Možnosti sanace velkých profilů stokových sítí
Volba vhodné bezvýkopové technologie je nejdůležitější částí návrhu. Výběr začíná kategorizací vzniklých škod v stokové síti a pokračuje kategorizací vhodných disponibilních bezvýkopových technologií. V příkladu byly nejdůležitějšími posuzovacími kritérii cena, životnost provedené sanace a vliv na životní prostředí.
1. Úvod
Obor bezvýkopových technologií je z historického hlediska jeden z nejmladších stavebních oborů. V současnosti lze konstatovat, že na českém trhu je početně zastoupena skupina společností, zahraničních i tuzemských, které nabízejí prakticky identické typy všech bezvýkopových technologií, které jsou využívány nejen v Evropě, ale i na celém světě. Firmy a společnosti, podílející se na investování, přípravě, realizaci provozování staveb prováděných bezvýkopovými technologiemi sdružuje Česká společnost pro bezvýkopové technologie, označovaná také zkratkou CzSTT [1].
2. Předběžný průzkum
Před započetím návrhu je potřeba provést předběžné průzkumy, mezi které lze zařadit primární a sekundární průzkum. V rámci návrhu sanace vybrané části stokové sítě spočívá primární průzkum ve sjednání osobní schůzky s provozovatelem a zajištěním všech materiálů nutných pro návrh a sekundární průzkum v terénní prohlídce a seznámením se s danou lokalitou.
Ukázku návrhu sanace velkých profilů stokové sítě uvádím na příkladu města rozkládající se na rozloze 53 m2 a k roku 2012 zde bylo evidováno 27 200 obyvatel. Název města a provozovatele není uveden z důvodu požadavků provozovatele. Město se nachází v regionu s vyhlášenými chráněnými krajinnými oblastmi a svou polohou se řadí mezi města s nadregionálním rekreačním význam. Ve městě je vysoká koncentrace průmyslových odvětví. Mezi nejdůležitější lze zařadit odvětví elektrotechnické, strojírenské, spotřební, dřevozpracující, potravinářské, do kterého patří místní mlékárna, palírna likérů, pražírna kávy a městská jatka a v neposlední řadě zde své nezastupitelné místo tvoří chemické závody a koncerny evropského významu. Město je odkanalizováno kombinovaným systémem s převažujícím podílem jednotné kanalizace zakončené na městské mechanicko-biologické čistírně odpadních vod navržené na kapacitu 40 000 EO. Odpadní vody od obyvatelstva, průmyslu a občanské vybavenosti jsou odváděny kanalizačními sběrači, které jsou zaústěny do hlavních kmenových stok. V případě oddílné kanalizace jsou dešťové odpadní vody svedeny samostatnými sběrači do nejbližších místních recipientů a následně do hlavního místního recipientu.
K návrhu sanace stokové sítě byla vybraná hlavní stoková síť, do které jsou napojeny kanalizační sběrače a kterou odtékají odpadní splaškové vody přímo na městskou čistírnu. Tuto stokovou síť tvoří celkem 30 úseků o celkové délce 1408,8 m. Úseky jsou vejčitého profilu o rozměrech 900/600 mm, 1050/700 mm, 1800/1200 mm a jsou provedeny z betonu/ŽB.
3. Stanovení vlivu odpadní vody na konstrukci a životnost stokové sítě
Součástí návrhu sanace stokové sítě je stanovení vlivu protékající odpadní vody na konstrukci stoky a její životnost. Tato skutečnost je následně zohledněna při návrhu materiálu konstrukce stoky. Musí být zhodnoceno, zda protékající odpadní vody nebudou narušovat nebo zhoršovat stav nově vybudovaného potrubí nebo neovlivní vlastnosti materiálu použitého při sanaci stoky. Jelikož se jedná o lokalitu s velkým výskytem průmyslových odvětví, bylo potřeba zjistit údaje o složení a vlastnostech protékající odpadní vody.
Nejvýznamnějšími složkami pro posuzování znečištění odpadních vod jsou parametry BSK5 a CHSK, které představují informace o organickém znečištění (riziko vzniku biogenní síranové koroze na betonu a ŽB) a dále pak pH odpadní vody. Tyto údaje se měří v pravidelných intervalech [2].
K vyhodnocení byly použity údaje z ročního měření kvality odpadních vod na vstupu na čistírnu odpadních vod a přehled o naměřených hodnotách udává tab. 1.
Důležité je u odpadních vod určit stupeň biologické rozložitelnosti organických látek. Tento stupeň se určuje z poměru hodnot CHSKCR/BSK5, kdy nízké hodnoty ukazují přítomnost snadno biologicky rozložitelných látek a obvykle se vyznačují hodnotou poměru pod 2.
Naopak hodnoty poměru vyšší než 2 poukazují na přítomnost látek biologicky obtížně rozložitelných [2].
Z hodnot monitorovaných na vstupu na čistírnu odpadních vod lze usoudit, že v odpadní vodě protékající stokovou sítí se nachází ve většině případů biologicky obtížně rozložitelné látky, kdy poměry CHSKCR / BSK5 vycházejí od 1,86 po hodnotu 2,9. S touto skutečností je potřeba uvažovat u volby materiálu při návrhu sanace stokové sítě.
| Datum odběru | Typ odběru | pH [-] | CHSKCR [mg/l] | BSK5 [mg/l] | NL [mg/l] | Pcelk [mg/l] | N-NH4 [mg/l] | Ncelk [mg/l] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 17. 1. 2012 | 24 hod. | 7,34 | 609,0 | 306,0 | 147,0 | 7,6 | 31,6 | 52,0 |
| 20. 2. 2012 | 24 hod. | 7,54 | 654,0 | 351,0 | 200,0 | 6,1 | 21,8 | 35,2 |
| 27. 3. 2012 | 24 hod. | 7,18 | 892,0 | 398,0 | 349,0 | 9,2 | 30,0 | 49,0 |
| 17. 4. 2012 | 24 hod. | 7,51 | 1173,0 | 405,0 | 430,0 | 13,3 | 32,2 | 57,0 |
| 22. 5. 2012 | 24 hod. | 6,95 | 1266,0 | 617,0 | 467,0 | 14,3 | 35,0 | 67,0 |
| 29. 5. 2012 | 24 hod. | 7,34 | 758,0 | 390,0 | 256,0 | 10,4 | 35,1 | 47,0 |
| 26. 6. 2012 | 24 hod. | 7,31 | 653,0 | 293,0 | 214,0 | 8,0 | 31,2 | 39,2 |
| 16. 7. 2012 | 24 hod. | 7,16 | 353,0 | 149,0 | 120,0 | 7,0 | 18,2 | 30,8 |
| 7. 8. 2012 | 24 hod. | 7,60 | 921,0 | 453,0 | 438,0 | 10,6 | 28,0 | 48,8 |
| 24. 9. 2012 | 24 hod. | 7,27 | 540,0 | 269,0 | 121,0 | 8,1 | 32,6 | 55,2 |
| 23. 10. 2012 | 24 hod. | 7,25 | 1003,0 | 515,0 | 342,0 | 10,3 | 38,2 | 69,0 |
| 20. 11. 2012 | 24 hod. | 7,00 | 804,0 | 404,0 | 167,0 | 9,4 | 34,4 | 59,0 |
| 9. 12. 2012 | 24 hod. | 8,97 | 709,0 | 351,0 | 198,0 | 10,0 | 25,4 | 44,8 |
| Průměr | 7,42 | 795,0 | 377,0 | 265,3 | 9,6 | 30,3 | 50,3 | |
| Max | 8,97 | 1266,0 | 617,0 | 467,0 | 14,3 | 38,2 | 69,0 | |
| Min | 6,95 | 353,0 | 149,0 | 120,0 | 6,1 | 18,2 | 30,8 | |
| Legenda: | jaro | léto | podzim | zima | ||||
4. Hodnocení technického a provozního stavu stokové sítě
Výběr vhodné metody sanace stokové sítě musí vycházet z dokonalé znalosti technického a provozního stavu sítě, monitorované provozovatelem. K posouzení stavu potrubí slouží inspekce a průzkum za použití televizní kamery a následně dochází ke zhodnocení celkové stavu a návrhu případné sanace.
K hodnocení technického a provozního stavu bylo k dispozici 10 úseků o celkové délce 475,6 m. Monitorované úseky mají vejčitý tvar a profily o rozměrech 900/600, 1050/700 a 1800/1200. K hlavním technickým poruchám vyskytujících se v stokové síti patří tvorba prasklin, rozlomení, poškození povrchu vlivem biogenní síranové koroze, obrusu a posunuté trubní spoje. Mezi provozní problémy patří výskyt kořenů, ulpívajících látek a projevy infiltrace. Ukázka poruch vyskytujících se v posuzovaných úsecích stokové sítě je uvedena na obr. 1.
Obr. 1 – Ukázka poruch stokové sítě (vlevo – vrůst kořenů, vpravo – koroze)K zatřiďování stokové sítě do klasifikačních kategorií byla použita TNV 75 6905 (Návrh) – Metodika pro hodnocení technického stavu stokové sítě, která je v přípravné fázi [4].
Posuzovaným úsekům stokové sítě se nejprve přiřadily technické ukazatele popisující jejich stav a následně se určila třída poruchy. K vyhodnocení byl vytvořen podpůrný softwarový program v Microsoft Office Excel, který je založen na principu hodnotící analýzy pomocí multikriteriální optimalizace, který automaticky zatřiďuje vybrané úseky stokové sítě do klasifikačních kategorií. K hodnocení bylo zvoleno 9 ukazatelů a každému byla přiřazená váha ukazatele dle jeho důležitosti. Ukázka hodnocení z vytvořeného programu je v tab. 2.
Z výsledků vyhodnocení je patrné, že hodnocené úseky stokové sítě patří do kategorie K2 a K3.
| Úsek stoky | Profil stoky [mm] | TU 1 | TU 2 | TU 3 | TU 4 | TU 5 | TU 6 | TU 7 | TU 8 | TU 9 | Zatřídění do kategorie |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Wj | |||||||||||
| 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,1 | |||
| 1 | 900/600 | 0 | 3 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 3 | 2 | K2 |
| 2 | 900/600 | 0 | 3 | 3 | 2 | 1 | 1 | 2 | 3 | 3 | K2 |
| 3 | 900/600 | 4 | 4 | 3 | 2 | 1 | 1 | 2 | 4 | 4 | K3 |
| 4 | 1050/700 | 0 | 3 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 | K2 |
| 5 | 1050/700 | 4 | 4 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 4 | 3 | K3 |
| 6 | 1050/700 | 0 | 3 | 3 | 2 | 1 | 3 | 2 | 3 | 3 | K2 |
| 7 | 1050/700 | 0 | 3 | 2 | 2 | 1 | 3 | 2 | 3 | 3 | K2 |
| 8 | 1800/1200 | 4 | 4 | 3 | 2 | 1 | 2 | 2 | 4 | 3 | K3 |
| 9 | 1800/1200 | 0 | 4 | 3 | 2 | 1 | 3 | 2 | 3 | 3 | K2 |
| 10 | 1800/1200 | 4 | 4 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 4 | 3 | K3 |
5. Ekologické hodnocení
Zásadním rozhodnutím při uvažovaném záměru provedení sanace stokové sítě je zda sanaci realizovat klasickou metodou v otevřeném výkopu nebo použít některou z metod bezvýkopových. Toto rozhodnutí je klíčové a jen správná analýza problému vyústí v optimální řešení [1].
Důležitým údajem ovlivňující návrh způsobu sanace je vliv technologií na zvyšování emisí CO2 v ovzduší. Z tohoto důvodu bylo provedeno ekologické zhodnocení porovnávající klasickou bezvýkopovou technologii realizovanou v otevřeném výkopu s bezvýkopovými technologiemi.
K výběru kritérií ekologického hodnocení byla použita odborná příručka SOVAK a podle potřeb posuzované lokality došlo k jejich částečnému upravení a následnému návrhu hodnot vah pro každé hodnocené kritérium. K nejdůležitějším hodnotícím kritériím patří znečištění ovzduší, produkce odpadů danou technologií, hygienické kritérium prašnosti a hluku, dopravní zátěž, rychlost výstavby, možnost kontaminace povrchových a podzemních vod, rozsah výkopových prací, použité hmoty, poškození sousedních sítí, znečištění okolní zeminy, vliv na městský interiér, ovlivnění geologických vrstev, poškození sousedních budov, ovlivnění povětrnostními podmínkami a stížnost občanů [3].
Na základě vyhodnocení byly bezvýkopové technologie klasifikovány do kategorie K2 a výkopové do kategorie K4. Návrh klasifikačních kategorií je uveden v tab. 3.
Posuzovaná lokalita se nachází ve městě, které v roce 2005 Ministerstvo životního prostředí vymezilo jako oblast se zhoršenou kvalitou ovzduší. Proto zde dochází také k monitoringu znečištění ovzduší. Na základě ekologického zhodnocení bezvýkopových a výkopových technologií bylo rozhodnuto, že tradiční metoda za použití výkopových technologií nebude v návrhu uvažovaná a bude navržena sanační technika provedena za využití bezvýkopových technologií, která by pomohla ve městě ke zlepšování stavu životního prostředí.
| Kategorie | Kategorie ukazatele | Stav | Popis stavu |
|---|---|---|---|
| 1 | K1 | velmi dobrý | bez negativního vlivu na ŽP a zdraví obyvatel |
| 2 | K2 | dobrý | malá hrozba zhoršení kvality ŽP a zdraví obyvatel |
| 3 | K3 | vyhovující | zhoršené podmínky kvality životního prostředí a možný dopad na zdraví obyvatel |
| 4 | K4 | nevyhovující | velký dopad na zhoršený stav ŽP a zdraví obyvatel |
| 5 | K5 | havarijní | havarijní ohrožení ŽP a zdraví obyvatel |
6. Návrh sanace stokové sítě bezvýkopovými technologiemi
Podle hodnocení technického a provozního stavu posuzované stokové sítě lze fyzický stav potrubního systému popsat jako poruchový s výskytem vad vyžadující odborný zásah.
Do základních kategorií možností sanace stokové sítě, lze zařadit:
- oprava/ obnova stokové sítě s odstraněním starého/původního potrubí;
- oprava/obnova stokové sítě při zachování starého/původního potrubí;
- výstavba nové stokové sítě.
K sanaci stokové sítě byla zvolena varianta oprava/obnova stokové sítě při zachování starého/původního potrubí, která je pro daný případ nejvhodnější. Základním předpokladem při návrhu sanace je, že celá kmenová stoková síť bude zhotovena stejnou technologií.
Z tohoto důvodu byly vybrány pouze ty technologie, kterými lze sanovat i největší z profilů potrubí, tedy vejčitý o rozměru 1200/1800 mm a navíc byly vybrány pouze nabídky firem nabízející tyto služby na českém trhu.
K základním technologiím, které lze použít, patří [5]:
- vyvložkování rukávci vytvrzovanými na místě (CIPP metody);
- renovace prefabrikovanými polymerbetonovými segmenty;
- užití spirálově vinutých prvků.
V rámci ukázky sanace velkých profilů stokové sítě došlo k výběrům použitelných technologií. První navrženou technologií je technologie KAWO od firmy WOMBAT nebo technologie INSAK od firmy BMH, jedná se o vyvložkování stokové sítě rukávcem vytvrzovaným na místě pro profil 1800/1200 mm. Druhou možnou variantou je renovace prefabrikovanými polymerbetonovými segmenty kterou nabízí firma DUROTON. Poslední z navržených variant je technologie RIBLINE od firmy RABMER. V současné době probíhá technické a ekonomické vyhodnocení jednotlivých variant.
7. Závěr
Volba vhodné bezvýkopové technologie pro sanaci stokové sítě velkých profilů je nejdůležitější částí návrhu. Systém výběru optimální sanační techniky není doposud systematicky zpracován. Důvodem je nedostatek relevantních informací o řešeném problému. Výběr začíná kategorizací vzniklých škod v stokové síti. Druhý krok by měla tvořit kategorizace jednotlivých disponibilních bezvýkopových technologií vhodných pro návrh sanace.
V případě návrhu sanace výše popisované stokové sítě bylo přidáno do návrhu ekologické hodnocení a vliv odpadní vody na stav a životnost stokové sítě.
Na základě provedených hodnocení a analýz byly vybrány bezvýkopové sanační technologie a nejdůležitějšími posuzovacími kritérii pro volbu bude cenová nabídka, životnost provedené sanace a vliv technologie na životní prostředí.
Poděkování
Příspěvek byl zpracován v rámci řešení projektu č. FAST-S-13-2093 s názvem „Sledování vybraných parametrů odpadní vody pro CFD modelování“, specifický výzkum 2013, který je řešen s finanční podporou Vysokého učení technického v Brně.
This contribution has been prepared within the project No. FAST-S-13-2093 titled Monitoring of selected parameters of wastewater for CFD modeling, specific research 2013, which is solved with the financial aid of Brno University of Technology.
Literatura
- [1] SOVAK. Zásady pro využití bezvýkopových technologií v oboru vodovodů a kanalizací. Praha: Medim, spol. s.r.o., 2008. ISBN 978-80-87140-07-9.
- [2] ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD JAKO NÁSTROJ K OCHRANĚ ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ
- V ZEMĚDĚLSKÉ PRAXI A NA VENKOVĚ [online]. Brno, 2007 [cit. 2013-07-12]. Dostupné z: http://eagri.cz/public/web/file/26962/cisteni_odpadnich_vod.pdf. Metodická příručka. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně.
- [3] Užívání bezvýkopových technologií při snižování emisí CO2 během realizací staveb inženýrských sítí: Informace o bezvýkopových technologiích pro orgány státní správy. Praha: Zpravodaj NO-DIG, 2012. ISSN 1214-5034.
- [4] TNV 75 5905 (Návrh) – Metodika hodnocení technického stavu kanalizační sítě. Brno, 2013. Metodická příručka. Hydroprojekt.
- [5] KLEPSATEL, František, RACLAVSKÝ, Jaroslav. Bezvýkopová výstavba a obnova podzemního vedení. Bratislava: JAGA GROUP, s.r.o., 2007. ISBN 978-80-8076-053-5
Field of study trenchless technology is historically one of the newest building industries. Selection of a suitable methods rehabilitation of the sewer network these technologies must be based on perfect knowledge the technical and operational network conditions, monitored by the operator. For this reason it is necessary to first make categorization of damages in the pipe and then may select trenchless technology suitable for the case. It is advisable to connect the draft environmental assessment technologies and the impact of wastewater on the condition and service life the sewer network.
