Historia retencji w miastach – jak ewoluują urządzenia ochrony wód? [25 lat Ecol-Unicon]

Retencja wodna to naturalne zjawisko, które polega na czasowym zatrzymywaniu wody i opóźnianiu jej odpływu. Niestety, rozwój miast oraz postępujące uszczelnianie gruntów sprawiają, że woda nie ma gdzie się magazynować i nie przenika do podłoża, zbyt szybko spływając do rzek lub innych zbiorników wodnych.

 

Zasoby wodne to podstawa funkcjonowania i rozwoju gospodarczego miast. Niestety, zmiany klimatu skutkujące pogłębiającymi się zmianami struktury i częstotliwości opadów (częste krótkotrwałe, nawalne opady) , a jednocześnie powstawaniem ekstremalnych zjawisk, jak huragany czy powodzie, powodują, że miasta coraz częściej borykają się z brakiem, nadmiarem a czasami też złą jakością wody.

Ecol-Unicon od wielu lat wdraża kolejne urządzenia ochrony wód. Wiele z nich powstaje dzięki współpracy z Politechniką Gdańską dokumentując swoisty alians nauki i biznesu.

Antidotum na coraz poważniejszy deficyt wody w miastach jest gromadzenie wody opadowej, której nie można zatrzymać w naturalnych sposobach retencji (np. ogrody wodne czy zielone dachy) przez budowę zbiorników retencyjnych. Oczywiście równie ważne i obwarowane przepisami prawnymi z uwagi na zanieczyszczenie wód opadowych ze spływu miejskich czy drogowych zlewni, jest wyposażenie infrastruktury deszczowej w urządzenia podczyszczające (separatory i osadniki).

Dzięki retencji i zagospodarowaniu wód opadowych możemy skutecznie zapobiegać nie tylko dokuczliwym okresom suszy, lokalnym podtopieniom i powodziom, ale także poprawić miejski mikroklimat. Nowoczesne rozwiązania mogą bowiem znacznie polepszyć jakość i komfort życia mieszkańców oraz atrakcyjność miejskiego krajobrazu.

 

Problemy retencyjne w latach ubiegłych

Jedną z poważniejszych barier wdrażania różnych rozwiązań w zakresie retencji w polskich miastach była niska efektywność działań w zakresie polityki przestrzennej i brak planowania zintegrowanego z gospodarką wodną. Problemem był również brak skutecznych instrumentów ekonomicznych skłaniających do oszczędnego i odpowiedzialnego gospodarowania wodami w miastach.

W projektowaniu systemów wodno-kanalizacyjnych rzadko uwzględniano aspekty społeczne, a brak odpowiednich wzorców oraz rozwiązań prawnych sprawiał, że retencja miejska przez lata nie znajdowała się w obszarze zainteresowań miejskich architektów czy urbanistów. Na szczęście od kilku lat ten niekorzystny trend, dzięki wprowadzeniu uregulowań prawnych (nowelizacja Prawa Wodnego) ulega zmianom.

 

 

Jakość wód opadowych ma też znaczenie

Wytyczne dotyczące separacji zawiesin i substancji ropopochodnych zawarte zostały w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019 roku w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu do wód lub do ziemi ścieków, a także przy odprowadzaniu wód opadowych lub roztopowych do wód lub do urządzeń wodnych.

Właściwie zaprojektowanie technologia podczyszczania wód opadowych, w postaci separatorów zawiesin (osadniki) oraz separatorów substancji ropopochodnych (separatory lamelowe i koalescencyjne) gwarantuje zachowanie najwyższych standardów jakościowych. Do dzięki nim spływająca z zabetonowanych miast woda opadowa jest podczyszczana z łatwo opadającej zawiesiny (osadniki)  oraz cieczy lekkich (m.in. benzyn, olejów) o gęstości nie większej niż 0,95 g/cm3.  Na przestrzeni ostatnich 25 lat Ecol-Unicon dostarczył ponad 30 tysięcy takich urządzeń.

Warto zaznaczyć, że technologia separacji i podczyszczania też ewoluuje i staje się coraz bardziej efektywna. Nie byłoby to oczywiści możliwe, gdyby nie współpraca i czerpanie z wiedzy nauki. Dla przykładu, osadniki wirowe EOW (w latach 2017 -2021 Ecol-Unicon dostarczył blisko 750 takich urządzeń), które wykorzystywane są również w komorze separacji zawiesin w zbiornikach Hydrozone, zostały opracowane we współpracy z prof. dr. hab. inż. Jerzym M. Sawickim, wykorzystano też wyniki rozprawy doktorskiej Marleny A. Gronowskiej Dimensioning of vortex separators oraz rozwiązania opisane w innych publikacjach naukowych¹. Technologia wysokosprawnych separatorów lamelowych ESL-Z i ESL-ZH (również wykorzystywana w komorze separacji zawiesin i substancji ropopochodnych w zbiornikach Hydrozone) została opracowana przez inżynierów Ecol-Unicon we współpracy z prof. dr. hab. inż. Jerzym M. Sawickim, w oparciu o opracowania i opinie techniczne².  W latach 2017-2021 Ecol-Unicon dostarczył ponad 1550 separatorów ESL-Z/ESL-ZH.

Dla niektórych zlewni (szczególnie w przypadku warsztatów i myjniach samochodowych, na stacjach paliw, w bazach transportowych, mniejszych zakładach przemysłowych, średnich i małych parkingach) zaleca się stosowanie separatorów koalescencyjnych, których w latach 2017-2021 Ecol-Unicon dostarczył również ponad 1500 sztuk.

W zależności od charakteru zlewni i dobranych układów podczyszczających w niektórych przypadkach wskazane jest zastosowanie urządzeń do ograniczenia dopływu wody opadowej do układów podczyszczających. W takich przypadkach z powodzeniem można stosować regulatory przepływu opracowane w oparciu o prace badawcze prof. dr. hab. inż. Jerzego M. Sawickiego³.

Nowoczesna infrastruktura techniczna miast powinna być nie tylko funkcjonalna, ale także tak zaplanowana i zaprojektowana, by w jak najmniejszym stopniu ingerować w środowisko naturalne.

Ważną cechą stosowanych obecnie rozwiązań jest zatem ich modułowa budowa, różnorodność form, kształtów i pojemności, które umożliwiają nie tylko łatwy i szybki montaż, a także późniejszą eksploatację oraz serwis. Co ważne, modułowa budowa umożliwia dzielenie, łączenie oraz dowolną rozbudowę układów.

Nowoczesne systemy powinny charakteryzować się dużą elastycznością i doskonałym dopasowaniem do istniejących warunków gruntowo-wodnych. Powinny też, dzięki zastosowanym surowcom oraz technologiom, być odporne na wszelkie obciążenia oraz także warunki atmosferyczne.

 

Świadomość ekologiczna Polaków a problem retencji

Niska świadomość ekologiczna to kolejny z czynników, który nie sprzyjał rozwojowi skutecznych rozwiązań w zakresie retencji oraz gospodarowania wodami opadowymi.

Co więcej, retencja dotyczyła zazwyczaj dużych zbiorników retencyjnych zlokalizowanych poza obszarami miejskimi, brakowało natomiast rozwiązań w zakresie małej retencji. Najczęściej stosowanymi formami gromadzenia wód opadowych była retencja zbiornikowa i retencja korytowa spowodowana funkcjonowaniem urządzeń piętrzących na rzekach i sieciach rowów melioracyjnych.

Gospodarka wodami opadowymi opierała się na ich zbieraniu i odprowadzaniu systemem kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej do odbiornika. Taki sposób zarządzania wodami deszczowymi nie jest kompatybilny ze standardami nowoczesnej i przyjaznej dla środowiska gospodarki wodno-ściekowej.

 

Problematyczna kontrola pracy urządzeń

Warto również zauważyć, że poważny problem funkcjonowania oraz eksploatacji urządzeń retencyjnych stanowi ich kontrola. Jeszcze niedawno, pozostawała wyłącznie w rękach ludzkich, co było nie tylko uciążliwe i czasochłonne, ale także z uwagi na konieczność bezpośredniej weryfikacji każdego z obiektów przez oddelegowanych pracowników – bardzo kosztowne.

Jedną z podstawowych wad bezpośredniej kontroli pracy urządzeń był też brak możliwości monitoringu w czasie rzeczywistym, co skutkowało niepełnym wykorzystaniem ich potencjału, przeciążeniami systemów, a w efekcie ich wysoką awaryjnością.

 

Inteligentny system zarządzanie i monitorowania

Zdalny system monitorowania to kolejny niezwykle ważny element nowoczesnych sieci wodociągowo-kanalizacyjnych. Pozwala na lepsze zarządzanie całą infrastrukturą oraz kontrolę jej stanu. Efektem jest nie tylko skuteczniejsze gospodarowanie wodą opadową, ale także ogromne oszczędności dla użytkowników. Inteligentny system kontroli to także wzrost komfortu życia mieszkańców miast oraz większe bezpieczeństwo ekologiczne.

Jednych z takich rozwiązań jest inteligentny system BUMERANG SMART. Zastosowane w nim nowoczesne urządzenia pomiarowe, takie jak sondy poziomu, przepływomierze oraz zdalnie sterowane urządzenia wykonawcze pozwalają na zbieranie informacji w czasie rzeczywistym w jednym miejscu. Dzięki automatyzacji działań można zaoszczędzić czas, który do tej pory był poświęcany na manualną kontrolę pracy urządzeń, a także zarządzać alarmami oraz prowadzić analizę danych na wielu różnych płaszczyznach. Zainstalowane czujniki na bieżąco monitorują działanie obiektów, co pozwala łatwiej wyłapać wszelkie nieprawidłowości oraz zapobiegać potencjalnym awariom. Efektem tego, wiele problemów, które obszar retencji napotykał w ostatnich 25 latach zostaje zaadresowanych i docelowo wyeliminowanych.

Ecol-Unicon jest czołowym polskim producentem urządzeń ochrony wód. Poza separatorami, osadnikami, zbiornikami retencyjnymi, oferuje również pompownie i tłocznie ścieków, oczyszczalnie BIOFIT oraz Edukacyjne Parki Wodne Hydrofun. W swojej ofercie ma też system zarządzania i monitoringu Bumerang oraz usługi serwisowe i wykonawcze dla branży wod-kan.

 

•  Gronowska-Szneler M.A., Sawicki J.M., Simple design criteria and efficiency of hydrodynamic vortex separators. Water Science and  Technology (2014) 70 (3): 457–463. https://doi.org/10.2166/wst.2014.245
• Gronowska-Szneler, M.A., Sawicki, J.M., Hydraulic equations for vortex separators dimensioning, Environmental Engineering V, Taylor & Francis Group, London 2017.
• Gronowska, M.A., Sawicki, J.M., Rational method of grit chamber efficiency determination, Environmental Engineering IV, Taylor & Francis Group, London 2013.
• Gronowska M.A., Sawicki J.M. 2014. „Współczynnik wydatku przelewu szybowego w separatorze wirowym”. Inż. Morska i Geotechnika 1 (35): 11-13.
• Marlena A. Gronowska Dimensioning of vortex separators. Rozprawa doktorska. Gdańsk, 2015
• Jerzy M. Sawicki Określenie możliwości uogólnienia wyników badań separatora lamelowego. Projekt nr 034361. Politechnika Gdańska, Gdańsk 2020
• Jerzy M. Sawicki Badania modelu lamelowego separatora zawiesin i cieczy lekkich ESL-ZH o przepustowości 1,5 dm³/s. Politechnika Gdańska, Gdańsk 2020
• Mielczarek S., Sawicki J.M., Dimensioning of vortex storm overflows. Water Science and Technology (2018) 78 (2): 259–265. https://doi.org/10.2166/wst.2018.291

• Mielczarek S., Sawicki J.M., Model of Pressure Distribution in Vortex Flow Controls Arch. Hydro-Eng. Environ. Mech., 62 (1–2) (2015), pp. 41-52 https://doi.org/10.1515/heem-2015-0018
• Mielczarek S., Sawicki J.M., (2016) Free-surface elevation in open vortex flow controls, Water Science, 30:2, 76-83, DOI: 10.1016/j.wsj.2016.09.001