanjskog opterećenja,dubini priključaka, položaju ostalih instalacija, veličini profila kanala, materijalu i načinu izvedbekanala i slkanala i sl.

295

Zato u svakom konkretnom slučaju treba sagledati ove faktore i njihovom analizom odreditiZato u svakom konkretnom slučaju treba sagledati ove faktore i njihovom analizom odreditioptimalnu dubinu ugradnje.

(1) Najmanja dubina ugradnje kanala. Općenito je kod projektiranja kanalizacijske mreže potrebnonajprije definirati najniža mjesta koja onda diktiraju daljnje uvjete za najmanjom dubinom ugradnjekanalizacijske mreže. Ako lokalne prilike dozvoljavaju, najmanja dubina ugradnje kanala ne bismjela biti manja od 1.5 [m], mjereno od dna rova, odnosno najmanje 1.0 [m], mjereno od tjemenakanala.

Povećanjem profila kanala ova veličina ima tendenciju porasta.

(2) Najveća dubina ugradnje kanala. Ova dubina je isključivo stvar ekonomskih proračuna.O ć it t d j d bi d 6 (i i 7) [ ] ih tljiOpćenito se smatra da je dubina do 6 (iznimno 7) [m] prihvatljiva.

Ako se radi o kraćim dionicama ili posebnim situacijama ponekad su prihvatljive i veće dubine.Tada se koristi tunelski način izvođena (probijanja) rova.

296

2 4 5 UGRADNJA I ISPITIVANJE KANALA2.4.5. UGRADNJA I ISPITIVANJE KANALA

(1) Ugradnja kanala. Respektirajući prethodno razmatrana ograničenja dubine ugradnje kanala isagledavajući naročito osobine terena i materijala izvedbe kanala pristupa se ugradnji kanala tesagledavajući naročito osobine terena i materijala izvedbe kanala, pristupa se ugradnji kanala tenjihovom ispitivanju na vodonepropusnost.

Kod toga uglavnom prevladavaju sličnosti s ugradnjom vodovodne mreže, točka 1.9.5, ali ima iodređenih razlika.

(a) Sličnosti su pretežno sadržane u sljedećem:

(i) potrebna širina rova za standardne prilike i neobložene kanale primarno je u funkciji promjerakanala tako da se mogu koristiti podaci iz tablice 1 9::IV Za kanale naknadno obložene betonomkanala, tako da se mogu koristiti podaci iz tablice 1.9::IV. Za kanale naknadno obložene betonom,najmanja širina rova jednaka je najvećoj vanjskoj širini obloge, uvećana za 0.6 [m],

(ii) izrada posteljice, zasipavanje kanala do tjemena i izvedba nadsloja obavlja se u standardnimuvjetima (ili ako proizvođač cijevnog materijala ne zahtjeva drukčije) prema postupku opisanomkod ugradnje vodovodnih cijevi, slika 1.9::20,

(iii) nakon izvedbe kanala, a prije potpunog zatrpavanja rova, provodi se ispitivanje navodonepropusnost.

297

(b) Razlike su uglavnom uvjetovane sljedećim razlozima:

(i) s obzirom na veću dubinu u kojoj se izvode kanali od one na koju se ugrađuju vodovodne cijevi,iskop rova se u mekšim tlima u načelu izvodi s kosim stijenkama iskopa Zakošenje je ovisno oiskop rova se u mekšim tlima u načelu izvodi s kosim stijenkama iskopa. Zakošenje je ovisno ogeomehaničkim osobinama materijala, a u funkciji sprječavanja klizanja bočnih strana rova.

Međutim, ako se iskop rova obavlja u gusto izgrađenom naselju, ovakav način izvođenja jenajčešće nemoguć, jer rov i deponija iskopanog materijala ili zauzimaju prekomjerno prostora ilisam iskop rova može ugroziti stabilnost temeljnih zidova okolnih objekata. Tada se kopaju rovovi svertikalnim ili blago nagnutim stijenkama, tj. s kutom nagiba znatno strmijim od kuta prirodnognagiba (unutarnjeg trenja) za konkretno tlo. Takve rovove je onda potrebno izvoditi spodgrađivanjem (razupiranjem), kako ne bi došlo do urušavanja bočnih strana rova.

(ii) također s obzirom na relativno veću dubinu ugradnje kanala moguće je (kod viših razinapodzemne vode) procjeđivanje znatnih količina vode u rov. Zato je potrebno pored rova izvestizdence iz kojih će se crpsti voda. Ovi zdenci se izvode i hidraulički proračunavaju istomzdence iz kojih će se crpsti voda. Ovi zdenci se izvode i hidraulički proračunavaju istommetodologijom kao i u svrhu vodoopskrbe, točka 1.5.3 – 2. Za nesmetano kopanje rova potrebnoje da razina podzemne vode bude snižena ispod dna rova za najmanje 0.5 [m], i to na mjestu gdjeje ona najviša, tj. na sredini između dva posljednja i susjedna zdenca u nizu.

(iii) za kanale koji se izvode u tvrdim tlima i ispod nivoa podzemne vode u mekim tlima, trebaposebnu pažnju posvetiti njihovoj mehaničkoj otpornosti i stabilnosti. Takvi kanali moraju bitiobavezno položeni na betonsku posteljicu, ili (ako je riječ o kanalima na tvrdom tlu) na betonskiležaj slika 2 4::06ležaj, slika 2.4::06.

298

Slika 2.4::06 Polaganje kanala na posebne podloge i u posebnim uvjetima(a) u mekim tlima; (b) u tvrdim tlima

1 – betonska posteljica; 2 – betonski ležaj; 3 – kanalizacijska cijev

Ako je razina podzemne vode u odnosu na kanal tako visoka da kod male ispunjenosti kanalaotpadnom vodom djelovanje uzgona može narušiti njegovu stabilnosti, ili se radi o znatnom iznosuvanjskog opterećenja, potrebno je provesti potpuno ili djelomično oblaganje kanala betonom, slikavanjskog opterećenja, potrebno je provesti potpuno ili djelomično oblaganje kanala betonom, slika2.4::07(a), u prvom slučaju zbog povećanja težine, a u drugom radi povećanja otpornosti navanjsko opterećenje.

Jedan od načina zaštite kanala je i primjena montažnih armiranobetonskih sanduka, slika2 4 07(b)2.4::07(b).

299

Slika 2 4::07 Zaštita kanalaSlika 2.4::07 Zaštita kanala(a) betonskom oblogom; (b) armiranobetonskim sandukom

1 – kanalizacijska cijev; 2 – betonska obloga; 3 – materijal od iskopa; 4 – armiranobetonski poklopac; 5 – armiranobetonski sanduk; 6 – pješčana posteljica; 7 – pješčani zasip

Općenito je kod svakog konkretnog slučaja ugradnje kanala potrebno statičkim proračunomprovjeriti veličinu naprezanja, odakle onda može uslijediti i potreba za dodatnom zaštitom kanala.

Parametre i metodologiju ovakvog proračuna s obzirom na osobine cijevnog materijalaParametre i metodologiju ovakvog proračuna, s obzirom na osobine cijevnog materijala,geomehaničke osobine tla, te vrstu i iznos opterećenja daju proizvođači cijevi.

(2) Ispitivanje kanala. Kod potisnih dionica kanalske mreže metodologija ispitivanja nad t id tič j k k d d d žvodonepropusnost identična je kao kod vodovodne mreže.

300

Ispitivanje spojeva i mogućih pukotina na vodonepropusnost kod novoizvedenih kanalizacijskihmreža u uvjetima tečenja sa slobodnim vodnim licem provodi se s daleko manjim ispitnim tlakom

k d d d ih ž I iti j di di i i đ d l ( i ij k )nego kod vodovodnih mreža. Ispitivanje se provodi po dionicama između dva ulazna (revizijska)okna, tako da se kanal napuni vodom čija razina osigurava hidrostatički tlak od 0.3 do 0.5 [bara],slika 2.4::08. Nakon određenog vremena (obično 2 do 3 [h]) konstatira se eventualan gubitak vodena ispitivanoj dionici koji ne bi smio biti veći od dopuštenog (propisanog) s obzirom na vrstuk li ij kih ij ikanalizacijskih cijevi.

Slika 2.4::08 Shema ispitivanja kanala na vodonepropusnost1 – vodosprema; 2 – cijev za ispuštanje zraka; 3 – brtve; 4 – ventil za ispuštanje vode

Jedan od bitnih parametara ugradbe kanala ili kolektora je i njihov prostorni položaj ispod površineJedan od bitnih parametara ugradbe kanala ili kolektora je i njihov prostorni položaj ispod površineterena i prometnica.

Ne postoje neka posebna pravila pomoću kojih se sigurno dolazi do optimalnog rješenja. No, očitoje da kod toga treba poći od urbanističkih karakteristika kanaliziranog područje, odnosno planova,

kti j ći it t b kl đ ti t li i t l ij ( d d t l d li drespektirajući pritom potrebu usklađenosti s ostalim instalacijama (vodovod, toplovod, plinovod,električni i telefonski kablovi), ali i s javnim zelenilom, stupovima javne rasvjete, temeljima drugihobjekata i sl.

301

Ispod užih prometnica (širine do ≈ 10 [m]), kanali se najčešće postavljaju sredinom prometnice,slike 2.2::03 i 2.2::08. Kad su prometne površine šire, moguće je rješenje s kanalom samo s jednestrane prometnice, slika 1.9::23, ali u načelu uvijek treba razmatrati mogućnost izvedbe kanala sobje strane prometnice.

Dakako, položaj i broj kanala u poprečnom presjeku prometnice treba odrediti na temeljuusporedbe troškova gradnje priključaka te sporednih i glavnih kolektora.usporedbe troškova gradnje priključaka te sporednih i glavnih kolektora.

Također, pri trasiranju kanalizacijske mreže treba nastojati da se izbjegnu presijecanja svodotocima, željezničkim prugama, podzemnim objektima i drugim infrastrukturnim mrežama, jersu u tehničkom smislu rješenja ovakvih presijecanja često vrlo složena, što uvjetuje veće troškovei d j k ij ti j ti i i ž ij t šk ć k l t iji k li ij k žizgradnje, a kasnije su na tim mjestima i izraženije poteškoće u eksploataciji kanalizacijske mreže.

Isto tako, prilikom kanaliziranja stambenih zona i pri rekonstrukciji gradske infrastrukture, te uglavnim ulicama, radi racionalnije gradnje i efikasnije eksploatacije preporučljivo je izvoditispecijalne podzemne objekte tunelskog tipa, slike 1.9::24, gdje je smješten veći brojspecijalne podzemne objekte tunelskog tipa, slike 1.9::24, gdje je smješten veći brojinfrastrukturnih mreža, uključivo i kanalizacijska.

2.4.6. HIDRAULIČKI PRORAČUN KANALIZACIJSKE MREŽE

Shodno mjerodavnim količinama otpadnih voda (točka 2.3.4) i projektiranim osobinamakanalizacijske mreže (materijal izvedbe, položaj i režim rada objekta na mreži, topografski uvjeti)uvijek je potrebno hidraulički dimenzionirati kanalizacijsku mrežu tako da ona svojomuvijek je potrebno hidraulički dimenzionirati kanalizacijsku mrežu, tako da ona svojompropusnošću u svakom trenutku omogućava nesmetanu odvodnju otpadnih voda.

302

Hidrauličko dimenzioniranje kanalizacijske mreže provodi se na najveću satnu količinu otpadnihvoda po pripadajućim dionicama mreže.p p p j

S obzirom na režim tečenja u kanalizacijskoj mreži, odnosno njezinom dijelu, generalno sumoguće dvije vrste proračuna:

(I) hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem(I) hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem,

(II) hidraulički proračun tečenja pod tlakom.

(I) Hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem se najčešće odnosi na kompletnu(I) Hidraulički proračun tečenja sa slobodnim vodnim licem se najčešće odnosi na kompletnukanalizacijsku mrežu ili na njezin pretežni dio.

U prirodi se tečenje otpadnih voda sa slobodnim vodnim licem odvija u kanalizacijskoj mreži uuvjetima turbulentnog i neustaljenog režima. Neustaljenost režima posljedica je karakteraf k i i j k li ij k ž t j k k l ili k l kt dj t kfunkcioniranja kanalizacijske mreže u promatranom presjeku kanala ili kolektora, gdje tokomvremena varira dubina vode i brzina, odnosno protok.

Međutim, u praksi se hidraulički proračun kanalizacijske mreže gotovo redovito provodi podpretpostavkom turbulentno jednolikog (dakle, ustaljenog) režima.p p j g ( , j g)

Takav način tečenja, slika 2.4::09, odvija se sa stalnom dubinom vode, h [m], i s istim uzdužnimpadovima dna kanala, I [1], vodnog lica, Io, [m] i linije energije (hidrauličkim padom), IE [1].

303

Slika 2.4::09 Grafički prikaz jednolikog tečenja u okrugloj kanalizacijskoj cijevi

Kao što je iz hidraulike poznato, osnovna jednadžba za proračun jednolikog tečenja je Chezyjevaformula za brzinu v [m s-1] koja uz supstituciju Manningovog koeficijenta hrapavosti n [m-1/3 s]formula za brzinu, v [m s 1], koja uz supstituciju Manningovog koeficijenta hrapavosti, n [m 1/3 s],poprima oblik (izraz 1.9-01):

213221322/132 111 IRIRIRv oE === (2.4-05)nnn

gdje je R [m] hidraulički radijus.

Koeficijent hrapavosti se kod proračuna tečenja u kanalizacijskoj mreži obično uzima svrijednošću, n = 0.013 (0.014) [m-1/3 s], neovisno od materijala izvedbe mreže, jer je praksapokazala da je hrapavost stijenki poslije izvjesnog vremena upotrebe sasvim slična za sve vrstekanala. Ova konstatacija posebno vrijedi za kanalizacijsku mrežu izvedenu od montažnih cijevnihelemenata, sa spojevima koji nisu posebno pažljivo izvedeni, gdje ima dosta priključaka, ulaznihokana i sl.

304

Međutim, danas je u praksi sve prisutnija pojava da se hidraulički proračun kanalizacijske mrežeprovodi upotrebom Darcy – Weisbachove i Colebrook – Whiteove jednadžbe, jer se pokazalo dasu rezultati dobiveni primjernom ovih jednadžbi bliži stvarnosti, budući da tečenje u kanalizacijskoj

ži l i b l ij l i žimreži zalazi u turbulentno prijelazni režim.

Analiza ovakvog hidrauličkog proračuna započinje promatranjem tečenja u okrugloj kanalizacijskojcijevi ispunjenoj do vrha.

N i D W i b h j d džb č d ij k li ij b t jNa osnovi Darcy – Weisbachove jednadžbe za proračun pada energijske linije zbog trenja poduljini cijevi možemo pisati (izraz 1.9-08):

vDL

HLHIII tr

E 2

2

0λ

=Δ

=Δ

===(2.4-06)

gDLLE 20

gdje su, podsjetimo:

ΔH hidraulički gubici zbog otpora trenja [m]ΔHtr - hidraulički gubici zbog otpora trenja, [m],L - duljina cijevi, [m],λ - koeficijent otpora trenja, [1],D - unutarnji promjer cijevi, [m],v (srednja) brzina [m s-1]v - (srednja) brzina, [m s 1],g - ubrzanje polja sile teže, [m s-2].

305

Vrijednost koeficijenta λ je u općem slučaju dana Colebrook – Whiteovom jednadžbom, izrazj j j p j j ,1.9-06, koja obuhvaća turbulentno prijelazni režim i asimptotski zadovoljava turbulentno hrapavi iturbulentno glatki režim:

⎟⎞

⎜⎛ +−=ε 51.2log21 D (2.4-07)⎟

⎠⎜⎝

+−=λλ Re71.3

log2 ( )

gdje su:

ε - apsolutna hidraulička hrapavost, [mm],

Re - Reynoldsov broj, [1], definiran izrazom:

νvD

=Re (2.4-08)

gdje je ν [m2 s-1] kinematički koeficijent viskoznosti vodegdje je ν [m2 s-1] kinematički koeficijent viskoznosti vode.

Kombinirajući jednadžbe 2.4-06 do 2.4-08 dobije se izraz za brzinu:

DgIDDgID

v EE

271.32

51.2log2 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−=

εν (2.4-09)

306

a pomoću jednadžbe neprekidnosti i za protok:

DgIDDDgID

AvQ EE

2271.32

51.2log2πεν

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−== (2.4-10)

Za određivanje brzine u cijevima koje nisu kružnog profila potrebno je u izraz 2.4-09 unositičetverostruku vrijednost kružnog radijusa, R, jer je kod okruglih cijevi:

RDDD

DOAR 4

442

=⇒===ππ (2.4-11)

gdje su:

A - protjecajna površina, [m2],

Q č i b d [ ]Q - omočeni obod, [m],

tako da imamo:

RgIRRgIR

v EE

284.142

314.0log4 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−=

εν (2.4-12)

307

Protok se, naravno, opet određuje iz jednadžbe kontinuiteta:

vAQ = (2.4-13)

Da bi se u praksi izbjeglo učestalo računanje po prethodnim izrazima i na taj način olakšaoDa bi se u praksi izbjeglo učestalo računanje po prethodnim izrazima i na taj način olakšaohidraulički proračun, postoje tablice koje su izrađene u funkciji: (i) profila cijevi, Φ [mm],(ii) protoka, Q [l s-1], (iii) brzine, v [m s-1], (iv) hidrauličkog gradijenta, IE = Io = I [1] i (v) apsolutnepogonske hrapavosti, εk [mm], s vrijednošću kinematičkog koeficijenta viskoznosti, ν = 1.308·10-6

[m2 s-1], što odgovara temperaturi vode, T = 10 [˚C].[ s ], što odgo a a te pe atu ode, 0 [ C]

Primjer jednog takvog tabelarnog prikaza hidrauličkih parametara dan je u tablici 2.4::IV za cijeviokruglog i jajolikog oblika profila.

Naravno, hidrauličke je parametre moguće prikazati i u nomogramskog obliku, slika 2.4::10., j p g p g g ,

308

Slik 2 4 10 N hid ličkih t t i j ih k li ij kih ij i k lSlika 2.4::10 Nomogram hidrauličkih parametara potpuno ispunjenih kanalizacijskih cijevi okruglog oblika profila prema formuli Colebrook – Whitea

309

Tablica 2.4::IV Tabelarni prikaz hidrauličkih parametara potpuno ispunjenih kanalizacijskih cijevi okruglog i jajolikog profila prema formuli Colebrook – Whitea

310

Primijetimo da su tablica i nomogram načinjeni (između ostalog) i u funkciji tzv apsolutnePrimijetimo da su tablica i nomogram načinjeni (između ostalog) i u funkciji tzv. apsolutnepogonske hrapavosti.

Naime, kao što je istaknuto, u praksi se pokazalo da je početna hrapavost, koju proizvođačikanalizacijskih cijevi analiziraju i određuju u laboratoriju na novim cijevima (a u skladu s tomhrapavošću prilažu tablice i nomograme), potpuno neadekvatna za hidraulički proračun, jerzanemaruje montažni karakter kanalizacijske mreže i sve njene prethodno spomenute pogonskeosobine.

Zato je stvarna pogonska hrapavost kanalizacijskih cijevi osjetno veća od tvornički deklarirane iZato je stvarna pogonska hrapavost kanalizacijskih cijevi osjetno veća od tvornički deklarirane iutvrđene laboratorijskim ispitivanjima.

Međutim, kako potrebne dimenzije profila i funkcioniranje projektirane kanalizacijske mrežeizravno ovisi o veličini pretpostavljene hrapavosti (manja hrapavost uvjetuje veću propusnu moćkanala), kod projektanata je prisutna težnja da se odabire što manja hrapavost.

Stoga je preporučljivo, pošto je stvarnu hrapavost vrlo teško odrediti, za veličinu pogonskehrapavosti odabrati srednje vrijednosti, dobivene na temelju dosada provedenih mjerenja i iskustvaprojektanataprojektanata.

Smatra se da kao najmanja vrijednost apsolutne pogonske hrapavosti za uobičajene slučajevekanala u mreži ne bi trebalo uzimati hrapavost manju od εk = 0.4 [mm]. Kao gornja vrijednostpreporuča se εk = 1.5 [mm], a iznimno εk = 3.0 [mm], ako se radi o starim i izrazito hrapavimp p k [ ], k [ ], pkanalima.

Napomenimo također da je za tlačne vodove uobičajeno uzimati, εk = 0.25 do 0.1 [mm], već premamaterijalu izvedbe vodova i kanala.

311

Istaknimo kako su se dosadašnja razmatranja odnosila na određivanje hidrauličkih parametarapotpuno ispunjenih kanalapotpuno ispunjenih kanala.

Međutim, budući da kanali najčešće nisu ispunjeni do vrha, potrebno je raspolagati postupkom zaproračun hidrauličkih parametara (prvenstveno brzine i protoka) u djelomično ispunjenimkanalima.

U tom se slučaju spomenuti hidraulički parametri računaju prema funkcijama:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= dd

hhf

vv

1 2.4-14⎠⎝ pp hv

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

p

d

p

d

hhf

QQ

2 2.4-15

gdje su:

v brzina vode kod djelomičnog ispunjenja [m s-1]vd - brzina vode kod djelomičnog ispunjenja, [m s 1],vp - brzina vode kod potpunog ispunjenja, [m s-1],Qd - protok kod djelomičnog ispunjenja, [m3 s-1],Qp - protok kod potpunog ispunjenja, [m3 s-1],h = h dubina vode kod djelomičnog ispunjenja [m]hd = h - dubina vode kod djelomičnog ispunjenja, [m],hp = D (= H) - dubina vode kod potpunog ispunjenja, [m].

312

Kao približna aproksimacija dviju posljednjih relacija dobiju se izrazi za brzinu:

8/5⎞⎛

i za protok:

8/5

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

p

d

p

d

RR

vv

2.4-16

p

8/5

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

p

d

p

d

p

d

RR

AA

QQ

2.4-17

gdje su:

Rd – hidraulički radijus kod djelomičnog ispunjenja, [m],d j j g p j j , [ ],Rp – hidraulički radijus kod potpunog ispunjenja, [m],Ad – protjecajna površina kod djelomičnog ispunjenja, [m2],Ap – protjecajna površina kod potpunog ispunjenja, [m2].

Iako su ovi izrazi izvedeni za cijevi kružnog oblika, mogu se sa zadovoljavajućom točnošću koristiti i zaproračun drugih oblika profila.

Pošto izrazi 2.4-16 i 2.4-17 nisu izravno rješivi, u praksi se koristimo tablicama koje su izrađene u funkcijij , p j joblika profila cijevi i odnosa Qd/Qp, h/D (ili h/H), vd/vp, A/D2 (ili A/H2), b/D (ili b/H), R/D (ili R/H) i O/D (iliO/H), tablica 2.4::V.

313

Tablica 2 4::V Tabelarni prikaz hidrauličkihTablica 2.4::V Tabelarni prikaz hidrauličkihparametara kanalizacijskih cijevi kružnogoblika profila pri djelomičnom ispunjenu

314

Odnos spomenutih parametara moguće je prikazati i grafički, što je za okrugli i jajoliki oblik profilacijevi prikazano na slici 2.4::11.j p

Slika 2.4::11 Hidraulički parametri kanalizacijskih cijevi za proračun djelomično ispunjenih profilaSlika 2.4::11 Hidraulički parametri kanalizacijskih cijevi za proračun djelomično ispunjenih profila(a) okrugli oblik; (b) jajoliki oblik

Dijagrami Qd/Qp i vd/vp u zavisnosti od h/H za druge oblika profila kanala imaju načelno isti oblik.

Na kraju istaknimo da se rezultati hidrauličkog proračuna kanalizacijske mreže primjenom Chezyjeveformule s Manningovim koeficijentom hrapavosti i primjenom Colebrook – Whiteove formule približnopoklapaju ako se u prvome slučaju odabere, n = 0.013 do 0.014 [m-1/3 s], a u drugom εk = 1.5 [mm].

Isto tako, lokalni hidraulički gubici u kanalizacijskoj mreži se ne računaju, budući da su uključeni upogonsku hrapavost.

315

(II) Hidraulički proračun tečenja pod tlakom odnosi se na proračun tečenja u dijelu kanalizacijske mrežegdje vlada tlačni režim što je npr slučaj za potisne cjevovode crpnih stanica kod kombiniranih sustavagdje vlada tlačni režim, što je npr. slučaj za potisne cjevovode crpnih stanica kod kombiniranih sustavaodvodnje.

Tada se hidraulički proračun svodi na proračun strujanja pod tlakom prema postupku iznijetom u točki 1.6.

U okviru ovog hidrauličkog proračuna načelno se provodi i analiza vodnog udara kod crpnih stanica, očemu su uvodne informacije također dane u točki 1.6.

2.4.7. PRIKAZIVANJE KANALIZACIJSKE MREŽE U PROJEKTU

Kanalizacijska mreža se u projektu kao i vodovodna mreža prikazuje:Kanalizacijska mreža se u projektu, kao i vodovodna mreža, prikazuje:

(1) situacijskim planovima,(2) uzdužnim profilima kanala ili kolektora,(3) karakterističnim normalnim presjecima kanala ili kolektora (za glavne i izvedbene projekte)(3) karakterističnim normalnim presjecima kanala ili kolektora (za glavne i izvedbene projekte).

(1) Situacijski plan kanalizacijske mreže crta se na kotiranom situacijskom planu područja odvodnje.U njega se unose:

(a) granica područja odvodnje,(b) trase kanala ili kolektora i potisnih cjevovoda s oznakom smjera tečenja (odvodnje),(c) pripadne (planimetriranjem ili analitički izračunate) slivne površine u [ha] s koeficijentima otjecanja (kod

mješovite i oborinske odvodnje) za svaki kanal ili kolektor,j j )(d) oznake i brojevi pojedinih grupa građevina (stalnih točaka) kanalizacijske mreže (npr. revizijskih okana

– RO 1, RO 2, …, crpnih stanica – CS 1, CS 2, …),

316

(e) posebni objekti na mreži (npr. prijelazi ispod rijeka i željezničkih pruga, zaštita kanala i sl.),( ) p j ( p p j p j j p g , ),(f) dimenzije profila i vrste cijevi za svaku dionicu između objekata (npr. revizijskih okana, prekidnih

okana i sl.),(g) stacionaža,(h) lokacija uređaja za pročišćavanje otpadnih voda,(i) trasa ispusta i lokacija ispuštanja pročišćene vode u prijemnik.

Situacijski plan se obično crta na kartama mjerila 1:2 500 do 1:5 000 za studije i idejne projekte, a 1:500 do 1:1 000 za glavne i izvedbene projekte.

(2) Uzdužni profili se crtaju za svaki kanal ili kolektor i potisni cjevovod na posebno snimljenimuzdužnim profilima po trasi ugradnje cijevi. U njima treba biti ucrtano i upisano:

(a) oznaka i brojevi svih objekata (stalnih točaka) kanalizacijske mreže iz situacijskog plana,(b) dimenzije profila i vrste cijevi po dionicama iz situacijskog plana,(c) padovi dna kanala u [‰] i duljine dionica za te padove u [m],( ) p [ ] j p [ ],(d) raskrižja ulica koje se križaju s ulicom čiji se profil crta i visinski položaj kanala u bočnim ulicama,(e) kote dna kanala (nivelete) u [m n. m.], na prijelomima dna kanala,(f) kote terena u [m n. m.], na prijelomima terena,(g) kote dna rova u [m n. m.], na prijelomima dna kanala,(h) dubine iskopa u [m], na prijelomima dna rova,(i) razmak profila u [m], na prijelomima (d) do (g),(j) stacionaža(j) stacionaža.

317

Ukoliko se radi o potpuno razdjenom i polurazdjelnom sustavu odvodnje, tada se kod crtanja uzdužnih profila kanalizacijskih mreža prikazuju međusobni visinski položaji obiju mreža.

Kod crtanja uzdužnih profila obično se uzima isto mjerilo za duljine u kojem je izrađen i situacijski plan, j j j j j ja za visine se najčešće odabire mjerilo 1:100.

(3) Karakteristični normalni presjeci obično se crtaju u mjerilu 1:5 do 1:50 (1:100), ovisno odimenzijama profila i dubini iskopa. U njih se unosi:

(a) geometrija rova (širina, dubina i nagib stijenki),(b) dimenzija i vrsta cijevi, odnosno kanala,(c) dimenzije i struktura posteljice, zasipa do 30 [cm] iznad tjemena cijevi, odnosno kanala (ili njihove( ) j p j , p [ ] j j , ( j

zaštite) i nadsloja.

318

2.5. GRAĐEVINE KANALIZACIJSKE MREŽE

Na kanalizacijskoj mreži najčešće susrećemo sljedeće građevine:

(1) slivnike,(2) ulazna (revizijska) okna,(3) priključne građevine,(4) prekidna okna,(5) spremnike za oborinsku vodu (retencijske bazene),(6) crpne stanice,(7) preljevne ili rasteretne građevine (kišne preljeve),(8) građevine za ubacivanje snijega,(10) natege.

O preljevnim građevinama je već bilo govora u točki 2.2., a u nastavku će se još opisati prvih šestgrađevina.

Građevine kanalizacijske mreže su element sustava odvodnjekojima se omogućuje ispravno funkcioniranje, upravljanje iodržavanje mreže.

319

2.5.1. SLIVNICI

Slivnici su građevine koje služe za prihvat oborinskih voda koje otječu terenom i za njihovo ispuštanje ukanale ili kolektore.

Izvode se uz sam rub površine s koje se odvodi oborinska voda (prometnice, pločnici) ili na sredini(parkirališta, trgovi).

Ispuštanje vode iz slivnika u kanal provodi se izravno ili posredstvom manjih bazena – taložnika.

Izravno ispuštanje se koristi kada su oborinske vode relativno čiste (bez pijeska i drugih suspenzijakoje se mogu taložiti u kanalu). U suprotnom se izvode slivnici s manjim taložnicima koji služe zaskupljanje suspenzija.

Na slici 2.5::01 prikazani su vertikalni presjeci slivnika s taložnicima.

U ulaznom dijelu, koji služi za hvatanje oborinskih voda, ugrađuje se rešetka ili se u rubnjaku izvodibočni otvor – vodolovno grlo.

Rešetka se postavlja ako se s dotokom oborinske vode očekuju znatne količine onečišćenja (papira,lišća, krpa, krutih otpadaka), dok se vodolovna grla koriste ako se radi o relativno čistijim vodama.

Dimenzije rešetki i vodolovnih grla sa slike 2.5::01 nisu samo u funkciji prihvata oborinskih voda, nego ipotrebe dostupnosti taložniku radi čišćenja, koje se obično obavlja specijalnim cisternama.

320

Slika 2.5::01 Slivnici(a) monolitni s izravnim priključkom; (b) montažni sa sifonskim priključkom

1 – pločnik; 2 – rubnjak; 3 – kolnik; 4 – rešetka; 5 – priključak na kolektor (npr. betonskom ili plastičnom cijevi); 6 – natega; 7 – otvor s poklopcem; 8 - taložnik

Priključak može biti izveden s izravnim, slika 2.5::01(a), ili sifonskim, slika 2.5::01(b),ispuštanjem oborinskih voda u kolektor.

Natege se primjenjuju kod mješovitih sustava odvodnje radi sprječavanja izlaza neugodnihmirisa iz kanalizacijskih kolektora, što je poželjno na mjestima gdje se zadržavaju ljudi (trgovi,pločnici). Međutim, da bi natega funkcionirala, u taložniku uvijek treba biti vode, što znači da je usušnom razdoblju potrebno redovito prati površine s kojih se oborinske vode hvataju ovomvrstom slivnika.

U svim slučajevima natege treba izbjegavati, jer sprječavaju prozračivanje kanala. Osim toga,često se začepljuju i teško održavaju, zbog čega moraju biti izvedene s otvorima za reviziju.

321

Slivnici se izvode:

(I) na licu mjesta (monolitno), od betona, slika 2.5::01 (a)

(II) montažno, najčešće od betonskih i plastičnih prstenova, slika 2.5::01 (b).

Tlocrtni oblik slivnika je kružni ili kvadratni, s karakterističnom tlocrtnom dimenzijom 0,45 do 0,50 [m].

Funkcionalno dimenzioniranje slivnika se ne provodi pojedinačno, već se ono sastoji u razmještanjuovih građevina sukladno njihovim pojedinačnim kapacitetima. Kapacitet ovisi o veličini ulaznog otvora iosobinama toka oborinske vode prema slivniku.

Budući da ne postoji teorijski pouzdan način funkcionalnog dimenzioniranja slivnika, njihovo sedimenzioniranje (prvenstveno međusobni razmak i veličina pripadne slivne površine) provodi u skladu siskustvima i preporukama.

Tako npr. engleske preporuke veličinu pripadne slivne površine s koje oborinske vode dotječu u slivniktretiraju ovisno o padu prometnice, tablica 2.5::I.

Tablica 2.5::I Pripadna slivna površina jednom slivniku

322

Sukladno ovim veličinama slivnih površina, na prometnicama je uobičajen međusobni razmakslivnika, Ls = 30 (za površine s većim nagibima) do 80 (100) [m] (za površine s manjim nagibom). Podrazmakom slivnika podrazumijevamo udaljenost slivnika s jedne strane ceste i najbližeg s druge straneceste, slika 2.5::02.

Slika 2.5::02 Situacijska shema međusobnog razmaka slivnika1 – rubnjak; 2 – kanal ili kolektor; 3 – slivnik; 4 – priključak; 5 – pripadna slivna površina jednom slivniku

* * *U slučaju odvodnje velikih površina (parkirališta, trgovi, aerodromi) izvode se linijski hvatačioborinskih voda, bilo u obliku neprekidnih rešetki ili vodolovnih grla. Ova rješenja primjenjuju sezato što zbog malih padova ovakvih površina i nemogućnosti njihovog profiliranja na točkastamjesta sakupljanja (slivnike) ne postoji drugi način efikasnog hvatanja znatnih količina oborinskihvoda.

Priključak linijskih hvatača na kanale ili kolektore, a po potrebi i izvedba taložnika i natega, provodise na isti način kao kod slivnika.

323

2.5.2. ULAZNA OKNA

Ulazna okna su građevine koje služe za pristup kanalima s površine terena radi pregleda, čišćenja i popravaka kanala.

Dodatna je zadaća ovih građevina da omogućuje tehnički ispravno priključenje i skretanje kanala, te promjenu njihovog uzdužnog pada i profila.

U skladu s ovim, ulazna okna se postavljaju:

(a) na početku svakog kanala (a, slika 2.5::03),

(b) na mjestima promjene profila kanala (b, slika 2.5::03),

(c) kod promjene uzdužnog pada kanala (c, slika 2.5::03),

(d) na mjestima skretanja kanala (d, slika 2.5::03),

(e) na mjestima priključaka kanala do profila, Φ = 600 [mm], (e, slika 2.5::03),

(f) na kanalima u pravcu, zbog održavanja i revizije, (f, slika 2.5::03).

Slika 2.5::03 Raspored ulaznih okana na kanalskoj mreži324

Dakle, kanalizacijska mreža se između dva ulazna okna izvodi u pravcu s istim parametrima kanala.

Kod kanala koji su u pravcu, ulazna okna treba predvidjeti na maksimalnom razmaku od:

(i) Lmax = 50 [m], za profile, 250 [mm] ≤ Φ ≤ 600 [mm],(ii) Lmax = 75 [m], za profile, 700 [mm] ≤ Φ < 1400 [mm],(iii) Lmax = 150 [m], za profile, Φ ≥ 1400 [mm].

Ovi razmaci su posljedica uvjeta održavanja, budući da je održavanje kanalizacijske mreže znatnootežano kod neprohodnih kanala (malih profila), a lakše kod prohodnih kanala.

Priključke kanala koji se izvode u ulaznim oknima treba provesti tako da se ne stvara uspor u mreži. Zatose kanali priključuju visinski u razini vodnog lica, ili nizvodne razine moraju biti niže od uzvodnih. U praksise to obično izvodi na taj način da se kanali visinski postavljaju tako da su im tjemena na istoj visini, slika2.5::04, ili da su kod nizvodnih niža.

325

Slika 2.5::04 Načelo visinskog položaja kanala u ulaznom oknu

Tlocrtna rješenja, a time i oblici horizontalnog presjeka revizijskih okana, ovise o njihovim funkcijama(priključenje kanala, promjena uzdužnog pada, promjena smjera), materijalu izvedbe, veličini profila, tepraksi i tipizaciji koju gotovo svaka komunalna organizacija provodi na svom području.

Na slici 2.5::05 prikazane su tri varijante ulaznog okna okruglog tlocrta u odnosu na smjerove i brojkanala.

326

Slika 2.5::05 Tlocrtna rješenja okruglog ulaznog okna(a) okno na kanalu u pravcu; (b) okno na skretanju kanala; (c) okno na priključenju kanala

Uz prikazani okrugli tlocrtni oblik, ulazna okna se mogu izvesti i poligonalnog (kvadratnog, pravokutnog ili trapeznog) oblika.

Neovisno o tlocrtnom obliku okna, radijus skretanja kanala se ne preporuča manji od trostruke vrijednostipromjera kanala, a maksimalno skretanje koje se u kanalizaciji primjenjuje ne smije biti manje od 90 [°],slika 2.5::05(b2).

Svako ulazno okno, slika 2.5::06, sastoji se od:

(1) dna s kinetom,

(2) radnog prostora (radne komore),

(3) silaznog prostora (vrata ili grla okna),

(4) ulaznog prostora s poklopcem.

Slika 2.5::06 Dijelovi ulaznog okna1 – dno s kinetom; 2 – radni prostor; 3 – silazni prostor; 4 – ulazni prostor s poklopcem

327

(1) Kineta se oblikuje na dnu okna radi protjecanja vode kroz okno u predviđenom smjeru. Visina kinetese pretežno uzima pola promjera kanala, s tim da se bokovi kinete prema vertikalnoj stijenci oknaizvode u nagibu 1:3 do 1:5 do pune visine profila, slika 2.5::07(a). Kod većih brzina (v > 2,5 [m s-1]) sekinete u krivini mogu jednostrano ili dvostrano podignuti do pune visine profila, slika 2.5::07(b).Podizanje kinete se izvodi radi sprječavanja tečenja izvan kinete.

Slika 2.5::07 Kinete(a) pola visine profila; (b) pune visine profila;

(b1) dvostrano podignuta; (b2) jednostrano podignuta

(2) Radni prostor služi za sve manipulacije radnika kod održavanja i čišćenja kanala. Zato ovaj prostor(radna visina) mora biti toliki (obično najmanje 1,8 [m]) da omogućuje upotrebu potrebnog alata zanesmetano obavljanje svih radova.

Tlocrtne dimenzije radne komore proizlaze iz radnih uvjeta i dimenzija priključnih kanala ili kolektora.Kao najmanja karakteristična tlocrtna dimenzija radnog prostora kod revizijskih okana za kanale doprofila, Φ = 600 [mm], uzima se (0.6) 1,0 [m].

(3) Grlo okna služi za silaženje/izlaženje radnika u/iz radnog prostora. Zato karakteristična tlocrtnadimenzija grla okna iznosi barem 0,6 [m], a kod duljih silaznih prostora (preko 1 [m]) najmanje 0,8 [m].

(4) Ulazni otvor je opskrbljen lijevano željeznim poklopcem, lake (manja nosivost) ili teške (većanosivost) izvedbe. Teška izvedba se koristi na prometnim površinama.

328

Pored navedenih dijelova u ulaznom oknu se za silazak i izlazak radnika ugrađuju (lijevano željezne)stupaljke, s kojima se kod dubljih okana (> 3,0 [m]) postavlja zaštitna ograda.

S obzirom na način izvedbe ulaznih okana, moguća je podjela na:

(I) monolitna okna, izvedena na licu mjesta,(II) montažna okna, izvedena od gotovih elemenata,(III) polumontažna okna, izvedena kao kombinacija prva dva slučaja.

(I) Monolitna okna se mogu izvoditi:

(1) od betona i armiranog betona, slika 2.5::08,(2) zidanjem betonskih blokova, opeke i kamena.

Suvremena praksa preferira izvedbu betonskih i armirano betonskih ulaznih okana.

(II) Montažna okna, u odnosu na materijal izvedbe, mogu biti:

(1) betonska i armirano betonska, slika 2.5::09(a),(2) azbest cementna, slika 2.5::09(b),(3) plastična (polipropilenska, polietilenska, poliesterska), slika 2.5::10.

Sastoje se od dna (baze) s kinetom, tijela (formiranog od cijevi ili prstenova), vrata (grla) i poklopca. Kodplastičnih okana izvodi se i armirano betonski distribucijski prsten koji ima funkciju prijenosa vanjskog(prometnog) opterećenja na okolno tlo (a ne na okno kao kod betonskih i armirano betonskih okana).

Azbest cementna okna se danas više ne proizvode (postoje samo na izvedenim kanalskim mrežama).Primjena plastičnih okana je novijeg datuma, naročito u slučajevima visokih podzemnih voda (zbogvodonepropusnosti) i agresivnih otpadnih voda (zbog otpornosti na agresivno djelovanje otpadnih voda).

329

Slika 2.5::08 Monolitna ulazna okna(a) betonsko okno; (b) armirano betonsko okno

330

Slika 2.5::09 Montažna ulazna okna(a) betonsko ili armirano betonsko okno; (b) azbest cementno okno

331

Slika 2.5::10 Montažna plastična (polipropilenska) ulazna okna(a) Φ 600 [mm]; (b) Φ 800 i 1000 [mm]

(a) (b)

332

Slika 2.5::10 Montažna plastična ulazna okna (nastavak)(a) polietilensko okno; (b) poliestersko okno

(III) Polumontažna okna se najčešće izvode kao kombinacija donjeg (priključnog) monolitnog dijela, te montažnog radnog i silaznog dijela okna.

(a) (b)

333

2.5.3. PRIKLJUČNE GRAĐEVINE

Kao što je u prethodnoj točki istaknuto, priključenje kanala do profila, Φ = 600 [mm], izvodi se unutarrevizijskih okana.

Profili, Φ > 600 [mm], spajaju se unutar monolitnih armirano betonskih priključnih građevina.

Osnovna pravila kod izvedbe ovih građevina, slika 2.5::11, jesu:

(1) priključak se izvodi tangencijalno,

(2) priključak se izvodi u razini vodnog lica,

(3) priključak mora biti pod kutom manjim od 90 [°],

(4) najmanji radijus zakrivljenosti priključnih kanala mora biti jednak peterostrukoj vrijednosti

unutarnjeg promjera kanala.

Drugo pravilo je uvjetovano potrebom eliminiranja uspora u uzvodnim kanalima. Zato brzina uizlaznom kanalu mora biti jednaka ili veća od brzine u priključnim kanalima. Ako se to ne možeosigurati, izvodi se visinska dislokacija kanala koja osigurava da donja voda ne utječe na uzvodneuvjete tečenja.

Unutar priključnih građevina izvodi se betonska kineta kako bi se postiglo traženo usmjeravanjeprotoka. Također se izvode i ulazna okna kojima se može izvršiti revizija građevine i kanala.

334

Slika 2.5::11 Primjeri tlocrtnih rješenja priključnih građevina

2.5.4. PREKIDNA OKNA

Prekidna okna su građevine koje se izvode radi uspostavljanja uzdužnog pada kanala pri kojemu se, s obzirom na vrstu kanala, brzine ograničavaju na maksimalno dopuštene vrijednosti, slika 2.5::12.

Slika 2.5::12 Shema položaja prekidnih okana, PO, na kanaluIt – pad terena; I – pad kanala

335

Obično se izvode kao monolitne (betonske) armirano betonske građevine.

Rješenje prekidnih okana prvenstveno ovise o profilu kanala (protoku) i prekidnoj visini.

Kod profila do 300 [mm] i prekidne visine do 0,5 [m], prekid se izvodi u ulaznom oknu, slika 2.5::13.

Slika 2.5::13 Prekidno (ulazno) okno za manje profile i manje prekidne visine

Dakle, ovakvo rješenje je prihvatljivosamo u slučaju manjih dotoka i prekidnihvisina kod kojih s obzirom na energijuvodnog mlaza ne dolazi do oštećenja(dna) okna.

Kod profila do 300 (400) [mm] i većeprekidne visine (> 0.5 [m], najviše 1,5[m]), dodatno se izvodi obilazni kanal,slika 2.5::14.

Slika 2.5::14 Prekidno okno za manje profile i veće prekidne visine

1 – glavni kanal; 2 – obilazni kanal

336

Kod manjih protoka (sušno razdoblje) voda u prekidno okno dotječe samo obilaznim kanalom, a kodvećih kroz oba dovodna kanala, s tim da dio dotoka glavnim kanalom, koji zadržava uzdužni nagib skojim je položen uzvodno, pada na vodni jastuk na dnu okna i time ublažava udar vode koja slobodnopada iz glavnog kanala.

Kod profila preko 400 [mm], a time i većih protoka, vodni mlaz ima znatno veću energiju, te se ne moževiše dopustiti da izravno pada u okno. Tada se prekidna okna izvode s neprekidnim padom dna, slika2.5::15(a), a u slučaju i većih prekidnih visina (> 1,5 [m]), dodatno se izvodi pregrada za prigušenjetoka (disipaciju energije) i bučnica, slika 2.5::15(b).

Slika 2.5::15 Prekidna okna za veće profile i veće prekidne visine(a) s neprekidnim padom dna; (b) s pregradom i bučnicom

1 – armiranobetonska pregrada; 2 - bučnica

Profili preko 1000 [mm] i prekidne visine iznad 1,5 [m] u principu zahtijevaju izvedbu kompletnogslapišta s bučnicom u oknu, slika 2.5 ::16.

337

Slika 2.5::16 Prekidna okna za velike profile i velike prekidne visine

Prekidna okna s prigušenjem toka i slapištem nastoje se uvijek ispitati na fizikalnim modelima.

Pored izloženih, postoji cijeli niz rješenja prekidnih okana prilagođenih lokalnoj praksi i uvjetima, sosnovnim ciljem da se visinska dislokacija kanala izvede na siguran i tehnički ispravan način.

338

Slika 2.5::17 Pogonska shema spremnika za oborinsku vodu(a) zadržni spremnik; (b) preljevni spremnik; (c) spremnik za bistrenje

Na slici 2.5::17 prikazana je pogonska shema ovih građevina.

2.5.5. SPREMNICI ZA OBORINSKU VODU

Spremnici za oborinsku vodu (retencijski bazeni) su građevine koje se izvode kod oborinske i mješoviteodvodnje s osnovnim ciljem prihvaćanja i zadržavanja određenih količina oborinskih i drugih otpadnihvoda.

Uz ovu, spremnici za oborinsku vodu mogu imati i dodatne zadaće, tako da razlikujemo:

(a) zadržne spremnike,

(b) preljevne spremnike,

(c) spremnike za bistrenje (fizičko pročišćavanje) oborinskih voda.

339

(a) Zadržni spremnici se pune za vrijeme jačih oborina (kiša) dijelom otpadnih i oborinskih voda, a praznepostupno nakon prestanka oborina.

U načelu nemaju preljev, nego samo odvod priključen na kanal, crpnu stanicu ili uređaj za pročišćavanje.Jedino može biti predviđen preljev za nuždu, koji se aktivira za vrijeme obilnih kiša (kiša većih povratnihrazdoblja).

(b) Preljevni spremnici, u odnosu na zadržne, imaju i (kišni) preljev kojime se u vrijeme jakih kiša rasterećujekanalski sustav izravnim ispuštanjem dijela razrijeđenih voda u prijemnik.

Dakle, ovi se spremnici dimenzioniraju tako da prihvate dio oborinskih i otpadnih voda koje se ne prelijevaju,zadrže ih do prestanka oborina, a zatim se spremnici postupno prazne.

Time se znatno smanjuje hidrauličko opterećenje kanalizacijske mreže nizvodno od preljeva i uređaja zapročišćavanje.

(c) Spremnici za bistrenje izvode se kao taložnici za fizikalno pročišćavanje oborinskih voda prije njihovogispuštanja u prijemnik.

Dakle, primjenom spremnika za oborinsku vodu postižu se različiti efekti, kao:

(i) ušteda na investicijskim troškovima kanalizacijske mreže,(ii) mogućnost priključenja novih dijelova grada na postojeći sustav odvodnje,(iii) saniranje hidrauličkog opterećenja kanala,(iv) zaštita prijemnika,(v) rasterećenje uređaja za pročišćavanje.

Spremnici za oborinsku vodu izvode se okruglog i pravokutnog tlocrta, slika 2.5::18, kao monolitne armiranobetonske građevine.

340

Slika 2.5::18 Spremnici za oborinsku vodu(a) okrugli; (b) pravokutni;

1 – dotok u sušnom razdoblju; 2 – dotok u kišnom razdoblju; 3 – preljev; 4 – odvod; 5 - pregrada

Funkcionalno dimenzioniranje ovih građevina je hidrološko – hidraulički problem koji se sastoji uproračunu:

(1) volumena spremnika,(2) vremena pražnjenja,(3) vremena punjenja,(4) preljeva (kod preljevnih spremnika).

341

2.5.6. CRPNE STANICE

Crpne stanice su građevine s pripadnom elektrostrojaskom opremom kojima se otpadne vode podižu izgrađevina ili područja (kanala) s nižom na višu razinu.

Takvih slučajeva ima podosta u praksi, kako na samoj kanalizacijskoj mreži, tako i na uređajima zapročišćavanje otpadnih voda i obradu mulja.

Na kanalizacijskoj mreži crpne stanice su potrebne za podizanje otpadnih voda iz dubljih u plićedijelove kanala kada je pad kanala veći od nagiba terena, slika 2.5::19. Tada bi inzistiranje nakompletnoj gravitacijskoj odvodnji zahtijevalo dubine ugradnje kanala koje su daleko iznad ekonomskiprihvatljivih (6 do 7 [m]).

Slika 2.5::19 Shema položaja crpne stanice na kanaluIt – pad terena; I – pad dna kanala

342

Ove su posebnosti uglavnom posljedica:

(a) svojstva otpadnih voda, zbog čega je potrebna primjena crpki u kojima je smanjena mogućnostzačepljenja (crpke s izvedbom rotora koja omogućava crpljenje vode zajedno s krupnijimotpacima) i koje su otporne na habanje i koroziju,

(b) količina otpadnih voda, što ponekad zahtijeva primjenu crpki kapaciteta i do nekoliko kubnih metarau sekundi,

(c) veličine (manometarske) visine dizanja, koja često iznosi svega nekoliko metara.

U kanalizaciji se upotrebljavaju rotacijske crpke, prvenstveno centrifugalne, propelerne i pužne.

Prema smještaju motora u crpnoj stanici razlikuju se, kao i kod vodovoda, mokra i suha izvedba, slika

2.5::21.

Budući da su načelno crpne stanice detaljnije tumačene u prethodnom poglavlju, točka 1.6, te da postojianalogija u njihovoj primjeni i izvedbi kod vodovoda i kanalizacije, ovdje se neće nanovo iznositi analizegeneralnog značaja, već će se samo ukazati na određene posebnosti koje postoje kod primjene crpki ukanalizaciji.

343

Pužna crpka je zasigurno najstarija vrsta crpki koja se široko primjenjuje u odvodnji otpadnih voda.Načelo rada ove crpke temeljeno je na guranju vode pužem duž otvorenog i koso položenog korita doizljeva. Puž crpke se izvodi od noseće čelične cijevi na koju je zavarena spiralna čelična traka. Nagibosovine pužne crpke, α [°], je 22 do 40 (najčešće 30 do 35 ) [°].

Pužne crpke služe za podizanje relativno velikih količina otpadnih voda (do 3.0 [m3 s-1] ) na malu visinu(do najviše 10 [m]). Za veće visine dizanja mogu se postaviti u seriji.

Koeficijent korisnog djelovanja, η [1], pužne crpke ovisi i o stupnju punjenja (dubini vode) na donjemkraju crpke, slika 2.5::20(a). Najveći je kod potpunog punjenja i iznosi , η = 0,73.

Kapacitet, Q [m3 s-1] , pužne crpke ovisi o njezinim geometrijskim osobinama, broju okretaja i vanjskompromjeru puža, D [mm]. Krivulja orijentacijskog kapaciteta pužnih crpki pri potpunom punjenju u funkcijivanjskog promjera puža prikazana je na slici 2.5::20(b).

Slika 2.5::20 Tipične krivulje pužne crpke(a) odnos dubine punjenja i efikasnosti crpke; (b) orijentacijski kapacitet crpke kod potpunog punjenja

T1 – dodirna točka; T2 – točka potpunog punjenja

344

Glavna prednost korištenja pužnih crpki jest:

(i) mogu crpsti otpadne vode s krupnijim tvarima, uključujući i plivajuće,

(ii) rad crpke nije pod utjecajem varijacije dotoka, tako da ona radi neprekidno (radi čega ne treba crpni

spremnik) i crpi vodu sukladno dotoku do veličine maksimalnog kapaciteta.

Primjena ostalih vrsta crpki zahtjeva izvedbu crpnih spremnika. Vrijeme zadržavanja otpadnih voda ucrpnom spremniku ne smije biti dulje od 25 [min], kako bi se izbjegla razgradnja organske tvari i takoizbjegli neugodni mirisi.

Problem nejednolikog dotoka otpadnih voda u crpne stanice najčešće se rješava ugradnjom više crpki,koje se automatski uključuju ( i isključuju) prema dotoku.

Sukladno svojstvima otpadnih voda i veličine crpne stanice, pred crpnim spremnikom se ugrađujerešetka ili usitnjivač (kominutor) radi zaštite crpki od začepljenja, slika 2.5::21(b). Slobodni otvor međušipkama rešetke iznosi 75 do 100 [mm], kako bi se na minimum smanjilo zadržavanje otpadnih(prvenstveno organskih) tvari na rešetki.

Zbog problema taloženja kod otpadnih voda u tlačnom cjevovodu se zahtijeva brzina vode između 1,0 i1,5 [m s-1]. Veće brzine se ne preporučuju zbog znatnijih hidrauličkih gubitaka i eventualne abrazijecijevnog materijala.

345

Crpne stanice mogu biti izvedene:

(I) monolitno,(II) montažno.

(I) Monolitne crpne stanice (izvedene na licu mjesta) uglavnom se rade za crpke većeg kapaciteta(Q > 50 [l s-1]). Izvode se kao armirano betonski objekti, slika 2.5::21.

Slika 2.5::21 Monolitne crpne stanice(a) s uronjenim crpkama; (b) sa crpkama suhe izvedbe; (c) s pužnim crpkama

346

(II) Montažne crpne stanice se pretežno izvode za crpke manjeg kapaciteta (Q ˂ 50 [l s-1]). Rade setvornički za direktnu ugradnju na gradilištu, slika 2.5::22.

Slika 2.5::22 Montažne crpne stanice(a) s uronjenim crpkama; (b) sa crpkama suhe izvedbe

1 - temeljna ploča; 2 – dovod; 3 – crpke; 4 – upravljački ormarić; 5 – otvor s poklopcem; 6 – radna platforma; 7 – odvod; 8 – ventilacijska cijev

1

12

8

2

3

4

5

6

7

8 8

8

3

(a) (b)

347

Slika 2.5::22 Montažne crpne stanice (nastavak)

348

Izvode se kompletno sa svim unutarnjim cjevovodima i drugim komponentama, odnosno opremom.Stoga je njihova izvedba reducirana samo na iskope na gradilištu (na licu mjesta), zatim polaganje natemelj i spajanje crpne stanice na dovodni (gravitacijski) i odvodni (tlačni) cjevovod, te spajanjeupravljačkog ormarića na strujni priključak i eventualno telimetrijsko spajanje.

Djelovanje uzgona za slučaj prazne crpne stanice u principu zahtijeva ili njeno sidrenje na temeljnu(betonsku) ploču, koja također može biti prefabricirana, ili izvedbu prstenastih orebrenja po vanjskojpovršini konstrukcije crpne stanice.

Crpna stanica mora biti ventilirana u cilju preveniranja razvoja toksičnih i eksplozivnih plinova. Akopostoji mogućnost od smrzavanja, gornji dio crpne stanice treba termički izolirati.

Montažne crpne stanice su opremljene pristupnim poklopcima od plastike, aluminija ili galvaniziranog(pocinčanog) čelika. Unutarnji cjevovodi mogu biti plastični, lijevano željezni ili od tankostjenognehrđajućeg čelika (inoksa) s tvorničkim fasonskim komadima (koljenima i ograncima).

Uglavnom se izvode od armiranog betona, slika 2.5:: 23, i plastike (poliestera, polietilena), slika 2.5::24.

349

Slika 2.5::23 Montažne armirano betonske crpne stanice

350

Slika 2.5::24 Montažne plastične crpne stanice

351

Dakle, otpadne vode je prije ispuštanja u prijemnike uvijek neophodno pročistiti, kako bi se iz njih doodređenog stupnja uklonile plivajuće, lebdeće i otopljene tvari, te koloidi, dakle onečišćenja (zagađenja)koja su prisutna u otpadnim vodama i bitno karakteriziraju njihova svojstva.

Kod analize problema pročišćavanja otpadnih voda od temeljne su važnosti:

(1) količina i svojstva otpadnih voda,(2) svojstva prijemnika,(3) uvjeti ispuštanja otpadnih voda,(4) procesi pročišćavanja otpadnih voda i zbrinjavanja mulja.

Metodologija određivanja mjerodavnih količina otpadnih voda iznijeta je u točki 2.3, dok će se ostaloprotumačiti neposredno u nastavku.

2.6.1. SVOJSTVA OTPADNIH VODA

Otpadne vode predstavljaju u stvari mješavinu raznih vodom nošenih onečišćenja (otpadaka). Stogasvojstva ovih voda bitno ovise o njihovom porijeklu (kućanske, industrijske i oborinske vode).

Pročišćavanje otpadnih voda je proces smanjenjaonečišćenja (zagađenja) do onih količina ili koncentracijas kojima pročišćene otpadne vode ispuštene u prijemnikepostaju neopasne za život i ljudsko zdravlje i ne uzrokujuneželjene promjene u okolišu.

2.6. PROČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA

352

Glavni pokazatelji svojstava otpadnih voda jesu:

(1) krupni (površinski) otpaci,(2) raspršene (suspendirane) i otopljene tvari,(3) mikroorganizmi,(4) hranjive soli (biogene soli),(5) postojane (perzistentne) tvari,(6) otrovne tvari,(7) radioaktivne tvari,(8) otopljeni plinovi,(9) povišena temperatura vode.

(1) Krupni otpaci jesu papir, krpe, kore od voća i ostali krupniji organski i sintetski otpaci.

Za razgradnju (dekompoziciju) krupnih organskih otpadaka se troši kisik, pa se tako smanjuje količinaotopljenog kisika u vodi.

(2) Raspršene i otopljene tvari koje se nalaze u otpadnim vodama su tvari organskog i anorganskog(mineralnog) porijekla. Raspršene tvari su krupnije čestice od otopljenih tvari koje se u otpadnim vodamanalaze u obliku iona i molekula. Prijelaz između raspršenih i otopljenih tvari čine koloidi, tako da jeuobičajena sljedeća klasifikacija:

(a) otopljene tvari, dimenzija čestica do1 [nm] = 10-6 [mm] = 10-9 [m],(b) koloidi, dimenzija čestica od 1 [nm] do1 [μm] = 103 [nm] =10-3 [mm] = 10-6 [m],(c) raspršene tvari, dimenzija čestica preko 1 [μm]. Orijentacijski, za dimenzije čestica do 10 [μm] raspršene

tvari su netaložive, a preko 10 [μm] su taložive.

353

Otopljene i raspršene tvari uzrokuju promjenu boje u vodi, a raspršene tvari i koloidi tvore mutnoću.Povećana mutnoća vode sprječava prodiranje svjetlosti, što usporava fotosintezu. Zbog toga se u većimdubinama smanjuje količina kisika, pa se povećava zona anaerobne razgradnje organske tvari, čime sestvaraju plinovi neugodna mirisa. (Miris u vodi može potjecati i od unošenja nekih kemijskih spojeva,naročito kad se uvode industrijske otpadne vode).

(3) Mikroorganizmi (virusi, rekrecije, bakterije, plijesni, kvasci, alge, praživotinje) su jednostanični ivišestanični organizmi koji se nalaze u svim otpadnim vodama.

Za procese pročišćavanja otpadnih voda od naročitog su značenja sljedeće dvije skupinemikroorganizama:

(a) mikroorganizmi razlagači (saprofagni mikroorganizmi),(b) mikroorganizmi iz probavnog trakta ljudi i životinja (fekalni mikroorganizmi).

(a) Mikroorganizmi razlagači biološki razgrađuju organsku tvar do anorganske, troše otopljeni kisik, pa semože pojaviti neželjeni manjak (deficit) kisika, odnosno anaerobno stanje.

Prema optimalnoj temperaturi, T [°C], za razvoj, saprofagni mikroorganizmi se dijele na:

(i) kriofilne (psikrofilne), s optimalnom temperaturom, T = 0 do 5 [°C],(ii) mezofilne, s optimalnom temperaturom, T = 20 do 40 [°C],(iii) termofilne, s optimalnom temperaturom, T > 40 (najbolje 55 do 60) [°C].

354

(b) Mikroorganizmi iz probavnog trakta ljudi i životinja su temeljni pokazatelj kućanskih otpadnih voda, ali ihima i u industrijskim otpadnim vodama.

Među ovom skupinom mikroorganizama su posebno značajni patogeni mikroorganizmi koji mogu bitiuzročnici oboljenja (tifusa, paratifusa, hepatitisa, poliomijelitisa, kolere, tuberkuloze, dizenterije). Bolesti semogu prenijeti kupanjem u nečistoj vodi (zbog dodira s kožom ili zbog gutanja vode) i naročitokonzumiranjem proizvoda iz vode (npr. školjki koje se jedu sirove).

Kao indikator zagađenja ovim mikroorganizmima obično služe bakterije normalne crijevne flore ljudi iživotinja – koliformne bakterije, određene kao najvjerojatniji broj bakterija (NBB).

Kad fekalni mikrooganizmi dospiju u prijemnik (okoliš) s drugačijim uvjetima za život (temperatura,koncentracija vodikovih iona, ultraljubičasto zračenje), postepeno isčezavaju. Vrijeme isčezavanja nijejednako za sve mikroorganizme, a prvenstveno ovisi o sadržaju otopljenih (hranjivih) soli u vodi.

(4) Hranjive soli nastaju procesom razgradnje organske tvari iz otpadnih voda ispuštenih u prirodne iumjetne prijemnike. Ovaj je proces prvenstveno vezan uz nastanak soli dušika i fosfora, koje sudjeluju ustvaranju bjelančevina i time potiču razvoj planktona (lebdećih mikroorganizama čije je kretanje ovisno ostrujanju vode) i zelenih biljaka.

Prema tome, ispuštanjem većih količina otpadnih voda bogatih organskim tvarima u vodne sustave(prijemnike) sa slabijom izmjenom vode (jezera, akumulacije, morski zaljevi) znatno se povećava količinahranjivih soli u ekosustavu. Ako su pri tome za razvoj biomase povoljni i ostali činioci (kisik, svjetlost itemperatura) može doći do prekomjernog rasta planktona i cvatnje otrovnih algi, tj. do pojave eutrofnogstanja u prijemniku.

Inače, umjereno povećana proizvodnja biomase je općenito korisna za razvoj ribarstva, ali i neprikladna zavode namijenjene rekreaciji.

355

(5) Postojane tvari su organske i sintetske biološki nerazgradive ili teško (sporo) razgradive tvari. I urazdoblju dok traje njihova eventualna razgradnja nepovoljno djeluju na akvatični život, a mogu se inakupljati u organizmima.

Od ovih su tvari u otpadnim vodama od prvenstvenog interesa:

(a) mineralna ulja i njihovi derivati (naročito nafta i naftni derivati),(b) pesticidi,(c) deterdženti,(d) plastične tvari.

(a) Mineralna ulja dospijevaju u vodne sustave s kućanskim i industrijskim otpadnim vodama. Na vodnojpovršini stvaraju tanku prevlaku što zbog ometanja otapanja kisika iz zraka smanjuje količinu otopljenogkisika u vodi, te isključuje mogućnost korištenja vode za rekreaciju.

U toplijim područjima Zemlje mineralna su ulja biološki razgradiva (uz visoku potrošnju kisika), dok je uhladnijim predjelima razgradnja vrlo spora.

Inače, mineralna su ulja vrlo otrovna za žive organizme u vodi i kod koncentracije ispod 1 [mg l-1].

(b) Pesticidi dospijevaju u vodu ispiranjem poljoprivrednog zemljišta (gdje se koriste kao sredstva za zaštitubilja), ali ih ima i u industrijskim otpadnim vodama.

U pogledu onečišćenja voda među najopasnije pesticide ubrajaju se klorirani ugljikovodici (DDT, dieldrin,lindan, endrin) koji se nakupljaju u masnim tkivima. Dodatno, DDT ometa fotosintezu jednostaničnih algi.

Zbog toga je danas proizvodnja i primjena ove vrste pesticida gotovo u potpunosti zabranjena.

356

(c) Deterdžente nalazimo u kućanskim i industrijskim otpadnim vodama. Njima se u vodne sustave unoseznatne količine fosfata, što može izazvati eutrofikaciju.

Postojanost deterdženata ovisi o njihovoj molekularnoj strukturi.

Tzv. tvrdi deterdženti (alkilbenzensulfonati tetramerne vrste) su praktički nerazgradivi. Na vodnoj površini ovideterdženti stvaraju pjenu i time smanjuju otapanje kisika iz zraka.

Meki deterdženti (linearni alkilsulfonati) se lakše razgrađuju, ali su dva do četiri puta otrovniji od tvrdihdeterdženata.

(d) Plastične tvari se nalaze u kućanskim i industrijskim otpadnim vodama u obliku konca, mrežica i vrećica.

Ekološko značenje ovih tvari nije još u potpunosti rastumačeno.

(6) Otrovne vari su tvari koje prema svojim količinama i svojstvima uzrokuju bolesti živih organizama,nenormalno ponašanje, kancerogene i genetičke promjene, fiziološke smetnje, fizičke deformacije i smrt.

U otpadnim (prvenstveno industrijskim) vodama opasne tvari su predstavljene:

(a) teškim metalima (živa, kadmij, olovo, nikal, cink, srebro, selen, mangan, krom, bakar, željezo),(b) otrovnim spojevima (cijanidi, kromati, flouridi).

Mada su neke od ovih tvari u manjim količinama potrebne za razvoj organizma, u većim količinama postajuotrovne tvari s vrlo nepovoljnim posljedicama.

357

(7) Radioaktivne tvari mogu u vodi biti prirodnog i umjetnog porijekla.

Prirodni izvori zračenja su radioaktivni elementi litosfere i svemirska zračenja.

Umjetni izvori zračenja su radioaktivne tvari koje se nalaze u industrijskim otpadnim vodama, prvenstvenovodama nuklearnih elektrana, a potom i vodama iz industrijskih pogona u kojima se koriste radionuklidi.

Povećano zračenje može uzrokovati genetičke promjene, sterilnost, kancerogene bolesti i smrt živihorganizama. Osim toga, radioaktivne tvari ulaze u biokemijske procese, koncentrirajući se od nižih premavišim organizmima hranidbenog lanca te mogu biti vrlo opasne za život čovjeka.

(8) Otopljeni plinovi su u otpadnim vodama prisutni u različitim koncentracijama.

Među najvažnijima je kisik koji je bitan za život velikog broja organizama u vodi. Nalazi se otopljen uvodoopskrbnoj vodi i tako dospijeva u otpadne vode. Određena količina kisika se dobije i njegovimobnavljanjem (oksigenacijom) iz zraka (dodirom zraka i slobodne površine otpadnih voda), kao i procesomfotosinteze.

Pored kisika otpadne vode vrlo često sadrže ugljični dioksid, koji dolazi otapanjem iz zraka i razgradnjomorganske tvari, te sumporovodik, koji prvenstveno nastaje razgradnjom organskih i nekih anorganskihspojeva.

(9) Povišena temperatura vode posljedica je ispuštanja rashladnih voda iz industrijskih postrojenja,posebice termoelektrana i nuklearnih elektrana.

Toplija voda sadrži manje otopljenog kisika, a ubrzava metabolizam živih organizama, te se kisik brže troši,pa se pojavljuje sve veći manjak kisika. Zbog toga se mijenjaju životni uvjeti staništa, postupno isčezavajuorganizmi koji trebaju više kisika i počinje anaerobna razgradnja mrtve organske tvari.

* * *

358

Uz ove, u otpadnim vodama mogu biti prisutne i druge tvari (eksplozivne, zapaljive i korozivne tvari, kiseline ilužine) koje mogu biti štetne za kanalizacijsku mrežu i građevine na njoj, a također mogu nepovoljnodjelovati i na procese pročišćavanja otpadnih voda. Stoga se u načelu provodi prethodno pročišćavanje(predtretman) ovakvih otpadnih voda.

* * *

U standardnim prilikama glavninu onečišćenja (zagađenja) otpadnih voda (poglavito kućanskih) predstavljajuorganske tvari za čiju se razgradnju troši otopljeni kisik iz vode. Prema tome, stupanj onečišćenja otpadnihvoda organskom tvari u izravnoj je vezi s količinom kisika potrebnom za oksidaciju, odnosno razgradnju, tetvari.

Količina kisika potrebna da se razgradi biološki razgradiva organska tvar u vodi posredstvom aerobnihmikroorganizama naziva se biokemijska potrošnja kisika (BPK).

Ukupna biokemijska potrošnja kisika (BPKukup) je količina kisika potrebna za potpunu razgradnju organsketvari.

Radi kvantificiranja opterećenja otpadnih voda organskom tvari za praktične je potrebe uveden pokazateljpetodnevne biokemijske potrošnje kisika (BPK5).

BPK5 se određuje tako da se relativno mala količina otpadne vode razrijedi u znatno većoj količini destiliranevode bogate otopljenim kisikom. Ta se smjesa stavi u bocu u kojoj nema zraka i drži u njoj 5 dana natemperaturi 20 [°C]. Nakon toga se odredi koliko je otopljenog kisika potrošeno, te se ta količina izrazi umiligramima kisika na litru otpadne vode.

Orijentacijski, za kućanske otpadne vode BPK5 iznosi do 400 [mg l-1].

Ako bi se potrošnja kisika prikazala kumulativnom krivuljom u funkciji vremena, dobio bi se dijagram poputonog sa slike 2.6::01.

359

Slika 2.6::01 Dijagram biokemijske potrošnje kisika za tri različite temperature vode1 – prva faza; 2 –druga faza

Na dijagramu možemo uočiti:

(i) da se otopljeni kisik troši brže što je viša temperatura vode,(ii) da se proces oksidacije organske tvari odvija u dvije faze. Prva faza, u kojoj dolazi do oksidacije

ugljikove tvari (dekarbonizacija), traje relativno kratko, a druga faza, u kojoj dolazi do oksidacijedušikove tvari (nitrifikacija), traje puno dulje.

Utvrđeno je da je BPK svakog dana prve faze kod iste temperature u određenom odnosu s BPK ma kogdrugog dana prve faze i s ukupnim BPK prve faze. Time je dobivena mogućnost uvida u stanje koje će se uprijemniku događati tokom vremena.

U tablici 2.6::I prikazani su podaci s kojima su biokemijske potrošnje kisika pri različitim temperaturama, [°C], ivremenima, [d], izražene u odnosu na vrijednost BPK5 (pri 20 [°C]). Podcrtane vrijednosti označavaju približnoprijelaz na drugu fazu oksidacije organske tvari (nitrifikaciju).

360

Tablica 2.6::I Podaci za proračun vrijednosti BPK

DaniTemperatura [ºC]

5 10 15 20 25 30 35

1 0,11 0,16 0,22 0,30 0,41 0,54 0,70

2 0,21 0,30 0,40 0,54 0,71 0,91 1,14

3 0,31 0,41 0,56 0,73 0,93 1,17 1,42

4 0,38 0,52 0,63 0,88 1,11 1,35 60,1

5 0,45 0,60 0,79 1,00 1,23 1,47 1,71

6 0,51 0,68 0,88 1,10 1,31 56,1 1,78

7 0,57 0,75 0,95 1,17 1,40 1,62 1,82

8 0,62 0,80 1,01 1,23 45,1 1,66 1,85

9 0,66 0,85 1,06 1,28 1,49 1,69 1,87

10 0,70 0,90 1,10 32,1 1,52 1,71 1,88

12 0,77 0,97 17,1 1,37 1,56 1,73 1,89

14 0,82 1,02 1,21 1,40 1,58 1,74 1,90

16 0,85 06,1 1,24 1,43 1,59 1,75 -

18 0,9 1,08 1,27 1,44 1,60 1,76 -

20 92,0 1,10 1,28 1,45 1,61 - -

25 0,97 1,14 1,3 1,46 - - -

Prva faza 1,02 1,17 1,32 1,46 1,61 1,76 1,90

361

Kod ispitivanja svojstava otpadnih voda, naročito industrijskih, uobičajeno je određivanje i kemijskepotrošnje kisika (KPK).

To je ukupna količina kisika koja se potroši na razgradnju organske tvari, a ekvivalentna je koncentracijioksidansa (kalijevog bikromata ili kalijevog permanganata).

Ispitivanja su ukazala da je BPKukup = (0.0 do 0.93) KPK, a BPK5 = (0.0 do 1.0) BPKukup.

Organske tvari kod kojih se BPKukup malo razlikuje od KPK, a BPK5 od BPKukup, lako oksidiraju. Usuprotnome, tvari s izrazito različitim vrijednostima BPK i KPK, a naročito BPK5 i BPKukup, teško oksidiraju.

* * *

Za industrijske otpadne vode koje su onečišćene (zagađene) organskom tvari uobičajeno je BPK5 izražavatibrojem tzv. ekvivalent stanovnika (ES), tj. usporedbom BPK5 industrijske otpadne vode s BPK5 otpadnevode po stanovniku.

Dobije se dijeljenjem ukupnog BPK5 s vrijednošću od 60 [g O2 stanovnik-1 d-1] (što uz prethodno navedeniBPK5 za kućanske otpadne vode od 400 [mg l-1] odgovara količini otpadne vode od 150 [l stanovnik-1 d-1] ).

362

2.6.2. SVOJSTVA PRIJEMNIKA

Za ispuštanje pročišćenih (i nepročišćenih) otpadnih voda kao prijemnici se mogu koristiti:

(I) prirodni (vodotoci, jezera, mora) i umjetni (kanali, akumulacije) vodni sustavi,(II) tlo.

U praksi je najčešće ispuštanje u vodne sustave, prvenstveno prirodne, tako da će se naredne analizeodnositi na ovu vrstu prijemnika.

U pogledu ispuštanja otpadnih voda, kod vodnih su sustava od temeljne važnosti sljedeće dvije skupinenjihovih osobina:

(1) hidrološke i hidrauličke osobine,(2) fizikalne, kemijske, biološke i bakteriološke osobine.

(1) Hidrološke i hidrauličke osobine prijemnika ogledaju se u sljedećim pokazateljima:

(a) količini vode (protoku) i uvjetima tečenja, odnosno o dinamici izmjena vodnih masa (kod jezera, mora iumjetnih vodnih sustava),

(b) razini vode,(c) pronosu nanosa,(d) pojavi leda.

363

(2) Fizikalne, kemijske, biološke i bakteriološke osobine prijemnika su uglavnom sadržane u ovimpokazateljima:

(a) boji, mirisu i okusu,(b) mutnoći,(c) temperaturi,(d) koncentraciji vodikovih, H+, iona,(e) elektroprovodljivosti,(f) ukupnom suhom ostatku,(g) ukupnoj tvrdoći,(h) otopljenim plinovima,(i) otopljenim, koloidnim i lebdećim organskim i anorganskim tvarima,(j) mikroorganizmima,(k) životnim (biljnim i životinjskim) zajednicama.

Ispuštanjem otpadnih voda u prijemnike dolazi do promjene vrijednosti ovih pokazatelja, odnosno dopromjene svojstava prijemnika. Promjena je toliko izraženija koliko je niži stupanj pročišćavanja otpadnihvoda.

Sukladno prethodnim tumačenjima možemo zaključiti da je temeljni problem sadržan u tome što se sotpadnim vodama ispuštaju i znatne količine razgradivih otpadnih tvari, čime se osjetno povećava potrošnjaotopljenog kisika iz prijemnika. Dodatno, kisik troši vodna flora i fauna, uključujući i mikroorganizme(prvenstveno bakterije) koji u isto vrijeme konzumiraju kisik i organsku tvar kojom se hrane.

364

Dakle, ispuštanjem otpadnih voda u prijemnike može doći do osjetnog smanjenja otopljenog kisika, a uekstremnim situacijama može i sasvim nestati, tako da u potonjem slučaju dolazi do potpunog izumiranjaakvatičnog života.

Zato se u prijemnicima javlja tendencija obnavljanja kisika (iz zraka i procesom fotosinteze). Međutimprisutstvo (plivajućih) mineralnih ulja i tvrdih deterdženata, te koloidnih i lebdećih tvari u vodi znatnoumanjuje oksigenaciju.

Obnavljanje kisika također usporavaju i otpadne vode s povišenom temperaturom, jer je kisik slabije topiv utoplijoj nego u hladnijoj vodi.

Obnavljanje kisika u vodi ovisi i o temperaturi vode i tlaku zraka.

Za vodu se kaže da je zasićena (saturirana) kisikom ako sadrži maksimalnu količinu otopljenog kisika kojumože primiti pri datoj temperaturi i tlaku.

Dijagram saturacijske vrijednosti otopljenog kisika, O2 , u vodi pri njezinim različitim temperaturama inormalnom tlaku zraka prikazan je na slici 2.6::02.

Slika 2.6::02 Dijagram saturacijske vrijednosti otopljenog kisika u vodi pri različitim temperaturama vode i normalnom tlaku zraka

365

Količina otopljenog kisika u vodi može se i procijeniti na osnovi organizama koji žive u vodi. Tako npr.jako zagađenu vodu karakterizira prisutstvo sivog fungusa (biljaka bez klorofila), a čistu (ili maloonečišćenu) vodu prisutstvo zelenih algi, planktona, školjki, riba i drugih viših oblika života.

Za održavanje riba treba na najnepovoljnijem dijelu (potezu) prijemnika osigurati sljedeće minimalnekoličine otopljenog kisika: za pastrvu 7 [mg l-1], za ostalu plemenitu ribu 5 [mg l-1], a za šarana, soma idrugu običnu ribu 3.5 [mg l-1].

Nezagađeni prijemnici u načelu sadržavaju količinu otopljenog kisika koja približno odgovarasaturacijskoj vrijednosti.

Ispuštanjem otpadnih voda opterećenih organskom tvari u takav prijemnik doći će (zbog djelovanjamikroorganizama) do postupnog smanjenja otoljenog kisika u vodi. Vrijednost smanjenja kisika ovisi okoličinskom odnosu čiste spram otpadnoj vodi i njezinim osobinama.

Ako su količine otpadnih voda i organskih tvari u njima male u usporedbi s količinom vode (protokom)u prijemniku, onda će u prijemniku biti dovoljno otopljenog kisika za aerobnu razgradnju organsketvari, odnosno neće doći do poremećaja prvotnih osobina prijemnika. Međutim, kod aerobnog stanja uprijemniku i dalje će postojati bakteriološka zagađenost koja predstavlja potencijalnu opasnost pozdravlje ljudi (ako prethodno nije izvršena dezinfekcija ispuštene vode).

U recipijentima u kojima količina otopljenog kisika nije dovoljna za proces aerobne razgradnje doći ćedo anaerobnih procesa, odnosno do truljenja, pojave neugodnih mirisa i sl.

Prema tome, količina otopljenog kisika predstavlja temeljni kriterij čistoće, odnosno onečišćenja(zagađenja), prijemnika.

366

Slika 2.6::03 Dijagram otopljenog kisika u prijemniku u funkciji vremena

OK – krivulja obnavljanja kisika; MK0 – početni manjak kisika;D – krivulja deoksigenacije (MK0 + BPK);

MK – krivulja manjka kisika (OK – D); MKcr – kritični manjak kisika

Primjer odnosa otopljenog kisika u prijemniku ivremena ispuštanja otpadnih voda u taj prijemnikgrafički je predočen dijagramom na slici 2.6::03.

Na osi apscisa je prikazano vrijeme, t, u danima,gdje početna točka predstavlja trenutak kada seotpadne vode ispuštaju u recipijent.

Os ordinata na gornjem dijelu dijagrama prikazujeobnovljeni kisik u prijemniku, a krivulja (OK) togadijela dijagrama prikazuje ukupnu količinuobnovljenog kisika od trenutka ispuštanja otpadnihvoda u prijemnik do proizvoljnog trenutka poslijetoga.

Prema laboratorijskim ispitivanjima količinaobnavljanja kisika na 1 [m²] slobodne vodnepovršine za 24 [h] iznosi: 1.4 [g] kod stajaćih vodabez vjetra, 5.4 [g] kod laganog riječnog toka i do 50[g] kod brzog riječnog toka ili prilikom umjetnogmiješanja vode.

Os ordinata na donjem dijelu dijagrama prikazujeutrošeni kisik i njegov manjak.

367

Prva krivulja, zvana krivulja deoksigenacije (D), toga dijela dijagrama prikazuje ukupnu količinu otopljenogkisika koja je do nekog trenutka utrošena procesom razgradnje organske tvari (BPK), uključujući ipretpostavljeni manjak kisika (MKO) prije ispuštanja otpadnih voda u prijemnik (zbog razgradnje organsketvari koja je već prisutna u prijemniku). Zato ova krivulja ne počinje na osi ordinata s vrijednošću nula.

Druga krivulja, zvana krivulja manjka kisika (MK), toga dijela dijagrama prikazuje koliki je manjak kisika uprijemniku u bilo koje vrijeme od trenutka ispuštanja otpadnih voda. Dobije se kao razlika krivulje (OK) i (D).

Sukladno količini i stupnju onečišćenja (zagađenja) otpadnih voda i brzini obnavljanja kisika ova će krivuljaimati pliće ili dublje sedlo.

Prema tome, najgore stanje u prijemniku je u trenutku kada MK krivulja dosiže najnižu točku, odnosnokritični manjak kisika (MKcr).

Ova krivulja ujedno ukazuje da u pogledu manjka kisika najgore stanje u prijemniku nije na mjestu ispuštanjaotpadnih voda, nego nizvodno.

Nakon kritične točke povećava se količina otopljenog kisika i prijemnik se postupno vraća u prvotno stanje.

Ovakve analize omogućuju postavljanje prognoze što će se s prijemnikom dogoditi kad se u njega ispusteotpadne vode, tj. koliki će manjak kisika nastati, a naročito hoće li se sadržaj otopljenog kisika spustiti ispodone granice koja se u danim prilikama još može tolerirati.

Za definiranje manjka kisika u prijemniku postoje i matematički modeli, kao npr. Streeter – Phelpsov model(1925), koji se (iako najstariji) uz manje ili veće popravke koristi i danas.

368

Prethodna razmatranja ukazuju da svaki prijemnik ima sposobnost razgradnje (mineralizacije) organsketvari, što nazivamo samopročišćavanje prijemnika.

Ovaj proces se u prijemnicima odvija na istim biološkim načelima kao i na uređajima za pročišćavanjeotpadnih voda, osim što se:

(i) razgradnja organske tvari u prijemniku odvija na duljini toka ili vodnoj površini od nekoliko kilometara,a na uređaju za pročišćavanje na nekoliko metara,

(ii) optimalni uvjeti okoline za razvoj mikroorganizama i kontrolu teže održavanju u prijemniku nego nauređaju,

(iii) proces samopročišćavanja prijemnika poklapa s ostalim ljudskim djelatnostima (vodoopskrba, ribolov,sport, navodnjavanje itd.)

Iz ekonomskih je razloga očito da je u praksi prisutno nastojanje maksimalnog iskorištenja procesasamopročišćavanja prijemnika. Međutim, ovakva su nastojanja ograničena potrebom očuvanja dinamičkeravnoteže u prijemniku.

Proces samopročišćavanja u prijemniku (vodotoku) odvija se u četiri područja, slika 2.6::04. To su:

(A) područje onečišćenja (zona degradacije),(B) područje razgradnje (zona dekompozicije),(C) područje oporavka (zona regeneracije),(D) područje čiste vode.

369

Slika 2.6::04 Područja samopročišćavanja prijemnikaA – područje onečišćenja; B – područje razgradnje; C – područje oporavka; D – područje čiste vode;

1 – ispuštanje otpadnih voda; 2 – početno stanje otopljenog kisika; 3 – krivulja otopljenog kisika u prijemniku; 4 – početno stanje BPK; 5 - BPK

(A) Područje onečišćenja počinje odmah nizvodno od točke (mjesta) ispuštanja otpadnih voda u prijemnik. Uovom je području vrlo uočljiva zagađenost, nastaje izražena redukcija otopljenog kisika, bitno se smanjujebroj riba, velika je mutnoća, a ako je brzina toka mala dolazi do taloženja krutina i do stvaranja naslaga muljakoji trune i doprinosi daljnjoj degradaciji prijemnika.

Također je intenzivan i biološki život, s velikim brojem bakterija, uključivo i patogenih.

(B) Područje razgradnje karakterizirano je procesom anaerobne razgradnje organske tvari u vodi, jer jepotrošen gotovo sav otopljeni kisik. U ovoj zoni nema riba, voda je tamne boje i neugodnog mirisa. Sličnokao i u prvom području, nastavlja se proces taloženja i formiranja mulja.

Ako je količina kisika u prijemniku dovoljna da se stalno održava aerobno stanje (veliko početno razrjeđenje),ovo područje može sasvim izostati tako da prijemnik iz prve zone odmah prelazi u treću.

370

(C) Područje oporavka karakterizirano je postupnim povećanjem otopljenog kisika u prijemniku,smanjenjem broja mikroorganizama i količine organske tvari, čime i izgled vode postaje sve prirodniji.Također, u ovoj zoni mogu opstati viši oblici života (ribe). Proces taloženja se i dalje odvija, a mulj serazgrađuje pod utjecajem crva i ličinki.

(D) Područje čiste vode sadrži otopljen kisik blizu njegove saturacijske vrijednosti, što znači da jerazgradnja organske tvari praktički završena, mikroorganizmi (uključujući i bakterije) su u relativno malombroju, a ostali organizmi koji se inače nalaze u čistoj vodi su mnogobrojni. Prema tome, u ovom jepodručju voda iste kvalitete kao i prije ispuštanja otpadnih voda.

2.6.3. UVJETI ISPUŠTANJA OTPADNIH VODA

Mada je ispuštanje otpadnih voda posljednja operacija upravljanja sustavom odvodnje, uvjeti za njegovuprovedbu imaju povratne posljedice na potrebni stupanj pročišćavanja otpadnih voda, i prema tome,nikako se ne mogu odvojiti od ovog problema.

Istodobno s ispuštanjem otpadnih voda treba kontrolirati stanje vodnih sustava u koje se ove vodeispuštaju, kako bi se spriječile sve neželjene promjene u ekosustavu.

Poremećaji koji nastaju u ekološkim sustavima zbog ispuštanja otpadnih tvari su dugotrajniji i svišegodišnjim zakašnjenjem pojavljivanja njihovog utjecaja na okoliš.

Prema tome, uvjeti ispuštanja se ne smiju odrediti temeljem povratnih informacija, jer bi nakon nastalihpromjena već bilo prekasno za promjenu načina upravljanja sustavom odvodnje.

371

Zato se pri ispuštanju otpadnih voda moraju primijeniti određeni kriteriji, odnosno propisani standardi, skojima se zaštićuju ekološki sustavi od neželjenih promjena

Budući da uvjeti ispuštanja otpadnih voda ovise i o svojstvima otpadnih voda i o svojstvima prijemnika, svistandardi za zaštitu ekosustava mogu se svrstati u dvije temeljne skupine:

(I) standardi prijemnika,(II) standardi ispuštene vode (efluenta).

(I) Standardi prijemnika određuju namjenu ili način iskorištavanja prijemnika i granične vrijednosti pojedinihpokazatelja kvalitete prijemnika.

(II) Standardi ispuštene vode određuju dopuštene dotoke pojedinih onečišćivača i granične vrijednostiemisija u otpadnim vodama, odnosno potrebni stupanj pročišćavanja otpadnih voda.

Primjenom prve skupine standarda u povoljnijem su položaju potrošači vode koji otpadne vode ispuštaju uveću vodnu masu prijemnika (npr. otvoreno more). Takvi standardi omogućuju besplatno iskorištavanjeprocesa samopročišćavanja prijemnika.

Standardima koji se odnose na ispuštene vode postiže se stroža kontrola ispuštenih otpadnih tvari, što unačelu iziskuje veće troškove pročišćavanja otpadnih voda.

U biti, oba ova pristupa zasnivaju se na potrebi da se zaštite prijemnici, samo što se propisi o standarduefluenta postepeno s vremenom sve više pooštravaju s ciljem da se postigne zadovoljavajuća kvalitetaprijemnika, odnosno da se unos onečišćenja (zagađenja) ne prilagodi kapacitetu prijemnika.

372

Kod nas polazište u zakonskoj regulativi za zaštitu voda čini Zakon o vodama (1965), koji je kasnije višeputa mijenjan (posljednja verzija je iz 2009. godine), a prema kojemu se »zaštita vodnog okoliša ostvarujedonošenjem provedbenih propisa iz ovog područja, nadzorom nad stanjem kakvoće voda i izvorimaonečišćenja, kontrolom onečišćenja, zabranom ispuštanja onečišćujućih tvari u vode i zabranu drugihradnji i ponašanja koja mogu izazvati onečišćenje vodnog okoliša i okoliša u cjelini, građenjem iupravljanjem građevinama odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda te drugim mjerama usmjerenimočuvanju i poboljšanju kakvoće i namjenske korisnosti voda».

Pri tome se pod vodnim okolišem podrazumijeva vodni sustav, uključivo vodne i o vodi ovisne ekosustave(organizme i njihove zajednice), čovjeka te materijalnu i kulturnu baštinu koju je stvorio čovjek u ukupnostiuzajamnog ponašanja.

Iz narečenog Zakona o vodama (NN 153/09 i 130/11) u vezi ciljevi zaštite voda i vodnog okoliša proizlazesljedeća dva važna propisa:

(1) Uredba o standardu kakvoće voda (NN 89/10),(2) Pravilnik o graničnim vrijednostima emisija otpadnih voda (NN 87/10).

373

(1) Temeljem Uredbe o standardu kakvoće voda, osnovni je cilj zaštite vodnog okoliša postizanje najmanjedobrog stanja voda.

Vode se klasificiraju na (i) površinske vode (kopnene vode – tekućice, stajaćice; priobalne i prijelazne vode– kopnene vode u blizini ušća u more), (ii) podzemne vode i (iii) vode zaštićenih područja (npr. mjestazahvata vode namijenjene ljudskoj potrošnji, područja pogodna za zaštitu gospodarski značajnih vodnihorganizama – riba, školjkaša).

Stoga sukladno prethodnoj klasifikacija voda razlikujemo:

(a) dobro stanje površinske vode je stanje tijela površinske vode* kada je njezino (a1) ekološko stanje (utvr-đeno biološkim, hidromorfološkim, kemijskim i fizikalno - kemijskim elementima) i (a2) kemijsko stanje najma-najmanje dobro;

(b) dobro stanje podzemne vode je stanje tijela podzemne vode** kada je njezino (b1) količinsko stanje i(b2) kemijsko stanje najmanje dobro.

*Tijelo površinske vode je određen volumen elementa površinske vode kao što je jezero, akumulacija, potok,rijeka ili kanal, ili dio potoka, rijeke ili kanala te priobalne i prijelazne vode.** Tijelo podzemne vode je određen volumen podzemne vode u jednom ili više vodonosnika.

Temeljem ocjene, stanje tijela površinske vode klasificira se kao: vrlo dobro stanje (plava boja ██), dobro sta-nje (zelena boja ██), umjereno stanje (žuta boja ██), loše stanje (narančata boja ██) i vrlo loše stanje (crve-na boja ██), te prikazuje na zemljovidu vodnog područja odgovarajućim bojama navedenim u zagradama.Stanje tijela podzemne vode klasificira se kao: dobro stanje (zelena boja ██) i vrlo loše stanje (crvena boja██), a što se na zemljovidu vodnog područja isto prikazuje odgovarajućim bojama navedenim u zagradama.

374

(2) Pravilnikom o graničnim vrijednostima emisija otpadnih voda primarno se propisuju kriteriji i uvjetiprikupljanja, pročišćavanja i ispuštanja komunalnih otpadnih voda, granične vrijednosti emisija (dozvoljenekoncentracije onečišćujućih tvari) u tehnološkim otpadnim vodama, zbrinjavanje otpadnog mulja te ispitiva-nje otpadnih voda.

* * *

Time zaključujemo da je Uredbom o standardu kakvoće voda i Pravilnikom o graničnim vrijednostima emisijaotpadnih voda zapravo uvodena kombinacija standarda prijemnika i standarda efluenta.

2.6.4. VRSTE PROČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA

Pročišćavanje otpadnih voda obavlja se primjenom (a) fizikalnih, (b) bioloških i (c) kemijskih postupakaili procesa, tako da je s obzirom na primijenjene postupke i procese, slika 2.6::05, sukladno spomenutomPravilniku o graničnim vrijednostima emisija otpadnih voda, uobičajeno razlikovati:

(A) prethodno pročišćavanje (preliminarno pročišćavanje),(B) prvi stupanj (I) pročišćavanja (primarno pročišćavanje),(C) drugi stupanj (II) pročišćavanja (sekundarno pročišćavanje),(D) treći stupanj (III) pročišćavanja (tercijarno pročišćavanje).

375

Slika 2.6::05 Vrste pročišćavanja otpadnih voda

376

(A) Prethodno pročišćavanja (ili prethodni stupanj pročišćavanja) označava primjenu postupaka pročiš-ćavanja otpadnih voda u skladu sa zahtjevima za ispuštanje tehnoloških otpadnih voda u sustav javneodvodnje. Podrazumijeva primjenu postupaka kojima se iz otpadnih voda uklanjaju krupnije plivajućetvari, šljunak, pijesak, ulja i masti.

(B) Prvi stupanj (I) pročišćavanja označava primjenu fizikalnih i/ili kemijskih postupaka pročišćavanjakomunalnih otpadnih voda koji obuhvaćaju taloženje raspršenih (suspendiranih) tvari ili druge postupkekojima se BPK5 ulaznih otpadnih voda smanjuje za najmanje 20 [%] prije ispuštanja, a ukupne suspen-dirane tvari ulaznih otpadnih voda za najmanje 50 [%].

(C) Drugi stupanj (II) pročišćavanja općenito označava primjenu bioloških postupaka pročišćavanjakomunalnih otpadnih voda sa sekundarnim taloženjem kojima se uklanja 70 do 90 [%] BPK5 ulaznihotpadnih voda i 75 [%] KPK ulaznih otpadnih voda.

(D) Treći stupanj (III) pročišćavanja označava primjenu postupaka pročišćavanja komunalnih otpa-dnih voda kojima se uz drugi stupanj pročišćavanja još dodatno uklanja fosfor za 80 [%] i/ili dušik za 70– 80 [%].

Svako od ovih pročišćavanja provodi se na objektu s pripadnom elektrostrojarskom opremom, koji nazi-vamo uređaj za pročišćavanje.

Pri tome je propisano da se komunalne otpadne vode pročišćavaju na uređajima s najmanje drugim (II)stupnjem pročišćavanja. Jedino u slučaju kada uspostava sustava javne odvodnje s pročišćavanjem ko-komunalnih otpadnih voda nije ekonomki opravdana u odnosu na učinke zaštite vodnog okoliša, koristese pojedinačni sustavi ili drugo odgovarajuće pročišćavanje kojim se postiže ista razina zaštite vodnogokoliša.

Pročišćavanje otpadnih voda koje se temelji na postupcima koji se primjenjuju do uključivo drugog stup-nja pročišćavanja obično se naziva konvencionalno pročišćavanje, dok se postupci koji se primjenjujukod trećeg stupnja pročišćavanja nazivaju i napredna tehnologija.

377

2.6.4 – 1. Prethodni stupanj pročišćavanja

Postupci koji se primjenjuju kod ovog stupnja pročišćavanja pretežno se temelje na fizikalnim pojavama izakonitostima. Stoga se mogu nazvati i fiziklanim postupcima, mada neki od njih imaju i osobine fizikalno –kemijskih procesa. Također, prethodni stupanj pročišćavanja se često naziva i mehaničko pročišćavanje.

Postupci prethodnog stupnja pročišćavanja se provode radi poboljšanja kvalitete otpadnih voda (prven-stveno smanjenja krupne otpadne tvari, šljunka, pijeska, masnoća) kako bi se uklonile one tvari koje moguoštetiti dijelove uređaje za više stupnjeve pročišćavanja, odnosno ovaj stupanj pročišćavanja prethodiprvom, a time i drugom i trećem stupnju pročišćavanja.

Ovi postupci najčešće obuhvaćaju:

(A) rešetanje i/ili usitnjavanje (dezintegraciju),(B) taloženje (u pjeskolovu, PJ) i isplivavanje,(C) izjednačivanje (egalizaciju).

Prvu i drugu skupinu postupaka redovito susrećemo kod pročišćavanja kućanskih otpadnih voda, dok seizjednačivanje u načelu primjenjuje za industrijske otpadne vode.

(1) Rešetanje je proces uklanjanja krupne tvari (lišća, krpa, stakla, komadića drveta, plastike) iz otpadnihvoda radi zaštite crpki i drugih dijelova uređaja za pročišćavanje. Ovaj se proces odvija na rešetkama, čijiučinak ovisi o slobodnom otvoru među šipkama rešetke. U kanalizaciji se uglavnom koriste:

(a) grube rešetke, sa slobodnim otvorom 50 do 100 [mm],(b) srednje rešetke, sa slobodnim otvorom 10 do 25 [mm],(c) fine rešetke, sa slobodnim otvorom 3 do 10 [mm].

378

Najveći učinak imaju fine rešetke na kojima se zaustavlja i dio raspršenih tvari.

Učinak pročišćavanja na finim rešetkama iznosi:

(i) smanjenje BPK5 za 3 do 10 [%],(ii) smanjenje raspršenih tvari za 2 do 20 [%],(iii) smanjenje bakterija za 10 do 20 [%],(iv) smanjenje KPK za 5 do 10 [%].

Rešetke mogu biti ravne i lučne, slika 2.6::06.

Čiste se ručno ili mehanički. Ručno se čiste rešetke na manjim uređajima i grube rešetke koje se na većimuređajima postavljaju kao zaštita srednjih i finih rešetki.

Širina rešetke, br [m], definirana je izrazom:

gdje su:

Q – protok, [m³ s-1],s – debljina šipke rešetke, [mm],e – slobodni otvor među šipkama, [mm],h – dubina (vode) u kanalu, [m],v – brzina (vode), [m s-1],f – stupanj zapunjenja rešetke, [1], (0.8 do 0.9).

379

Slika 2.6::06 Rešetke s mehaničkim čišćenjem(a) ravna rešetka; (b) lučna rešetka

1 – pogonski motor; 2 – izlazni lijevak; 3 – sanduk (podest) za otpatke; 4 – nosač rešetke; 5 – lanac; 6 – zgrtač;7 – češalj za čišćenje rešetke; 8 – pogonski lančanik; 9 - zid kanala; 10 – ležište rešetke

Brzina vode u kanalu se obično uzima od 1.0 do 1.5 [m s-1], a da bi se izbjeglo taloženje otpadnih tvari ne bismjela biti manja od 0.6 [m s-1].

Gubici visine, ∆H [m], pri protjecanju kroz rešetku iznose 0.1 do 0.4 [m].

380

Slika 2.6::07 Sito1 – dovod otpadne vode; 2 – elektromotor; 3 – četke za čišćenje; 4 – odvod otpadne tvari; 5 – odvod pročišćene vode

U tehnologiji pročišćavanja otpadnih voda ponekad se umjesto finih rešetki za uklanjanje krupnijih suspen-zija koriste sita, slika 2.6::07.

Izvode se od nehrđajuće žice ili prorupčanog lima s veličinom otvora od 0.3 [mm] (mikrosita) do 3.0 [mm](makrosita).

Zavisno od konstrukcije, na sitima se zadržava 10 do 80 [%] raspršenih tvari, uz smanjenje BPK5 za 15 do25 [%]. Čišćenje sita je automatsko (četkama s mlazom vruće vode ili zrakom).

381

(2) Usitnjavanje otpadne tvari je proces koji ili potpuno zamjenjuje rešetanje ili se primjenjuje nakonprolaska otpadne vode kroz grubu rešetku.

Krupne otpadne tvari usitne se i isjeku u čestice veličine 3 do 8 [mm] i odvode dalje na pročišćavanje bezopasnosti od začepljenja crpki i drugih dijelova uređaja.

Danas se sve više izbjegava primjena usitnjavanja, budući da se izdvojene otpadne tvari ponovno vraćaju uotpadnu vodu. Dodatno, primjećeno je da se usitnjavanjem povećava stvaranje pjene na uređaju.

Usitnjavanje otpadne tvari se obavlja usitnjivačima (kominutorima). U praksi se najčešće upotrebljavajuusitnjivači sa slobodnim prolazom vode, slika 2.6::08.

Gubitak visine, ∆H [m], na ovom tipu usitnjivača iznosi 0.1 do 0.3 [m].

Slika 2.6::08 Usitnjivač sa slobodnim prolazom vode1 – dovod; 2 – odvod; 3 – usitnjivač; 4 – zapornice; 5 – obilazni vod (engl. bypass) s rešetkom (za slučaj kvara usitnjivača)

382

(3) Taloženje (sedimentacija) se kod razmatranog stupnja pročišćavanja primjenjuje za izdvajanje šljunka,pijeska i ostalih krupnijih čestica mineralnog porijekla iz otpadnih voda. To je potrebo radi zaštite rotora crpki,te cjevovoda od abrazije, kao i ostalih dijelova uređaja.

Radi orijentacije, kao prosječna vrijednost uzima se količina pijeska (s 50 do 60 postotnim sadržajem vode)5 do 12 [dm³] po stanovniku na godinu.

Građevine u kojima se odvija ovaj proces zovu se pjeskolovi, slika 2.6::09. U pravilu se postavljaju kodmješovitih sustava odvodnje i na oborinskoj kanalskoj mreži.

Slika 2.6::09 Pjeskolovi(a) pravokutni trokomorni; (b) okrugli jednokomorni

1- dovod; 2 – zapornice; 3 – crpke za veđenje pijeska; 4 – komora za pijesak; 5 - odvod

383

Pjeskolovi se izvode kao taložnici, dakle kao spremnici u kojima se smanjuje brzina vode i tako omogućavataloženje zrnatih čestica. Radi sprječavanja istovremenog taloženja i čestica organskih tvari, nastoji se postićiminimalna (horizontalna) brzina protjecanja vode kroz pjeskolov oko 0.3 [m s-1]. Pri ovoj će se brzini praktičkiistaložiti sve čestice pijeska promjera većeg od 0.25 [mm].

Vrijeme zadržavanja (protjecanja) vode kroz pjeskolov uzima se 45 do 90 (najčešće 60) [s].

Preporučljivi odnosi dubine i duljine, te duljine i širine pjeskolova istovjetni su odgovarajućim odnosima kao ikod taložnika, točka 1.7.2 – 4.

Pjeskolovi imaju pravokutni i okrugli tlocrt, slika 2.6::09. Pretežno su višekomorni, kako bi se omogućilovađenje pijeska i izravnavanje oscilacija u dotoku.

Kod manjih uređaja pjeskolovi se čiste ručno, a kod većih mehanički.

384

(4) Isplivavanje je proces uzlaznog kretanja čestica raspršenih u vodi kojima je gustoća manja od gustoćevode.

Kod pročišćavanja otpadnih voda ovaj se proces pretežno koristi za uklanjanje ulja i masti.

Razlikuje se prirodno i stimulirano isplivavanje.

Prirodno isplivavanje se ostvaruje kod čestica kojima je gustoća manja od gustoće vode, a stimuliranonajčešće upuhivanjem komprimiranog zraka (aeracijom) u sitnim mjehurićima, koji se lijepe na česticegustoće veće od gustoće vode, koje se potom izdižu na površinu.

Učinak flotacije ovisi o više činilaca: vremenu zadržavanja vode u spremniku, gustoći, veličini i masenomprotoku čestica, te brzini protjecanja i temperaturi vode.

Prirodnim isplivavanjem može se smanjiti sadržaj plivajućih tvari 80 do 90 [%], a stimuliranim i do 98 [%](ako je temperatura vode niža od 30 do 35 [°C]).

Isplivavanje se odvija u flotatorima. To su jedno ili višekomorni spremnici slični taložnicima, pretežnopravokutnog tlocrta, koji ispred odvoda (izlaznog preljeva) imaju manju pregradu sa sakupljačem plivajućihtvari, a aerirani flotatori i sustav za upuhivanje komprimiranog zraka (pod tlakom cca 0.6 [bara]), slika2.6::10.

Volumen (dimenzije) flotatora odabiru se iz uvjeta da vrijeme zadržavanja vode u bazenu bude 3 do 5 [min]. Brzina protjecanja vode obično se uzima 0.015 [m s-1].

385

Slika 2.6::10 Aerirani jednokomorni flotator1 – dovod; 2 – sustav za upuhivanje komprimiranog zraka; 3 – pregrada sa sakupljačem plivajućih tvari;

4 – zgrtač plivajućih tvari; 5 - odvod

Kod aeriranih flotatora količina upuhivanja zraka iznosi reda veličine 5 [m3 h-1] po metru kubnom volumenaspremnika.

Za praksu se preporučuju sljedeće vrijednosti i odnosi karakterističnih parametara flotatora:

(a) širina, 2.0 do 6.0. [m],(b) dubina (vode), 1.0 do 2.5 [m],(c) odnos dubine i širine, 0.3 do 0.5.

Kod pročišćavanja kućanskih otpadnih voda, u kojima prosječna količina plivajućih tvari (ulja i masti) iznosi1 do 5 [l stanovnik-1 godina-1] ne izvode se posebno flotatori, već se uklanjanje plivajućih tvari obavlja upjeskolovu, slika 2.6::1.

386

Slika 2.6::11 Aerirani dvokomorni pjeskolov i flotator1 – sustav za upuhivanje komprimiranog zraka; 2 – uzdužne pregrade; 3 – hrastove platice

(5) Izjednačivanje je proces zadržavanja otpadnih voda u spremniku da se izjednače temeljna svojstvavode (koncentracija vodikovih, H+, iona, boja, mutnoća, BPK, KPK i dr.), uz dodatne učinke zbog fizikalnih,kemijskih i bioloških promjena tokom zadržavanja.

Budući da je ovaj proces u načelu primjeren za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda, vrijemezadržavanja ovisi o industrijskim (tehnološkim) procesima i ne može biti kraće od trajanja cjelokupnogciklusa.

Radi sprječavanja taloženja i postizanja boljeg miješanja vode upotrebljavaju se mehaničke mješalice iprimjenjuje se aeracija. Upuhivanjem zraka potpomaže se biološka i kemijska oksidacija otpadne tvari.

387

* * *

Dakle, prethodnim se stupnjem pročišćavanja iz otpadnih voda uglavnom uklanja manji dio onečišćenja/zagađenja (krupni otpaci, brzo taložive krute čestice, ulja i masti), dok veći dio onečišćenja/zagađenja ostajeu otpadnim vodama (organske i anorganske tvari u raspršenom, otopljenom i koloidnom stanju, mikroorga-nizmi, hranjive soli, pesticidi, deterdženti, otrovne, radioaktivne tvari i sl.). Za uklanjanje potonje skupineotpadnih tvari potrebno je primijeniti više stupnjeve pročišćavanja otpadnih voda (I, a naročito II i III stupanj).

2.6.4 – 2. Prvi stupanj pročišćavanja

Postupcima prvog stupnja pročišćavanja se iz prethodno pročišćenih otpadnih voda prvenstveno uklanjajutaložive suspendirane tvari, uz dodatni efekt istodobnog smanjenja BPK5 .

Ovi se postupci temelje se na fizikalno – kemijskim procesima koji u općem slučaju obuhvaćaju:

(A) zgrušavanje (koagulaciju), miješanje i pahuljičenje (flokulaciju),(B) taloženje (u prethodnim ili primarnim taložnicima, PT) i isplivavanje.

Taloženje je obavezan postupak prvog stupnja pročišćavanja, dok ostali postupci (sukladno svojstvima otpa-dnih voda) doprinose bržem i efikasnijem taloženju, odnosno pročišćavanju.

Navedeni postupci su već prethodno tumačeni, poglavito u prvom poglavlju Opskrba vodom prilikom opisakondicioniranja vode, točka 1.7, tako da se ovdje neće detaljnije obrazlagati, već će se samo iznijeti njihoveodređene posebnosti u odnosu na proces kondicioniranja vode. Nešto šire će se tumačiti procesi s kojimase do sada nije susretalo, kako kod ovog tako i kod ostalih stupnjava pročišćavanja (II i III).

388

(1) Zgrušavanje je proces remećenja agregatne stabilnosti (ravnoteže) raspršenih (koloidnih) čestica uotpadnoj vodi pomoću koagulanata (mineralnih soli i polielektrolita). Vrsta i doziranje sredstava za zgruša-zgrušavanje određuje se ispitivanjem otpadnih voda.

(2) Miješanje se provodi zbog bržeg dodira raspršenih (koloidnih) čestica i koagulanta u otpadnoj vodi.

(3) Pahuljičenje je proces spajanja raspršenih (koloidnih) čestica, prethodno destabiliziranih procesomzgrušavanja, u veće pahuljice (flokule) koje se znatno brže talože.

(4) Taloženje se kod pročišćavanja otpadnih voda primjenjuje za uklanjanje taloživih raspršenih (organskih ianorganskih) tvari.

Općenito, kod pročišćavanja otpadnih voda razlikujemo dva stupnja taloženja:

▪ taloženje u prethodnim taložnicima, iz kojih se voda nakon prvog odvodi na drugi stupanj pročiščavanja,tj. na biološke procese,▪ taloženje u naknadnim taložnicima, u koje se dovodi voda pročišćena biološkim procesima u sklopu dru-drugog stupnja pročišćavanja.

Taloženje u prethodnim taložnicima se primjenjuje za uklanjanje suspenzija koje se u otpadnim vodama nalaze u obliku zrna i pahuljica.

Učinak pročišćavanja otpadnih voda u prethodnim taložnicima iznosi približno:

(i) smanjenje BPK5 za 25 do 40 [%],(ii) smanjenje ukupnih raspršenih tvari za 40 do 70 [%],(iii) smanjenje bakterija za 25 do 75 [%],(iv) smanjenje KPK za 20 do 35 [%].

389

Budući da se u otpadnim vodama nalaze izmiješane suspenzije u obliku zrna i pahuljica, učinakpročišćavanja u prethodnim taložnicima ovisi i o vremenu zadržavanja vode, tablica 2.6::II.

Tablica 2.6::II Vrijeme zadržavanja otpadnih voda (s manjim udjelom industrijskih otpadnih voda) u funkciji površinskog opterećenja i dubine primarnog taložnika

Površinsko opterećenje,

PO [m h-1]

Dubina primarnog taložnika, Hs [m]

1,5 2,0 2,5 3,0

Vrijeme zadržavanja, Ts [h]

0,80 1,87 2,5 3,12 3,75

1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

1,20 1,25 1,68 2,08 2,50

1,40 1,07 1,42 1,78 2,14

1,60 0,94 1,25 1,56 1,87

390

Slika 2.6::12 Pravokutni prethodni taložnik1 – dovod; 2- zgrtač mulja; 3 – muljna komora; 4 – odvod mulja; 5 – skupljač plivajućih tvari; 6 - odvod

Za industrijske i otpadne vode s pretežnim udjelom industrijskih otpadnih voda podaci za dimenzioniranjetaližnika utvrđuju se na osnovi ispitivanja.

Prethodni taložnici su tlocrtnim, funkcionalnim i konstrukcijskim rješenjima analogni taložnicima zakondicioniranje vode, točka 1.7.2 – 4, s tim da su dodatno opremljeni skupljačem plivajućih tvari (pjene svodne površine), slika 2.6::12.

391

2.6.4 – 3. Drugi stupanj pročišćavanja

Drugi stupanj se primjenjuje nakon provedenog prvog stupnja pročišćavanja.

U načelu, kod drugog stupnja pročišćavanja uobičajeni su biološki postupci koji mogu biti nadopunjeni inekim fizikalno – kemijskim postupcima.

Generalno, drugi stupanj pročišćavanja obuhvaća:

(A) biološke procese (npr. u aeriranim spremnicima s aktivnim muljem, lagunama, prokapnicima,okretnim biološkim nosačima, anaerobnim digestorima),

(B) taloženje (u naknadnim ili sekundarnim taložnicima, NT) i isplivavanje,(C) dezinfekciju.

Drugim stupnjem pročišćavanja najčešće su obuhvaćene prva i drugu skupinu postupa, dok se dezinfe-kcija primjenjuje samo u posebnim slučajevima kada se želi smanjiti broj patogenih mikroorganizama.

392

(1) Biološki procesi se primarno primjenjuju za pročišćavanje kućanskih otpadnih voda i industrijskihotpadnih voda s pretežnim udjelom organske (biološki razgradive) tvari i sa sadržajem opasnih tvari ispodkritičnih koncentracija.

Pročišćavanje biološkim procesima temelji se na aktivnosti mikroorganizama koji razgrađuju mrtvu organ-sku tvar upotrebljavajući je kao hranu za gradnju novih stanica (umnožavanje).

Uz razvoj mikroorganizama kao produkt bioloških procesa nastaju plinovi i nerazgradivi ostatak.

Prema količini otopljenog kisika u otpadnoj vodi i prema prilikama u staništu mogući su sljedeći procesi:

(i) aerobna gradnja i razgradnja stanica,(ii) anaerobno kiselo vrenje i metanska razgradnja,(iii bakteriološka oksidacija i redukcija.

(i) Aerobni procesi nastaju kada u vodi ima dovoljna količina otopljenog kisika. Kisik se troši prilikomrazgradnje raspršene i koloidne organske tvari koju mikroorganizmi upotrebljavaju kao hranu. Istodobnomikroorganizmi razgrađuju vlastite stanice (respiracija) uz ponovnu potrošnju kisika.

Aerobnim procesima se proizvodi višak žive i mrtve organske i anorganske tvari koji se naziva viškommulja.

(ii) Anaerobni procesi nastaju kad u vodi nema otopljenog kisika. Ovaj se proces odvija u dvije faze. U prvoj(kiseloj) fazi bakterije kiselog vrenja razgrađuju organsku tvar do organskih kiselina koje su hrana zametanske bakterije u drugoj (metanskoj) fazi razgradnje.

Prilikom anaerobnih procesa nastaje mnogo manje novih stanica (mikroorganizama) nego tokom aerobnih.

(iii) Bakteriološka oksidacija i redukcija omogućuje oksidaciju željeza, mangana i sumpornih spojeva teredukciju i oksidaciju dušikovih spojeva.

393

Tablica 2.6::III Najčešći objekti za odvijanje bioloških procesa prema načinu održavanjamikroorganizama

Uz uvjete u staništu, biološki procesi su vrlo osjetljivi i na sastav otpadnih voda, prvenstveno na količinuhranjivih tvari (umnožavanje mikroorganizama u otpadnim vodama razmjerno je koncentraciji hranjivihtvari), količinu otopljenog kisika, temperaturu (povećanjem temperature ubrzavaju se biološki procesi),koncentraciju vodikovih, H+, iona (za većinu procesa optimalno je područje vrijednosti pH između 6.5 i 8.5) ikoncentraciju otrovnih tvari (koje ili usporavaju biološke procese ili mogu uništiti mikroorganizme).

S obzirom na način održavanja mikroorganizama na uređajima s biološkim procesima pročišćavanja otpad-nih voda, u praksi se najčešće primjenjuju objekti čija je sistematizacija prikazana u tablici 2.6::III:

Način održavanja mikroorganizama

Objekti

Aerobni procesi Anaerobni procesi

Mikroorganizmi suspendirani u vodi

1. Aerirani spremnici s aktivnim muljem

(bioaeracijski bazeni)2. Lagune (aerobne i

aerirane)

1. Digestori (anaerobni) 2. Lagune (anaerobne)

Mikroorganizmi pričvršćeni na podlozi

(u obliku biološke opne)

1. Prokapnici (biološki filtri) 2. Okretni biološki nosači

(biodiskovi)

1. Lagune (anaerobne) 2. Procjeđivači (anaerobni)

394

(1.1) Aerirani spremnici s aktivnim muljem se izvode kao bazeni u koje se uvodi otpadna voda i upuhujezrak ili kisik uz istodobno miješanje sadržaja spremnika, čime se ubrzava dodir pahuljica hranjivih tvari imikroorganizama.

Aktivnim muljem nazivamo masu mikroorganizama raspršenih u spremniku koji u aerobnim prilikama mogurazgraditi organsku tvar.

Učinak bioaeracijskih bazena ovisi o opterećenju aktivnim muljem. Za otpadne vode s malim udjelomindustrijskih voda (BPK = 150 do 350 [mg l-1]) postiže se smanjenje organske tvari od 75 do 95 [%]. Manjavrijednost se odnosi na zimsko razdoblje (T < 11 [°C]), a veća za ljetno razdoblje (T > 13 [°C]).

Sustav aeracije i miješanja vode u spremniku treba osigurati prosječnu koncentraciju kisika 1 do 2 [mg l-1] ispriječiti taloženje aktivnog mulja. Potonji uvjet zahtijeva visoki stupanj turbulencije u spremniku što seosigurava brzinom strujanja oko 0.5 [m s-1].

395

Upuhivanje zraka ili kisika u spremnike s aktivnim muljem i miješanje otpadnih voda moguće je postići nadva osnovna načina:

(a) dubinskom aeracijom,(b) površinskom aeracijom.

(a) Dubinska aeracija se izvodi pomoću pridneno raspoređenih raspršivača (difuzora), slika 2.6::13(a),kojima se upuhuje komprimirani zrak ili kisik (pod tlakom 0.6 do 0.8 [bara]) za aeraciju i miješanje.

Za postizanje dobrih efekata dubinske aeracije preporuča se da volumen bioaeracijskog bazena ne budeveći od 150 [m3], s odnosom širine prema dubini 1:1 i najvećom dubinom 4.0 [m].

(b) Površinska aeracija se najčešće izvodi pomoću centrifugalnih turbinskih aeratora, slika 2.6::13(b). Onise izvode tako da se u visini razine vode na vertikalnoj osovini okreće rotor (turbina) koji usisava vodu,vrtloži je i rasprskava iznad površine. Stupanj aeracije bitno ovisi od oblika i promjera turbine, te njezinepromjenjive dubine uronjenja i brzine rotacije (4 do 6 [m s-1]).

396

Klasični bioaeracijski bazeni se obično izvode pravokutnog tlocrta s vremenom zadržavanja otpadnih vodaoko 6 [h].

Iz aeriranih spremnika s aktivnim muljem otpadna voda se s mješavinom otpadnih tvari i mikroorganizamadovodi u naknadni taložnik. Odatle se dio aktivnog mulja vraća u bioaeracijski bazen kako bi se povećalakoncentracija mikroorganizama, a ostatak (višak mulja) se odvodi na obradu mulja, slika 2.6::14.

Slika 2.6::13 Aerirani spremnici s aktivnim muljem(a) s dubinskim aeracijom; (b) s površinskom aeracijom

1 – dovod zraka ili kisika; 2 – aeracijska turbina

397

(1.2) Lagune su relativno plitki, prostrani, zemljani spremnici u kojima se razgrađuju organske tvari. Stogaje pročišćavanje otpadnih voda u lagunama analogno samopročišćavanju voda u vodnim sustavima.

Dio mikroorganizama u lagunama je raspršen u vodi, a dio se nalazi na dnu.

Sukladno iznosu organskog opterećenja, dubini vode u laguni i klimatskim prilikama (temperatura, vjetar,sunčevo zračenje) razgradnja organske tvari se odvija aerobnim ili anaerobnim procesima uz fotosintezualgi. Ljeti se u lagunama s kućanskim otpadnim vodama može postići smanjenje organske tvari za 80 do95 [%].

Uz biološke procese u lagunama se istodobno odvija i taloženje i isplivavanje.

Ukoliko se obnavljanje kisika obavlja isključivo na prirodan način, otapanjem iz zraka i/ili fotosintezom,riječ je o oksidacijskim ili stabilizacijskim barama.

Slika 2.6::14 Tiipična pogonska shema konvencionalnog uređaja s aktivnim muljem1- dovod; 2 – aerirani spremnik s aktivnim muljem; 3 – naknadni taložnik; 4 – povrat mulja; 5 – odvod viška mulja; 6 - odvod

398

Lagune mogu biti:

(a) aerobne,(b) anaerobne,(c) fakultativne (aerobno – anaerobne),(d) aerirane.

Osobine ovih vrsta laguna prikazane su u tablici 2.6::IV.

Tablica 2.6::IV Osobine vrsta laguna

Vrsta lagune Srednja dubina[m]

Vrijeme zadržavanja[d]

Dnevno organsko opterećenje

BPK5 [kg ha-1]

Aerobne 0.5 do 1.5 10 do 40 40 do 120

Anaerobne 2.5 do 5.0 20 do 50 200 do 500

Fakultativne 1.0 do 2.5 7 do 30 50 do 200

Aerirane 2.0 do 6.0 3 do 10 do 500

Za aerirane lagune potrebno je, zbog veće mase organske tvari u obliku pahuljica, predvidjeti naknadnotaloženje.

Iz ekonomskih se razloga (zbog niskih investicijskih i pogonskih troškova) nastoji što češće koristiti lagune.Međutim, one su uglavnom prikladne za manja naselja i za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda kojesu biološki razgradive.

399

Slika 2.6::15 Prokapnik1 – dovod; 2 – prskalice; 3 – ispuna; 4 – drenaža; 5 - odvod

(1.3) Prokapnici su spremnici ispunjeni čvrstim tijelima (kamenom, troskom, lomljenom opekom i crijepom,plastičnim komadima) krupnoće 20 do 80 [mm], na kojima je opna od mikroorganizama. Mikroorganizmirazgrađuju organsku tvar koja se iz otpadnih voda adsorbira na opnu.

Prokapnici se obično izvode kao armiranobetonski spremnici s ispunom debljine 1.8 do 2.0 (3.0) [m] iznadkoje se dovodi (rasprskava) otpadna voda koja je prošla proces prethodnog taloženja.

U pridnenom dijelu prokapnika se izvodi drenaža na odvod vode, a na drenažu se polaže ispuna, slika2.6::15.

Voda prokapljuje kroz ispunu, a u suprotnom smjeru struji svježi zrak.

400

Tablica 2.6::V Opterećenost prokapnika prema dnevnom (hidrauličkom i organskom) opterećenju i smanjenju organske tvari

Dovod vode na prokapnike moguć je:

(a) rotacijskim prskalicama uz stalni dotok i prskanje,(b) fiksnim prskalicama (američki sustav) uz naizmjeničan (intermitentan) dotok i prskanje.

U oba slučaja potrebno je osigurati pretlak (min 0.2 [bara]), što se postiže ukapanjem prokapnika ilicrpljenjem.

Razgradnjom organske tvari povećava se broj mikroorganizama (biološka opna), prionljivost za ispunu sesmanjuje i opna se otkida, te odnosi s pročišćenom vodom. Taj gubitak biološke opne naziva se ispiranjeprokapnika.

Zato je potrebno naknadno taloženje pročišćene vode kako bi se zadržala otkinuta biološka opna.

Za učinak prokapnika mjerodavno je dnevno organsko opterećenje (dnevna masa organske tvari na jedinicuvolumena prokapnika) i dnevno hidrauličko opterećenje (dnevni protok otpadne vode kroz jedinicu površineprokapnika).

Prema vrijednostima ovih veličina definirana je i opterećenost prokapnika, tablica 2.6::V.

Opterećenostprokapnika

Dnevno opterećenjeSmanjenje

BPK5[%]Hidrauličko

[m3 m-2]Organsko[kg m-3]

Niska 1 do 10 0,08 do 0,48 75 do 85

Visoka 10 do 40 0,48 do 1.0 75 do 85

Vrlo visoka 40 do 200 0,8 do 6.0 70 do 90

401

Slika 2.6::16 Okretni biološki nosač1 – dovod; 2 – okrugle ploče; 3 – odvod; 4 – pogonski motor

(1.4) Okretni biološki nosači se sastoje od okruglih ploča (diskova) nanizanih s malim međuprostorom na(jednu ili više) horizontalnu osovinu i uronjenih do (približno) polovice promjera u spremnik s otpadnomvodom, slika 2.6::16.

Biološka opna nalazi se na površini ploča i prozračuje laganim okretanjem osovine tako da je uvijek polovicaploče u vodi. Učinak pročišćavanja ovisi o organskom opterećenju površine ploča i kod kućanskih otpadnihvoda dosiže i do 94 [%].

Kao i kod prokapnika, pročišćena voda se odvodi na proces naknadnog taloženja.

(1.5) Anaerobni digestori (uz čestu primjenu kod obrade mulja) primjenjuju se za pročišćavanje otpadnihvoda s vrlo visokim organskim opterećenjem (s više od 2.0 [kg] BPK5 po [m3]), što je pogodno zapročišćavanje otpadnih voda prehrambene industrije.

Anaerobna razgradnja (anaerobna digestija ili trulenje) organske tvari obavlja se u zatvorenim spremnicimabez pristupa zraka gdje se organska tvar razgrađuje istodobno s postupkom kiselog i metanskog vrenja.Konačni proizvod ovakvog vrenja je metan koji se može neposredno upotrijebiti kao gorivo.

402

Za anaerobnu digestiju se obično koriste dvije vrste digestora, slika 2.6::17:

(a) konvencionalni (jedan spremnik bez grijanja i miješanja), slika 2.6::17(a),(b) visokoopterećeni (obično dva spremnika od kojih se prvi grije i u kojemu se miješa voda i drugi

bez grijanja i miješanja), slika 2.6::17(b).

Tipičan primjer konvencionalnog digestora je septička jama, koja se primjenjuje za objekte gdje ne po-stoji sustav javne odvodnje.

Slika 2.6::17 Anaerobni digestori(a) konvencionalni; (b) visokoopterećeni

1 – dovod vode; 2 – anaerobna digestija vode; 3 – grijač vode; 4 – mješalica; 5 – mulj; 6 – pjena; 7 – odvod mulja; 8 – odvod vode; 9 – odvod plina

(a)

(b)

403

Tablica 2.6::VI Vrijednosti parametara konvencionalnog i visokoopterećenog digestora

Efekt razgradnje organske tvari anaerobnom digestijom iznosi oko 55 [%], a proizvodnja plina do 1.12 [m3]po kilogramu razgrađene organske tvari. Plin sadrži 65 do 70 [%] metana.

(2) Taloženje u naknadnim taložnicima primjenjuje se za bistrenje vode pročišćene biološkim procesima ukojoj se još nalazi pahuljičastog mulja.

To je često i posljednja faza drugog stupnja pročišćavanja otpadnih voda, odnosno komunalnih otpadnihvoda općenito.

Budući da se radi o uklanjanju pahuljičastih suspenzija, učinak taloženja u naknadnim taložnicima znatnoovisi o vremenu zadržavanja vode. Također, bitan utjecaj na učinak taloženja u ovoj vrsti taložnika imaudio industrijskih otpadnih voda.

Naknadni taložnici najčešće imaju kružni tlocrt. Za izbor dimenzija naknadnih taložnika za bistrenjeindustrijskih voda potrebna su prethodna ispitivanja.

(3) Dezinfekcija je proces uništenja patogenih mikroorganizama, kod otpadnih voda najčešće primjenomklora. Uobičajene doze klora iznose 5 do 20 [mg l-1].

Grijanjem i miješanjem u visokoopterećenom digestoru ubrzava se proces, pa je zadržavanje vode u sprem-niku kraće, tablica 2.6::VI.

Vrstadigestora

Vrijemezadržavanja

[d]

Dnevnoorgansko opterećenje

[kg m-3]

KonvencionalniVisokoopterećeni

30 do 901 do 20

0.5 do 1.61.6 do 6.4

404

2.6.4 – 4. Treći stupanj pročišćavanja

Treći stupanj pročišćavanja otpadnih voda primjenjuje se samo u slučajevima kada je nužan vrlo visokstupanj pročišćavanja, odnosno kada je iz otpadnih voda potrebno ukloniti neke osebujne tvari (npr.otopljene soli, mikroorganizme, pesticide, deterdžente, otrovne i radioaktivne tvari i sl.).

Kod komunalnih otpadnih voda treći stupanj pročišćavanja se najčešće primjenjuje za uklanjanje hranjivihsoli (prvenstveno dušika i fosfora) nakon provedenog drugog stupnja, kako bi se u vodoprijemniku spriječioproces eutrofikacije.

Načelno, postupci koji se primjenjuju u trećem stupnju pročišćavanja primjenjuju se i u industrijskim(tehnološkim) procesima (npr. u prehrambenoj industriji), te su za potrebe pročišćavanja otpadnih voda naodgovarajući način prilagođeni (modificirani).

Pročišćavanje otpadnih voda trećim stupnjem bazirano je na:

(A) fizikalnim procesima (procjeđivanju, adsorpciji, membranskim procesima), kojima se iz vode uklanjajumutnoća, miris, boja, otopljene soli te mikroorganizmi),

(B) kemijskim procesima (neutralizaciji, kemijskom obaranju ili kemijskoj precipitaciji, ionskoj izmjeni, oksi-daciji i redukciji, dezinfekciji), kojima se iz vode uklanjaju otopljene tvari, teški metali, mikroorganizmi,mijenja pH vrijednost te provodi pretvorba nekih opasnih spojeva u manje opasne,

(C) biološkim procesima (uklanjanju dušika i fosfora), kojima se uklanjaju (smanjuju) dušikovi i fosfornispojevi.

Općenito se ovi postupci u načelu primjenjuju kombinirano, kako bi se postigao traženi (visok) standard pro-čišćene otpadne vode.

405

Analogno tumačenju prvog i drugog stupnja pročišćavanja, i treći stupanj sadrži neke procese koji suprethodno tumačeni, tako da se ovdje neće obrazlagati. Za ostale procese trećeg stupnja pročišćavanja, skojima se nismo susretali, dat će se (zbog rijetkosti, odnosno specifičnosti njihove primjene) samo uvodneinformacije.

(1) Procjeđivanje se prvenstveno koristi radi uklanjanja raspršenih i koloidnih tvari zaostalih u otpadnimvodama nakon bioloških ili kemijskih procesa.

Kod završnog pročišćavanja otpadnih voda (uključujući i obradu mulja) procjeđivanje se može provesti na:

(a) površinskim procjeđivačima, kod kojih se voda procjeđuje prolaskom kroz prorupčanu podlogu (mikro-sita) ili kroz platno (trakasti procjeđivači, tlačni i gravitacijski procjeđivači),(b) dubinskim procjeđivačima (gravitacijski, tlačni, vakuumski), kod kojih se voda silazno, uzlazno ili dvo-smjerno procjeđuje kroz filtarski sloj sastavljen od zrnatog (granuliranog) materijala.

U tehnologiji pročišćavanja otpadnih voda češća je upotreba dubinskih procjeđivača, dok se površinskiprocjeđivači češće koriste kod obrade mulja.

Procjeđivanjem otpadnih voda na dubinskim procjeđivačima postiže se:

(i) smanjenje ukupnog fosfora za 70 do 98 [%],(ii) smanjenje KPK za 20 do 45 [%],(iii) smanjenje BPK za 40 do 70 [%],(iv) smanjenje mutnoće za 60 do 95 [%].

Učinak procjeđivanja, izbor filtarskog materijala i hidrauličko dimenzioniranje dubinskih procjeđivača naj-bolje je odrediti ispitivanjem na modelima.

406

(2) Adsorpcija je proces u kojem se, tokom procjeđivanja kroz sloj zrnatog (krutog) materijala, otopljene ikoloidne tvari vezuju na površinu krute tvari. Kruta tvar na čijoj se površini događa ovaj proces naziva seadsorbent, a tvar koja se vezuje adsorbat.

Kao adsorbenti se za filtarski materijal koriste fina ilovača, silicij, aktivna glina i naročito aktivni ugljen.Adsorpcijom aktivnim ugljenom se iz otpadnih voda uklanjaju deterdženti, fosfati, nitrati, fenoli, mirisi i boje,te smanjuje KPK. Učinak adsorpcije je vrlo visok (i do 99 [%]), te predstavlja završnu fazu pročišćavanjaotpadnih voda.

(3) Membranski procesi jesu procesi pročišćavanja otpadnih voda pomoću polupropusnih membrana kojepropuštaju vodu, ali su nepropusne za tvari koje treba ukloniti izvode (slika 1.7::20).

U tehnologiji pročišćavanja otpadnih voda od membranskih procesa se primjenjuju:

(a) reverzna osmoza,(b) elektrodijaza,(c) ultraprocjeđivanje,(d) mikroprocjeđivanje.

Za sve membranske procese je bitno da je otpadna voda prethodno pročišćena konvenconalnim procesi-ma tokom kojih su iz vode uklonjene raspršene i koloidne tvari.

(a) Reverzna osmoza je proces koji se temelji na osmozi, s tim da se u spremniku s većom koncentracijom(otpadnom vodom) poveća tlak iznad osmotskog, tako da će voda iz spremnika s većom koncentracijomdotjecati u spremnik s manjom kocentracijom (čistom vodom).

Zbog obrnutog toka vode u odnosu na tok osmoze, proces je nazvan reverznom osmozom.

Proces reverzne osmoze se primjenjuje za uklanjanje otopljenih organskih tvari (soli kalcija, magnezija,natrija) i otopljenih organskih spojeva (saharoza, proteina) iz otpadnih voda.

407

(b) Elektrodijaliza je proces uklanjanja iz vode iona (kationa i aniona) koji prolaze kroz polupropusnemembrane zbog djelovanja električnog polja.

Membrane su selektivne, tako da jedne propuštaju (odvajaju) katione, a druge anione, a u međuprostoruostaje pročišćene voda.

Proces elektrodijalize se primjenjuje za odslanjivanje vode, uklanjanje kroma iz otpadnih voda, pročišća-vanje nekih otopina i sl.

(c) Ultraprocjeđivanje je proces propuštanja otpadnih voda kroz membrane koje propuštaju vodu, a zadr-žavaju makromolekule veće od pora membrane.

Prvenstveno se primjenjuju u prehrambenoj industriji za uklanjanje otopljenih tvari kod ponovne uporabeindustrijskih otpadnih voda (npr. za izdvajanje proteina i šećera). Ultrafiltracija se također primjenjuje zauklanjanje virusa, pri omekšanju vode za industrijsku proizvodnju pare kao i za prethodno pročišćavanjevode procesima reverzne osmoze i elektrodijalize.

(d) Mikroprocjeđivanje se primjenjuje za poboljšanje kvalitete prethodno pročišćene otpadne vode,uglavnom za smanjenje koncentracije raspršenih i koloidnih tvari (mutnoće), fosfora, bakterija tesmanjenje BPK.

408

(4) Neutralizacija je proces za promjenu koncentracije vodikovih, H+, iona (vrijednost pH) u industrijskimotpadnim vodama. Naime, ove vode često sadrže kisele i bazične sastojke u količinama s kojima se nesmiju ispuštati u vodne sustave, gdje se dopušta ispuštanje otpadnih voda s vrijednošću pH od 6.5 do 9.5.

Najjednostavnije se postiže miješanjem otpadnih voda iz različitih pogona, odnosno miješanjem kiselih sbazičnim otpadnim vodama. Druga je mogućnost dodavanje reagensa (npr. natrijeve lužine u kisele vode, asumporne kiseline u bazične vode). Izbor reagensa i količina (doziranje) utvrđuje se eksperimentalno.

(5) Kemijsko obaranje je proces kojim se uklanjaju nepoželjne otopljene tvari iz otpadnih vodadodavanjem kemijskih sredstava (reagensa), pri čemu se kemijskim reakcijama stvaraju netopivi spojevi(prvenstveno soli kalcija, magnezija i silicija, te fluoridi i fosfati) koji se obaraju, odnosno talože na dnospremnika.

Ovim se procesom iz otpadnih voda mogu ukloniti i teški metali (kadmij, bakar, krom, nikal, cink, olovo,željezo i srebro).

U otpadnoj vodi u kojoj se nalaze tvari u raspršenom i otopljenom obliku odvija se istodobno zgrušavanje iobaranje, budući da se za kemijsku precipitaciju koriste reagensi kao i za zgrušavanje.

(6) Ionska izmjena je proces zamjene iona između krutine (ionskog izmjenjivača) i vode (otopineelektrolita).

Ionski izmjenjivači se za pročišćavanje otpadnih voda izvode kao zatvoreni dubinski procjeđivači.

Najčešće se primjenjuju za omekšavanje vode i za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda koje sadržeteške metale, fosfate i dušik.

409

(7) Oksidacija i redukcija su procesi odvijanja oksidacijsko - redukcijskih reakcija u kojima se gube(oksidacija) ili dobivaju (redukcija) elektroni.

U postupcima pročišćavanja otpadnih voda oksidacija se primjenjuje za dezinfekciju, smanjenje BPK, boje imirisa, uklanjanje željeza i mangana te pretvorbu cijanida u manje opasne spojeve.

Redukcijski procesi se navčešće primjenjuju za uklanjanje šesterovalentnog kroma iz otpadnih voda.

(8) Biološko uklanjanje dušika iz kućanskih otpadnih voda odvija se procesom biološke razgradnjesloženih organskih spojeva koji sadrže dušik.

Biološkom razgradnjom pomoću mikroorganizama (bakterija) ovi spojevi prelaze u amonijak, NH3, kojipotom u prvoj fazi oksidira u nitrite, NO2

-, a u drugoj fazi u nitrate, NO3-. Ovaj proces nazivamo nitrifikacija.

Biološkom razgradnjom nitrati (uz dodavanje ugljikovih spojeva i bez kisika) reduciraju u plinoviti dušik, N2,koji odlazi u atmosferu, što nazivamo denitrifikacija.

(9) Biološko uklanjanje fosfora temelji se na procesima adsorpcije i ugradnje fosfora u biomasu. Naime, ukućanskim otpadnim vodama fosfor se pojavljuje kao organski fosfor, P, i u obliku fosfata, PO4

3-, kojima se,kao hranjivim solima, koriste bakterije za izgradnju novih stanica.

Uklanjanje fosfora biološkim postupkom provodi se uvođenjem otpadne vode najprije u anaerobni, a potomu aerobni spremnik, u kojima mikroorganizmi koriste fosfate iz vode za izgradnju novih stanica.

U aerobnom spremniku mogući su i postupci nitrifikacije, tako da se često primjenjuju uređaji s istodobnimsmanjenjem fosfornih i dušikovih spojeva.

410

2.6.5. ZBRINJAVANJE MULJA

Zbrinjavanje mulja obuhvaća postupke:

(I) obrade,(II) konačnog odlaganja mulja.

Procesima pročišćavanja otpadnih voda uklanjaju se nepoželjni sastojci vode – raspršene i otopljeneotpadne tvari koje kao koncentrirani otpad nazivamo (otpadni) mulj.

Volumen mulja može doseći do 1 [%] volumena pročišćenih otpadnih voda. Pretežno sadrži (i) vodu (čak ipreko 90 [%]) te (ii) organsku i (iii) anorgansku tvar.

Sirovi mulj je neugodnog izgleda i mirisa, a zbog sadržaja štetnih i opasnih tvari te patogenih organizama,predstavlja opasnost za ljudsko zdravlje i okoliš, te se ne smije ispuštati iz uređaja, odnosno odlagati, prijedodatne obrade, a što je u načelu složenije od procesa pročišćavanja otpadnih voda i često iziskuje većetroškove.

2.6.5 – 1. Obrada mulja

Obrađeni mulj je otpadni mulj koji je podvrgnut (i) biološkim, (ii) fizikalno – kemijskim i (iii) toplinskimpostupcima, te dugotrajnom skladištenju (najmanje šest mjeseci), ili bilo kojim drugim postupcima kojima seznatno smanjuje fermentabilnost i opasnost po zdravlje koje bi proizašle iz njegovog korištenja.

411

Postupci obrade mulja su u ovisnosti o načinu njegovog korištenja, odnosno mjestu i načinu konačnogodlaganja, kao i o veličini uređaja, tj. količini sirovog mulja, te stupnju pročišćavanja otpadnih voda.

Smanjenje sadržaja vode u mulju jedan je od temeljnih ciljeva obrade mulja.

(A) Glavni postupci obrade mulja jesu:

(1) Zgušnjavanje je postupak povećanja koncentracije krutina u mulju, odnosno smanjenja vode, a time ismanjenje ukupnog volumena.

Zgušnjavanje mulja se najčešće provodi u zgušnjivačima postupcima taloženja ili isplivavanja.

(2) Stabilizacija je postupak kojim se smanjuje, ometa ili sprječava (stabilizira) mogućnost daljnje biološkerazgradnje (truljenja, gnjiljenja) organskog dijela mulja.

Moguća je:

(a) kemijska stabilizacija, koja se najčešće obavlja vapnom, a moguća je i klorom;(b) toplinska stabilizacija, koja se provodi zagrijavanjem mulja do 250 [°C] pri tlaku do 27.5 [bara];(c) biološka stabilizacija, koja se temelji na postupcima anaerobne razgradnje organske tvari (anaerobnadigestija) ili na postupcima aerobne razgradnje organske tvari (aerobna digestija). Kod većih uređaja uobi-čajena je stabilizacija primjenom anaerobne digestije, kada se proizvodi bioplin – metan (slika 2.6::17).

(3) Uklanjanje vode (dehidracija) je postupak kojim se iz stabiliziranog mulja uklanja slobodna voda. Možese postići (a) prirodnim procjeđivanjem i sušenjem (isparavanjem) na poljima za sušenje mulja, (b) mehanič-čkim cijeđenjem na vakuumskim cjediljkama ili cjediljkama pod tlakom i (c) centrifugiranjem na centrifugamaza mulj.

412

(B) Dodatni postupci obrade mulja, kojima mogu biti nadopunjeni glavni postupci, jesu npr.:

(4) Poboljšanje kakvoće (kondicioniranje) je postupak kojim se povećava učinak uklanjanja vode tesmanjuje broj organizama i neugodni mirisi.

U praksi je najčešća primjena:

(a) kemijskog poboljšanja kakvoće, koje se provodi dodavanjem (organskih i anorganskih) reagensa,(b) toplinskog (termičkog) poboljšanja kakvoće, koje se provodi zagrijavanjem mulja na temperaturi od 160do 210 [°C], u trajanju od 30 do 60 [min]. Toplinski kondicionirani mulj je praktički sterilan, bez neugodnogmirisa. Za ovu vrstu kondicioniranja mulja karakteristična je veća potrošnja energije (veći pogonskitroškovi). Toplinsko kondicioniranje mulja je ujedno i stabilizacija mulja.

(5) Toplinska obrada uključuje postupke:

(a) sušenja, kojim se isparavanjem na temperaturama od 200 do 400 [°C] uklanja vlaga iz mulja. Konačniproizvod sadrži oko 90 [%] suhe tvari, odnosno 10 [%] vode (vlage);(b) spaljivanja, kojim se provodi potpuno izgaranje (oksidacija) organske tvari u mulju pri temperaturamaod 750 do 1 000 [°C]. Konačni proizvod je pepeo, odnosno anorganska tvar.(c) pirolize, kojim se provodi izgaranje organske tvari u mulju bez prisutnosti zraka (kisika) pri temperatura-ma uglavnom od 300 do 900 [°C], a produkt su plinovi (metan, vodik i ugljikov monoksid), katran, pouglje-na kruta tvar i pepeo.

Mulj može biti podvrgnut postupcima spaljivanja i pirolize zajedno s komunalnim (krutim) otpadom.

413

(6) Kompostiranje je postupak kad pretežni dio organske tvari u mulju nastavlja s aerobnom ili anaerobnomrazgradnjom do anorganske tvari.

Konačni proizvod je sličan humusu sa sadržajem vode 40 do 50 [%]. Ako ne sadrži teške metale, može sekoristiti u poljoprivredi i srodnim djelatnostima (npr. šumarstvu, cvječarstvu, za uređenje krajolika, povećanjeproizvodnje pašnjaka). S obzirom na količinu hranjivih soli, naročito dušika, fosfora i kalija, kompost nemasvojstvo gnojiva već poboljšivača tla.

2.6.5 – 2. Konačno odlaganje mulja

Obrađeni mulj se u konačnosti može odlagati:

(1) na nadziranim odlagalištima,(2) na poljoprivrednim i tlima srodnih djelatnosti.

(1) Na nadziranim odlagalištima, tj. sanitarnim deponijama danas se najčešće odlaže mulj. Međutim, u ze-mljama Europske unije nije dopušteno odlaganje mulja s većim sadržajem organske tvari. Zato je takav muljpotrebno podvrći dodatnim postupcima obrade (npr. termičkim) kako bi se smanjila količina organske tvari umulju.

(2) Na poljoprivrednim i tlima srodnih djelatnosti mogućnost upotrebe mulja ovisi o njegovom sastavu, tj.o možebitnom sadržaju štetnim i opasnih tvari, te naročito o udaljenosti od uređaja.

414

Prema našem Pravilniku o gospodarenju muljem iz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda kad se muljkoristi u poljopoprivredi (NN 38/08), takav mulj se, između ostaloga, mora prethodno stabilizirati, kako bise u njemu uništili patogeni organizmi, potencijalni uzročnici oboljenja.

Ovim načinom konačnog odlaganja mulja doprinosi se njegovom korištenju.

Istaknimo da je jedan od mogućih (i «vrlo jednostavnih») načina konačnog odlaganja mulja i njegovo ispu-štanje u vodne sustave, naročito more. Međutim, ispuštanje mulja u vodne sustave u zemljama Europskeunije nije dopušteno. Ovo određenje je već prisutno i u našoj zakonskoj regulativi (čl. 69. Zakona o voda-ma, NN 153/09 i 130/11).

415