ATOL-OD-W osadnik wielostrumieniowy

Osadnik wielostrumieniowy ATOL-OD-W jest rekomendowany jako urządzenie do podczyszczania ścieków opadowych z dróg, parkingów, powierzchni szczelnych terenów przemysłowych, składowych, baz transportowych, centrów miast itd. Zadaniem osadnika jest redukcja zawiesiny ogólnej do wartości stężenia 100 mg/l - zgodnie z  „Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód i do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U. Nr 137, poz. 984)”.

Wartość natężenia deszczu miarodajnego powinna być przyjmowana na poziomie 15 dm3/s na hektar powierzchni szczelnej. Gwarantuje to oczyszczenie, co najmniej 85% objętości rocznego odpływu ścieków deszczowych. Dla zanieczyszczonych powierzchni szczelnych obiektów dystrybucji i magazynowania paliw wartość natężenia miarodajnego deszczu winna być przyjmowana na poziomie 77 dm3/s*ha. Odprowadzanie nadmiaru ścieków po przekroczeniu tego natężenia, powinno zapewnić obejście hydrauliczne. Zastosowanie obejścia hydraulicznego pozwala uniknąć przeciążania hydraulicznego osadnika.

W przypadku takich przeciążeń, przy osadnikach bez obejścia hydraulicznego, może zaistnieć zjawisko obniżenia skuteczności jego działania, a w przypadkach pojawienia się deszczu maksymalnego – niebezpieczeństwo wynoszenia zgromadzonych w osadniku zanieczyszczeń.

W niektórych przypadkach istnieje możliwość opcjonalnego wyposażenia osadnika typu ATOL-OD-W w moduł koalescencji, stosowany w typowych separatorach cieczy lekkich.

Ogólna zasada działania osadnika wielostrumieniowego

Idea osadników wielostrumieniowych jest oparta na teorii tzw. płytkiej sedymentacji, której podstawy opublikował Allan Hazen w 1904 roku. Stwierdził on, że efekt sedymentacji w osadnikach idealnych jest funkcją powierzchni osadnika, prędkości opadania i natężenia przepływu cieczy, a nie zależy od głębokości osadnika.

W końcu lat sześćdziesiątych XX wieku w procesach oczyszczania wody i ścieków odnotowano zastosowanie osadników wyposażonych w płytkie przewody o niewielkiej długości. Efektem tych usprawnień było skrócenie czasu sedymentacji z kilkudziesięciu do kilkunastu minut oraz kilkukrotne zmniejszenie wielkości osadników. Początkowo konstruowano osadniki wielopiętrowe równoległe, wielopłytowe, a następnie wieloprzewodowe. Wspólną cechą tych konstrukcji jest podział głębokiego strumienia cieczy na wiele płytkich równoległych strumieni. Stąd też pochodzi nazwa -  „osadniki wielostrumieniowe”.

Podstawy i metody ustalenia parametrów technologicznych osadnika

Podstawą ustalenia parametrów technologicznych osadnika ATOL-OD-W jest Polska Norma PN-S-02204 – „Drogi samochodowe. Odwodnienia dróg”. Parametrem wyjściowym jest prędkość sedymentacji o wartości 7,2 m/h, co gwarantuje usunięcie 50 % wagowo frakcji drobnej zawiesiny o średnicy 50 μm, zawartej w ściekach deszczowych, a wraz z nią zawiesin ziarnistych o większej średnicy, a także trwale związanych z zawiesiną ok. 70 % ogólnej ilości substancji ropopochodnych.

Przy tym założeniu przewidywany ogólny stopień redukcji zawiesin osiągnie wartość ok. 85%, w przedziale stężeń zawiesiny ogólnej na dopływie do osadnika
150 - 600 mg/dm³.

Oczyszczanie ścieków deszczowych w osadnikach wielostrumieniowych typu ATOL-OD-W zachodzi dwufazowo. Pierwsza faza oczyszczania (sedymentacja klasyczna) zachodzi w przestrzeni sedymentacji, gdzie obciążenie hydrauliczne osiąga wartość ok. 36 (m³/h)m². Gwarantuje to zatrzymanie ziaren o średnicy ok. 0,15 mm i większych, a proporcja wagowa zatrzymanych zawiesin w odniesieniu do zawiesiny ogólnej wynosi ok. 50%.

Druga faza oczyszczania odbywa się w przestrzeni modułu wielostrumieniowego. Głównymi cechami sedymentacji wielostrumieniowej są:

• niskie obciążenie hydrauliczne wynikające z dużej powierzchni elementów z jakich zbudowany jest moduł  wielostrumieniowy,
• utrzymanie przepływu laminarnego,
• przepływ przez elementy nachylone pod odpowiednim kątem do poziomu, co zgodnie z przeprowadzonymi doświadczeniami daje lepsze efekty niż przepływ pionowy.

Formułę teoretyczną sedymentacji wielostrumieniowej ustalił Yao:

S - parametr charakteryzujący efekt działania osadnika wielostrumieniowego,
v - prędkość opadania cząstki o określonej średnicy,
vp - prędkość przepływu zawiesiny przez element modułu wielostrumieniowego
α - kąt nachylenia modułu,
L - względna długość modułu.

Istnieje kilka praktycznych metod obliczania osadników wielostrumieniowych, opisanych w ogólnie dostępnej literaturze fachowej. Jedną z metod jest Metoda Olszewskiego i Suchaneckiej, gdzie spodziewany efekt  usuwania zawiesin wynosi:

Inną metodę (Jan Bandrowski, Henryk Merta, Józef Zioło), opartą na tzw. Równaniu modułowym przedstawia poniższa formuła:

Mo - moduł sedymentacji,
Ar - liczba Archimedesa,
v i vp - jak poprzednio,
L i H - wymiary geometryczne modułu,
α - kąt nachylenia modułu,
n i n0 - wykładniki dystrybuanty.

Rodzinę osadników wielostrumieniowych typu ATOL-OD-W tworzą następujące wersje urządzeń

Dostępne są osadniki o kołowym i prostokątnym kształcie rzutu poziomego

Niezależnie od podstawowych wymiarów i parametrów podanych w poniższych tabelach, każdy osadnik wielostrumieniowy jest projektowany indywidualnie do zadanych warunków pracy. W zamówieniu należy określić następujące dane wyjściowe:

Q_n  [dm³/s] - nominalną wartość natężenia przepływu,
DN [mm] - średnicę kanału dopływowego do osadnika,
i [%] - spadek kanału dopływowego do osadnika.

Budowa i zasada działania osadnika wielostrumieniowego

W wersji kołowej osadnik ATOL-OD-W tworzy współśrodkowy moduł wielostrumieniowy wbudowany w cylindryczny zbiornik o kołowym kształcie rzutu poziomego. Działanie osadnika polega na tym, że ścieki wpływają do zbiornika w przestrzeń dopływu, ograniczoną od wewnątrz rurą centralną umieszczoną w osi pionowej zbiornika. W przestrzeni pod rurą centralną, w trakcie przepływu ścieków w dół, następuje opadanie zawiesin łatwo opadających, w skutek oddziaływania sił grawitacji. Kolejna faza oczyszczania to przepływ ścieków pionowo w górę przez moduł wielostrumieniowy, w którym zachodzi proces wytrącania drobnej zawiesiny. Powyżej poziomu struktur modułu wielostrumieniowego znajduje się komora odpływowa połączona z króćcem odprowadzającym oczyszczone ścieki na zewnątrz osadnika.

W wersji prostokątnej osadnik ATOL-OD-W tworzy równoległościenny moduł wielostrumieniowy wbudowany w zbiornik o prostokątnym kształcie rzutu poziomego. Działanie tego osadnika polega na tym, że ścieki wpływają do zbiornika w przestrzeń dopływu, ograniczoną od wewnątrz pionową ścianką. W trakcie przepływu ścieków następuje sedymentacja zawiesin łatwo opadających, w skutek oddziaływania sił grawitacji. Kolejna faza oczyszczania to przepływ ścieków przez moduł wielostrumieniowy, w którym zachodzi proces wytrącania drobnej zawiesiny. Za modułem wielostrumieniowym znajduje się komora odpływowa połączona z króćcem odprowadzającym oczyszczone ścieki na zewnątrz osadnika.