W poprzednim wydaniu „Polskiego Instalatora" pisaliśmy o systemach odwodnień liniowych jako jednym z elementów służących do odprowadzania wód opadowych z terenów utwardzonych. W tym artykule zajmiemy się natomiast podczyszczaniem wód deszczowych z terenów, na których odbywa się ruch wszelakich pojazdów mechanicznych wykorzystujących do swojej pracy oleje napędowe, benzyny, smary i inne węglowodory, charakteryzując dostępne na rynku seperatory substancji lżejszych od wody.

Część ścieków deszczowych, głównie tych, które nie zawierają zanieczyszczeń, można odprowadzać bezpośrednio do kanalizacji deszczowej lub rozsączać w gruncie. Jednak wody, które spływają z parkingów, stacji benzynowych i innych obszarów, gdzie odbywa się ruch kołowy pojazdów, mogą zawierać groźne substancje ropopochodne o różnym stężeniu, które stanowią realne zagrożenie dla systemów kanalizacyjnych oraz środowiska. Jeśli tak zanieczyszczone wody deszczowe przedostaną się do gleby lub do wód powierzchniowych, istnieje duże ryzyko skażenia środowiska naturalnego. Dlatego też każdy inwestor decydujący się na budowę wspomnianych obiektów, zobowiązany jest usuwać z odprowadzanej wody zanieczyszczenia mineralne, olejowe i ropopochodne.
Generalnie urządzenia do oczyszczania lub podczyszczania wód deszczowych dzieli się na dwie grupy:

• na te, które są lokalizowane w miejscu odpływu wód deszczowych, a wśród nich są urządzenia stosowane we wpustach ulicznych oraz koryta filtracyjne;
• oraz na te, które są sytuowane bezpośrednio przed wprowadzaniem wód deszczowych do odbiornika lub gruntu. Można do nich zaliczyć: filtry gruntowe, separatory zanieczyszczeń cięższych od wody, separatory substancji lżejszych od wody, osadniki wód deszczowych, pasaże roślinne, stawy sedymentacyjne, hydrofitowe oczyszczalnie wód opadowych i kompaktowe urządzenia zespołowe.

W artykule zajmiemy się grupą separatorów substancji lżejszych od wody, czyli separatorów ropopochodnych. Omówiona zostanie ogólna zasada działania separatora ropopochodnego, aspekty prawne, przykładowy dobór, dostępne urządzenia na rynku, ogólny montaż oraz kwestie eksploatacji i serwisu.

Jak działa separator ropopochodny?

Instalacje separujące zawiesiny stałe i ciecze lekkie (olej, benzyna) są wykonywane najczęściej jako urządzenia przepływowe. Wlot do urządzenia wyposażony jest w deflektor zapewniający laminarny przepływ dostających się do osadnika ścieków. W osadniku prędkość przepływu ścieków zostaje zmniejszona i w wyniku sedymentacji następuje osadzenie się zawiesiny ogólnej, np. mułu, szlamu, żwiru, na dnie zbiornika (sedymentacja).

Osadnik może być elementem indywidualnym lub zintegrowanym z separatorem. Dalsze oczyszczanie zachodzi w separatorze, gdzie wykorzystywane jest zjawisko flotacji i koalescencji. Większe cząstki związków ropopochodnych flotują bezpośrednio (w separatorach grawitacyjnych), a te, które uległy podziałom na drobne krople, podlegają zjawisku koalescencji na specjalnych wkładach (w separatorach koaelescencyjnych), gdzie łączą się ze sobą, tworząc większe elementy (krople), następne odrywają się od materiału i flotują, tworząc w górnej części separatora warstwę filmu olejowego. Czysta woda pozbawiona zanieczyszczeń odpływa przez syfon do odbiornika.

Seperatory grawitacyjne. Ich konstrukcja pozwala na odseparowanie dużych drobin substancji ropopochodnych przy wykorzystaniu zjawiska flotacji. Odpowiednio duże kropelki, korzystając z różnicy gęstości cieczy oraz przeciwdziałając sile grawitacji, wypływają na powierzchnię cieczy. Do tej grupy urządzeń będą należały głównie separatory ropopochodne klasy II. Ich budowa jest zdecydowanie prostsza od urządzeń klasy I, są znacznie od nich tańsze, ale mimo to umożliwiają znaczącą redukcję substancji ropopochodnych.

Seperatory koalescencyjne. Aby zdecydowanie zwiększyć skuteczność podczyszczania ścieków opadowych, wykorzystuje się dodatkowo w separatorach ropopochodnych zjawisko koalescencji. Wtedy też budowa i wyposażenie separatora są inne. Zazwyczaj montowane są w nim specjalne wkłady koalescencyjne wykonane
z materiału, który wspomaga proces koalescencji i jest odporny na działanie substancji ropopochodnych. Najbardziej popularne są otwartoporowe pianki (często pianki poliuretanowe) oraz tkaniny ze stali nierdzewnej przeplatanej polipropylenem (np. separatory ACO).
W separatorze z wkładem koaelescencyjnym mniejsze kropelki substancji ropopochodnych, które w urządzeniu grawitacyjnym mogłyby nie zostać odpowiednio ze sobą połączone, docierają do materiału i na nim ulegają adsorpcji. Na materiale drobinki substancji ropopochodnych łączą się w większe elementy, odrywają się od materiału i wypływają na powierzchnię. Dodatkowo, większość separatorów koaelescencyjnych wyposażonych jest w automatyczne zamknięcie pływakowe. Odpowiednio wytarowany pływak unosi się na granicy faz: woda/substancja olejowa i w chwili uzyskania maksymalnego poziomu magazynowania oleju zamyka odpływ separatora, uniemożliwiając tym samym zanieczyszczanie środowiska.

Zgodnie z normą PN-EN 858-1, separatory substancji ropopochodnych muszą być wyposażone w samoczynne urządzenia ostrzegawcze, które kontrolują takie parametry, jak: grubość warstwy substancji ropopochodnej i spiętrzenie cieczy w separatorze. Za pomocą sygnałów dźwiękowych i wizualnych informują eksploatatora o osiągniętym poziomie awaryjnym. Wiele urządzeń komunikuje się przy tym z serwerem eksploatatora przez GPRS na bieżąco informując o aktualnej sytuacji.

Separator koalescencyjny z by-passem. Przy dużych powierzchniach utwardzonych, przekraczających 1000 m2, można zastosować w separatorze koalescencyjnym by-pass. Jest to obejście burzowe zwiększające kilkukrotnie przepustowość nominalną. W praktyce oznacza to, że podczas nawalnego deszczu pierwsza fala wód opadowych, która spłukiwała powierzchnie zaolejone, oczyszczana jest w separatorze, natomiast pozostała część wód opadowych, po spiętrzeniu, kierowana jest bezpośrednio do odbiornika, omijając separator. Stosowanie systemów by-pass jest dla inwestora bardzo korzystne, gdyż zmniejsza koszt inwestycji oraz przyszłe koszty eksploatacji.

Modyfikacje urządzeń. Producenci, oprócz typowych rozwiązań seperatorów, starają się dziś unowocześniać te urządzenia, wprowadzając różne modyfikacje, które powodują, że są one jeszcze bardziej kompaktowe, np. przez zintegrowanie dodatkowego osadnika wstępnego czy wyposażenie w dodatkową komorę, która pracuje jako przepompownia ścieków oczyszczonych. Przykładem takiego rozwiązania jest urządzenie OLEOPATOR firmy ACO, które wyposażono w dodatkową komorę pomp umieszczoną za komorą separacji. W tym przypadku oczyszczone ścieki z komory separacji przepływają do komory pomp, następnie są kierowane do odpowiedniego odbiornika. Układ pompowy separatora dobierany jest indywidualnie, w zależności o wymaganej wysokości podnoszenia oraz wydajności.

Dobór separatora

Dobór separatora ropopochodnego (bez by-passa) w pierwszej kolejności wymaga określenia odpowiedniej klasy urządzenia według normy PN-EN 858:2005. Następnie należy określić wielkość nominalną separatora, czyli przepływ w l/s. Poniżej przedstawiono jeden z najprostszych sposobów obliczeniowych. Na podstawie określonego przepływu nominalnego z katalogu producenta można wybrać odpowiedniej wielkości urządzenie, pamiętając przy tym, że separator nie może być za mały, gdyż zbyt mały przepływ nie pozwoli na właściwą separację, ale nie powinien też być zbyt duży ze względów czysto ekonomicznych.
Wielkość nominalną separatora koalescencyjnego (NG), można wyznaczyć ze wzoru:


Dobór osadnika wstępnego do seperatora. Separator, w zależności od terenu, w jakim jest zainstalowany, powinien mieć odpowiednio dobrany osadnik wstępny, w którym gromadzą się zsedymentowane zawiesiny mineralne oraz wyflotowane substancje ropopochodne. Dobór osadnika wstępnego wykonywany jest na podstawie obliczonego wcześniej przepływu nominalnego przez separator według klucza przedstawionego w tabeli 4.

Zalecenia montażu

Generalnie powinno się pamiętać o następujących zasadach montażu seperatorów:

• wybór umiejscowienia separatora musi być poprzedzony oceną warunków gruntowo wodnych, co ma decydujący wpływ na sposób ich posadowienia;
• lokalizacja separatora powinna zapewnić swobodne manewrowanie pojazdami na terenie obsługiwanym przez separator;
• separatory należy montować możliwie najbliżej miejsca powstawania zanieczyszczeń. Dopuszcza się ich montaż w bezpośrednim sąsiedztwie budynku lub nawet w budynku, pod warunkiem wykonania odpowiedniej wentylacji pomieszczeń;
• seperator powinien być wykonany z materiałów odpowiednich do miejsca instalacji, musi być też zabezpieczony przed zamarzaniem, chyba że instaluje się go w budynku lub na odpowiedniej głębokości.

Eksploatacja, konserwacja i serwis

Separator nie jest urządzeniem bezobsługowym. Do prawidłowej i skutecznej pracy wymaga bieżącej kontroli oraz przeprowadzania cyklicznych serwisów przez przygotowane do tego osoby. Okres eksploatacyjny separatora można podzielić na kilka etapów:

• bieżąca kontrola separatora polegająca na monitorowaniu stanu urządzenia bezpośrednio lub poprzez system czujników, sprawdzanie wypełnienia materiałem ropopochodnym i mineralnym;
• opróżnianie separatora z substancji ropopochodnych (rys. 10), które należy wykonywać przy osiągnięciu maksymalnie 80% pojemności strefy gromadzenia się cieczy lekkich, a także osadnika – przy osiągnięciu 50% pojemności zbiornika. Jeśli prawidłowo dobrano urządzenie, czynność tę wykonuje się dwa razy w roku;
• po odpompowaniu substancji ropopochodnych i szlamów należy przeprowadzić właściwy serwis separatora, który polega na demontażu filtrów koalescencyjnych, ich wyczyszczeniu, a w razie potrzeby – wymianie na nowe. Należy oczyścić i sprawdzić wszelkie elementy kontrolno-sterujące systemów alarmowych itp, Czynności te powinna wykonywać osoba, która ma odpowiednie uprawnienia i kwalifikacje;
• substancje ropopochodne, mieszaniny wodno-olejowe i szlamy zgromadzone w separatorze są substancjami niebezpiecznymi (o kodzie odpadu 13 05 08). Powinny być zatem odebrane i zutylizowane przez uprawnioną do tych czynności firmę, która ma odpowiednie certyfikaty i uprawnienia.

Należy bezwzględnie przestrzegać wszelkich zasad eksploatacyjnych zapisanych w DTR zainstalowanych urządzeń. Wielu producentów zaleca, aby podstawowe czynności kontrolujące były wykonywane nie rzadziej niż raz w miesiącu.

Nowości rynkowe

Na koniec kilka zdań na temat dwóch rozwiązań, których producenci deklarują uzyskanie na odpływie separatora stężenia substancji ropopochodnych poniżej 1 mg/dm3. Pierwszym z nich są separatory HD-H (hybrydowe) produkowane przez firmę Delfin z Kielc (rys. 12, 13). Przepustowość nominalna tych urządzeń wynosi do 200 l/s. Ich korpus wykonany jest z PEHD. W odróżnieniu od innych, obecnych na rynku rozwiązań, separatory Delfin HD-H wykorzystują podwójny układ rozdzielający. Układ ten w komorze separacji zawiera jeden filtr koalescencyjny w postaci gąbki filtracyjnej i charakteryzuje się tym, że na drodze flotacyjnego przepływu cieczy do tego filtra usytuowane jest dodatkowe urządzenie przepływowe.
Różnica między separatorem hybrydowym a standardowym polega na tym, że w wersji standard zastosowano pojedynczy system koalescencyjny, a w hybrydowym uzyskujemy wysoki stopień separacji poprzez zastosowanie podwójnego układu rozdzielającego ciecze za pomocą dodatkowego kosza z pierścieniami Białeckiego. Wykorzystany materiał, dzięki swoim właściwościom fizycznym, zwiększa powierzchnię koalescencji, co daje efekt w postaci większej skuteczności zatrzymywania węglowodorów.
Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania, uzyskano w seperatorze hybrydowym firmy Delfin bardzo wysoki stopień skuteczności oczyszczania. Poziom stężenia substancji ropopochodnych (skuteczność oczyszczania) na wylocie – 0,1 mg/dm3, zawiesina < 50 mg/dm3. Kolejnym urządzeniem, które według producenta i wykonanych badań uzyskuje niskie stężenie substancji ropopochodnych na odpływie, jest separator OKSYDAN-VL firmy Oksydan (rys. 14). Producent wytwarza seperatory m.in. na bazie zbiorników ze stali spiralnie karbowanych typu HCTC, których średnica może wynieść nawet 3,6 m. Zastosowanie takiej technologii pozwala na tworzenie separatorów o przepływie nominalnym nawet 1200 dm3/s. W części separacyjnej zastosowano specjalne wkłady wielostrumieniowe (lamelowe), które powodują, że na odpływie separatora stężenie substancji ropopochodnych jest mniejsze niż 1 mg/dm3.

Realne zagrożenie skażeniem

Do niedawna woda traktowana była w Polsce jako niewyczerpalny zasób, a jej ochrona nie była obwarowana rygorystycznymi nakazami. Jednak z biegiem czasu nasza woda stawała się coraz bardziej zanieczyszczona, a członkostwo Polski w Unii Europejskiej wymusiło na rządzących wprowadzenie przepisów w zakresie ochrony wód.

Biorąc pod uwagę obecne przepisy, przy odprowadzaniu wód opadowych należy bezwzględnie, na wszystkich terenach, gdzie istnieje ryzyko niekontrolowanego wycieku substancji lżejszych od wody, tzw. cieczy lekkich, jak oleje, benzyny, smary czy też spłukiwane są z nawierzchni bitumicznej pozostałości po ogumieniu, stosować separatory ropopochodne.

Na takich obszarach cały system zbierania i odprowadzania wody opadowej powinien być wyposażony w separator, który oczyści spływającą wodę zanim trafi ona do kanalizacji lub bezpośrednio do rzeki. Separatory ropopochodne pozwolą na usunięcie zawiesin mineralnych i węglowodorów, które są bardzo niebezpieczne dla środowiska naturalnego oraz ludzi. Wystarczy niewielka ilość benzyny, aby skazić wodę, która jest podstawowym źródłem życia dla wielu organizmów. Gdy instalacja zostanie wykonana, należy natomiast pamiętać o odpowiednio częstym opróżnianiu i serwisowaniu seperatora. Bez tych czynności jego zastosowanie nie przyniesie oczekiwanych korzyści dla środowiska.

Literatura:

[1] Królikowska J. Królikowski A., 2012, Wody opadowe. Odprowadzanie, zagospodarowanie, podczyszczanie i wykorzystanie. Wydawnictwo Seidel-Przywecki.
[2] Materiały techniczno-Handlowe firm: Aco, Hauraton, Delfin, Oksydan, Biocent, Ecologic, Eco-Plast, Afriso, Labcotec, Haba, Navo-Tech, Ugos, Ewelkan, Emkom-Bud, Oksydan, Kessel
[3] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopad 2014 – Dz.U. 2014 poz. 1800
[4] Norma PN-EN 858:2005.

Autor: Artur Stadnik