PL223969B1 - Sposób przystosowania fragmentów zbiorników i cieków wodnych do celów rekreacyjnych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przystosowania fragmentów zbiorników i cieków wodnych do celów rekreacyjnych polegający na oczyszczaniu zeutrofizowanych wód powierzchniowych w odciętych fragmentach zbiorników i cieków wodnych przeznaczonych dla celów rek reacyjnych.

Obecnie większość jezior w Polsce charakteryzuje się wysokim stanem troficznym, który w okresie letnim doprowadza do masowych zakwitów, w szczególności sinicowych i okrzemkowych. Zakwity te uniemożliwiają rekreacyjne wykorzystanie wód z powodu przekroczenia dopuszczalnych norm jakości wody, określonych dla kąpielisk, powodowanie zagrożenia dla zdrowia ludzi oraz niek orzystnie odbierane przez rekreantów właściwości organoleptyczne.

Podejmowane próby rekultywacji całych zbiorników wodnych poprzez usuwanie osadu czynnego, koagulację, miedziowanie, czy natlenianie np. poprze instalowanie aeratorów, nie przynoszą oczekiwanych skutków (1). Metody te są kosztochłonne, a uzyskiwane efekty często krótkotrwałe, np. miedziowanie. Postępująca eutrofizacja wód powierzchniowych wskutek dopływu zanieczyszczeń biogennych ze zlewni powoduje coraz większe ograniczenia w rekreacyjnym wykorzystywaniu tych wód, co poza problemami natury przyrodniczej, rodzi również problemy ekonomiczne np. malejące dochody gmin z turystyki, oraz społeczne taki jak brak odpowiednich kąpielisk i miejsc do letniego wypoczynku. Wiele regionów, w których turystyka stanowi podstawowe źródło dochodów, osiągnęło poziom degradacji środowiska przyrodniczego zniechęcający turystów do przyjazdów i, w efekcie, prowadzący do zaniku turystyki i niszczenia infrastruktury turystycznej (2). Występowanie jezior lub cieków wodnych znacznie podnosi walory krajobrazowe danego obszaru, decydując najczęściej o miejscu spędzania letniego wypoczynku. Ważną rolę odgrywa tu jakość wód: wody nadające się do wykorzystania rekreacyjnego, zgodnie z czterostopniową skala jakości wody obowiązującą do 2004 roku (wody I, II, III klasy oraz NON - nieodpowiadające normom), muszą charakteryzować się co najmniej drugą klasą czystości. Pomimo, że skala ta pod względem prawnym nie jest już obowiązująca, nadal jest stosowana przez jednostki zajmujące się oceną jakości wód, jak np. Wojewódzkie Inspekt oraty Ochrony Środowiska.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu umożliwiającego przywrócenie funkcji rekreacyjnej zeutrofizowanym zbiornikom i ciekom wodnym w wydzielonych strefach kąpielisk przydatnych do c elów rekreacyjnych.

Sposób przystosowania fragmentów zbiorników i cieków wodnych do celów rekreacyjnych polega na oczyszczaniu zeutrofizowanych wód powierzchniowych w wydzielonych strefach zbiorników i cieków wodnych i ponownym zawracaniu oczyszczonej wody do tak wydzielonej strefy.

Sposób polega na oddzieleniu części zbiornika wodnego przepuszczalną lub nieprzepuszczalną barierą i utworzeniu wydzielonych stref kąpieliska i następnie z tak odciętego fragmentu zbiornika pobierana jest woda, która jest kierowana do urządzeń, w których jest oczyszczana, po czym jest zawracana do wydzielonej strefy kąpieliska, z której uprzednio została pobrana. Pobór i oczyszczanie wody odbywa się w sposób ciągły przez cały okres użytkowania kąpieliska dla celów rekreacyjnych.

Sposób według wynalazku polega na utworzeniu wydzielonej strefy kąpieliska poprzez oddzielenie fragmentu zbiornika lub cieku wodnego barierą, a następnie pobraniu wody z tak utworzonej strefy kąpieliska i przepompowaniu jej do baterii urządzeń oczyszczających, korzystnie zlokalizowanych poza strefą kąpieliska, przy czym korzystne jest aby woda przed procesem oczyszczania została podana ocenie w celu ustalenia optymalnego reżimu oczyszczania, oczyszczona woda jest zawrac ana do wydzielonej strefy kąpieliska.

Do oddzielenia części zbiornika wodnego przeznaczonego na kąpielisko stosuje się przepuszczalne bariery posadowione na dnie zbiornika lub zagłębione w osadach dennych i wystające powyżej przeciętnego poziomu zbiornika wodnego, przy czym jako przeciętny poziom przyjmuje się poziom zbiornika podwyższony o wysokość przeciętnego falowania. Bariera może być również zakotwiczona do podłoża. W zależności od rozwinięcia linii brzegowej, falowania, kierunku i objętości przepływu wody, a także stopnia jej zanieczyszczenia, istnieje stosuje się bariery o różnym kształcie, wysokości i stopniu filtracji.

Bariera może zostać umieszczona wewnątrz pomostu. Takie rozwiązanie łączy funkcję odcinającą dopływ zanieczyszczonej wody z toni wodnej z funkcją rekreacyjną pomostu.

Bariery mają postać dwóch ścian, pomiędzy którymi znajduje się materiał przepuszczalny, taki jak na przykład trzcina, faszyna gruboziarnisty żwir, włóknina. Materiały tego rodzaju cechują się dobrymi właściwościami filtracyjnymi, a ponadto są bezpieczne dla środowiska wodnego. Ściany bariery

PL 223 969 B1 korzystnie wykonuje się z siatki metalowej lub tworzywa sztucznego rozpiętych na stelażach tak, że tworzą stabilną konstrukcję i równocześnie stabilizują materiał przepuszczalny.

W innym wariancie wewnątrz bariery stosuje się wewnątrzwarstwowe natlenianie w postaci k urtyny powietrznej. W tym celu w dolnej części bariery znajduje perforowany rurociąg, do którego wtłacza się sprężone powietrze, które wypływając tworzy kurtynę powietrzną hamującą przepływ wody przez barierę, a dodatkowo napowietrza wodę.

W innym wariancie, stosuje się bariery membranowe, przepuszczające wodę tylko w jednym kierunku: z wydzielonej strefy kąpieliska w kierunku wód zanieczyszczonych. Zastosowanie bariery membranowej ograniczy w znaczący sposób dopływ wód zanieczyszczonych do wydzielonego fragmentu zbiornika lub cieku wodnego.

W kolejnym wariancie, w szczególności w przypadku wód płynących stosuje się bariery nieprzepuszczalne lub bariery nieprzepuszczalne zaopatrzone w elementy umożliwiające czasowy przepływ wody, np. klapy uchylne, zasuwy itp. Zastosowanie bariery ograniczającej wymianę wody pomiędzy wydzieloną strefą kąpieliska a pozostałą częścią akwenu umożliwi efektywny proces oczyszczania zeutrofizowanych wód poprzez filtrację zarówno w złożu geologicznym jak również w systemie oczyszczania wody. Bariera ma na celu ograniczenie dopływu zanieczyszczonych wód z toni jeziora lub cieku wodnego do wydzielonej strefy kąpieliska oraz zatrzymanie dopływu zakwitów glonów. Bariery mogą być instalowane jako część podwodna pomostów.

Pobór i oczyszczanie wody odbywa się w sposób ciągły przez cały okres użytkowania kąpieliska dla celów rekreacyjnych. Wszystkie urządzenia pompujące i oczyszczające są zlokalizowane poza strefą kąpieliska.

W celu poboru wody, do jej oczyszczania, w zależności od budowy geologicznej wydzielonego fragmentu zbiornika lub cieku wodnego, pobór wody może następować poprzez:

• płytkie odwierty w obrębie strefy kąpieliska lub bezpośrednio poza nią;

• filtr piaszczysto-żwirowy zlokalizowany poza strefą kąpieliska lub filtracyjne złoże geologiczne;

• stację pomp o znanej konstrukcji, zlokalizowaną przy kąpielisku.

Woda jest pobierana poprzez system rurociągów połączonych z pompami, które zasysają wodę i przepompowywana do urządzeń oczyszczających.

W zależności od struktury geologicznej dna zbiornika lub cieku wodnego stosuje do oczyszczenia wody z cząstek stałych stosuje się albo system drenujący pod dnem zbiornika albo zewnętrzny filtr piaszczysto- żwirowy.

Oczyszczanie wody odbywa się w baterii urządzeń oczyszczających, w których skład wchodzą: oczyszczanie w złożu geologicznym lub w filtrze piaszczysto-żwirowym, napowietrzanie, ozonowanie, oczyszczanie chemiczne, naświetlanie promieniami UV, ewentualnie oczyszczanie biologiczne. Pierwszy etap oczyszczania wody pobieranej z wydzielonej strefy kąpieliska obejmuje oczyszczanie wody z osadów i zanieczyszczeń stałych. Do tego celu stosuje się filtrację w naturalnym złożu geologicznym, np. pobierając wodę spod dna zbiornika przez system drenów lub w filtrze ze złożem pias zczystym, przy czym taki filtr może być zlokalizowany zarówno w obszarze zbiornika wodnego lub poza nim. W zależności od budowy geologicznej dna zbiornika lub cieku wodnego, otwory wiertnicze połączone z systemem drenów, którymi pobierana będzie woda oraz filtr piaszczysto-żwirowy mogą być zlokalizowane wewnątrz strefy kąpieliska lub poza nią.

Rodzaj i kolejność poszczególnych urządzeń w baterii oczyszczającej może być różna i uzależniona od stopnia i rodzaju zanieczyszczeń występujących w danym zbiorniku wodnym. W korzystnym wariancie sposobu według wynalazku pomiędzy punktem pobrania wody a baterią urządzeń oczyszczających znajduje się stacja monitorująca zanieczyszczenia pobranej wody, a informacje uzyskane z takiego monitoringu są przekazywane do układu sterującego, który steruje pracą urządzeń oczyszczających w celu optymalizacji procesu oczyszczania. Również oczyszczona woda może być monitorowana w drugim bloku monitorującym, z którego informacje są kierowane do układu sterującego. Dzięki informacjom o stanie wody przed oczyszczaniem i stanie wody po oczyszczania można w optymalny sposób sterować procesem oczyszczania włączając lub wyłączając poszczególne urządzenia oczyszczające.

Woda po jej oczyszczeniu jest z powrotem odprowadzana do wydzielonej strefy, z której była pobrana. W korzystnym wariancie woda może być z powrotem odprowadzana pod ciśnieniem do strefy kąpieliska poprzez system dyfuzorów lub innych znanych urządzenia przystosowane do rekreacji wodnej, które jednocześnie będą służyły dodatkowemu napowietrzeniu wody oraz jej ogrzaniu. Ich zadaniem jest napowietrzanie oraz ogrzanie wyrzucanej wody poprzez kontakt wody z powietrzem

PL 223 969 B1 atmosferycznym. W szczególności w tym celu można zainstalować w strefie kąpieliska urządzenia z jednej strony służące poprawie jakości wody, a z drugiej zwiększające atrakcyjność turystyczną wydzielonej części zbiornika, np. fontanny z funkcją hydromasażu oraz jacuzzi, którymi doprowadzana będzie oczyszczona woda ze stacji oczyszczania. Dzięki zastosowaniu tego rodzaju urządzeń wo da będzie jednocześnie napowietrzana oraz ogrzewana.

Sposób według wynalazku przystosowania fragmentów zbiorników i cieków wodnych do celów rekreacyjnych może zostać zastosowany praktycznie w każdym akwenie lub cieku wodnym w szczególności w zeutrofizowanych wodach powierzchniowych, które ze względu na zbyt duże zanieczyszczenie nie mogą być wykorzystywane do celów rekreacyjnych.

Sposób ten umożliwia przywrócenie funkcji rekreacyjnej zeutrofizowanym zbiornikom i ciekom wodnym w wydzielonych strefach kąpielisk bez konieczności rekultywacji całych akwenów.

Tempo wymiany wody, odpowiednio dostosowane do charakterystyki danego kąpieliska, a także zasilanie wydzielonej strefy w oczyszczoną wodę spowodują rozcieńczanie i wypieranie wody z kąpieliska poza zainstalowaną barierę, co w efekcie będzie sprzyjać utrzymaniu właściwej jakości wody w oczyszczanym fragmencie zbiornika lub cieku wodnego, użytkowanym rekreacyjnie.

Na rysunku zilustrowano przykłady realizacji sposobu według wynalazku gdzie poszczególne figury przedstawiają:

figura 1 - przykład lokalizacji i wyposażenia w urządzenia do realizacji sposobu według wyn alazku, figura 2 - przykład lokalizacji i wyposażenia w urządzenia do realizacji sposobu według wyn alazku z poborem spod dna zbiornika, figura 3 - przekrój poprzeczny przez wariant systemu według figury 2, figura 4 - wariant zestawu urządzeń filtrujących, figura 5 - przekrój przez przykładową barierę, figura 6 - przekrój przez przykładową barierę wraz z kurtyną powietrzną, figura 7 - przedstawiono przekrój przez barierę nieprzepuszczalną, figura 8 - sposób usytuowania wydzielonej strefy kąpieliska względem cieku wodnego.

Figura 1 przedstawia przykład lokalizacji i wyposażenia w urządzenia do realizacji sposobu według wynalazku oczyszczania odizolowanej wydzielonej strefy kąpieliska. W strefie przybrzeżnej zbiornika wodnego (1) zainstalowana jest bariera (2), która częściowo znajduje się również na brzegu (3) zbiornika (1). Bariera (2) tworzy odizolowaną wydzieloną strefę (4) kąpieliska. Bariera (2) posiada dwie ścianki (5, 5') pomiędzy, którymi znajduje się materiał filtracyjny (6). W wydzielonej strefie (4) znajdują się wloty (7, 7', 7”) dla wody, która rurociągami (8, 8', 8”) jest przepompowywana pompą (9) do filtra (10), skąd po przefiltrowaniu jest przepompowywania pompą (11) i rurociągiem (12) do baterii urządzeń oczyszczających, w której skład wchodzą urządzenie do oczyszczania chemicznego (13) urządzenie do napowietrzania (14) urządzenie do ozonowania (15) urządzenie do naświetlania promieniami UV (16). Do rurociągu (12) pomiędzy pompą (11) a urządzeniem do oczyszczania chemicznego (13) znajduje się odgałęzienie do bloku monitorująco-sterującego (17), w którym przeprowadza się analizę wody przed jej oczyszczan iem i na podstawie uzyskanych wyników odpowiednio steruje pracą urządzeń oczyszczających. Dodatkowe informacje służące do sterowania pracą urządzeń oczyszczających pochodzą z drugiego bloku monitorującego (18) połączonego z rurociągiem (19) odprowadzającym oczyszczoną wodę, która przez dyfuzory (20, 20', 20”) jest zawracana z powrotem do wydzielonej strefy (4) kąpieliska.

Figura 2 przedstawia inny wariant systemu urządzeń do realizacji sposobu według wynalazku oczyszczania odizolowanej wydzielonej strefy kąpieliska. Pod dnem (21) wydzielonej strefy (4) kąpieliska wywiercone są zagłębienia, w których osadzone są filtry denne (22, 22', 22”,....) połączone siecią rurociągów odbiorczych (23), które są zagłębione pod dnem zbiornika wodnego (1). Woda po przefiltrowaniu filtrami dennymi (22, 22', 22”,....) jest przepompowywana pompą (11) do baterii urządzeń oczyszczających, a mianowicie urządzenia do oczyszczania chemicznego (13), urządzenia do napowietrzania (14), urządzenia do ozonowania (15), urządzenia do naświetlania promieniami UV (16). Pomiędzy pompą (11) a urządzeniem do oczyszczania chemicznego (13) znajduje się odgałęzienie do bloku monitorująco-sterującego (17). Oczyszczona woda jest zawracana z powrotem do wydzielonej strefy (4) kąpieliska i rozpylana przez dyfuzory (20, 20', 20”) dzięki czemu jest dodatkowo napowietrzna.

Figura 3 przedstawia przekrój poprzeczny wariant systemu według figury 2. Filtry denne (22, 22', 22”,....) są zagłębione pod dnem (3) zbiornika wodnego (1) i połączone siecią rurociągów odbiorPL 223 969 B1 czych (23), a dalej poprzez pompę (11) z urządzeniami oczyszczającymi. Oczyszczona woda rurociągiem (19) jest dostarczana do dyfuzorów (20, 20', 20”) i rozpylana nad wydzielonej strefy (4) kąpieliska.

Na figurze 4 przedstawiono wariant zestawu urządzeń filtrujących, w którym dodatkowo zostało włączone urządzenie do oczyszczania biologicznego. Woda wstępnie przefiltrowana w urządzeniu filtrującym (10) lub filtrowana filtrami dennymi (22, 22', 22”,....) jest przepompowywana pompą (11) do urządzenia do oczyszczania chemicznego (13) skąd przepływa do urządzenia do oczyszczania biologicznego (24), a następnie po oczyszczeniu biologicznym jest przepompowywana pompą (25) do baterii urządzeń oczyszczających, a mianowicie urządzenia do napowietrzania (14), urządzenia do ozonowania (15), urządzenia do naświetlania promieniami UV (16). Pomiędzy pompą (11) a urządzeniem do oczyszczania chemicznego (13) znajduje się odgałęzienie do bloku monitorująco-sterującego (17).

Na figurze 5 przedstawiono przekrój przez przykładową barierę (2), która stanowi element pomostu (26) wspartego na podporach (27, 27',27”). Bariera (2) posiada dwie ścianki (5, 5') pomiędzy, którymi znajduje się materiał filtracyjny (6). Ścianki (5, 5') są rozpięte pomiędzy podporami (27, 27',27”) zagłębione w dnie (21) zbiornika wodnego (1). Ścianki (5, 5') są wykonane z siatki co umożliwia przepływ wody zaś materiał filtracyjny (6) z jednej strony ogranicza intensywność przepływu wody a z drugiej uniemożliwia przedostawanie się większych gabarytowo zanieczyszczeń do obszaru wydzielonej strefy (4) kąpieliska.

Na figurze 6 przedstawiono przekrój przez barierę (2), która stanowi element pomostu (26) wspartego na podporach (27, 27', 27”) w innym wariancie wykonania. Bariera (2) posiada dwie ścianki (5, 5') pomiędzy, którymi znajduje się materiał filtracyjny (6). Ścianki (5, 5') są rozpięte pomiędzy podporami (27, 27', 27”) zagłębione w dnie (21) zbiornika wodnego (1). W wariancie tym przez materiał filtracyjny (6) przepuszczane jest powietrze tworzące kurtynę powietrzną (28). Powietrze do kurtyny powietrznej (28) jest dostarczane siecią rurociągów (29) natomiast wzdłuż całej bariery znajduje się perforowany rurociąg (30), umożliwiający wypływ sprężonego powierza w strefę bariery (2) wypełnionej materiałem filtracyjnym (6). W odmianie tego wariantu pomiędzy ściankami (5, 5') bariery (2) znajduje się woda a intensywny przepływ bąbelków powietrza tworzy kurtynę hamujące przepływ wody pomiędzy zbiornikiem wodnym (1) a wydzieloną strefa (4) kąpieliska.

Na figurze 7 przedstawiono przekrój przez barierę (2), która stanowi element pomostu (26) wspartego na podporach (27, 27', 27”) wykonaną w formie jednolitej ściany (31), w której znajdują się ruchome klapy (32, 32'). Klapy (32, 32') mogą być otwieranie i zamykanie w celu swobodnego przepływu wody. Ten wariant jest szczególnie przydatny w przypadku gdy wydzielona strefa (4) kąpieliska jest usytuowana przy brzegu cieku wodnego, gdyż z jednej strony ogranicza przepływ wody w okresie eksploatacji kąpieliska a z drugiej strony umożliwia wymianę wody, a w okresie jesienno-zimowym umożliwia swobodny przepływ wody.

Na figurze 8 przedstawiono sposób usytuowania wydzielonej strefy (4) kąpieliska względem cieku wodnego (33). Strzałka oznacza kierunek prądu. Wydzielona strefa (4) jest usytuowana na wewnętrznym brzegu zakola (34) cieku wodnego (33). Bariera (35) powinna być tak ukształtowana, aby w minimalnym stopniu zakłócać przepływ wody w cieku wodnym (33).

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przystosowania fragmentów zbiorników i cieków wodnych do celów rekreacyjnych, znamienny tym, że polega na oddzieleniu części zbiornika wodnego 1 przepuszczalną lub nieprzepuszczalną barierą 2 i z tak utworzonej wydzielonej strefy 4 kąpieliska pobierana jest woda, a następnie woda jest oczyszczana w baterii urządzeń oczyszczających, po czym jest zawracana do wydziel onej strefy 4 kąpieliska, z której uprzednio została pobrana.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w skład baterii urządzeń oczyszczających, w zależności od charakterystyki zanieczyszczeń danego zbiornika 1 lub cieku wodnego, wchodzą wszystkie lub wybrane urządzenia: do napowietrzania 14, do ozonowania 15, do oczyszczania chemicznego 13, do naświetlania promieniami UV 16 oraz do oczyszczania biologicznego 24.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że woda przed oczyszczaniem jest dodatkowo analizowana w urządzeniu monitorującym 17.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że do oddzielanie części zbiornika 1 stosuje się przepuszczalne bariery 2 w postaci dwóch ścian 5, 51 pomiędzy, którymi znajduje się materiał przepuszczalny 6, w szczególności taki jak trzcina, faszyna, gruboziarnisty żwir, włóknina.

   PL 223 969 B1
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo, 2 albo 3, znamienny tym, że do oddzielanie części zbiornika 1 stosuje się przepuszczalne bariery 2 w postaci dwóch ścian 5, δ', pomiędzy którymi znajduje się materiał przepuszczalny, w szczególności taki jak trzcina, faszyna, gruboziarnisty żwir, włóknina, a ponadto wewnątrz bariery stosuje się kurtynę powietrzną 28.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że do oddzielania części zbiornika stosuje się bariery nieprzepuszczalne 31.
7. 7. Sposób według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 6, znamienny tym, że oczyszczona woda jest odprowadzana do wydzielonej strefy 4 kąpieliska za pośrednictwem urządzeń napowietrzających, w szczególności dyfuzorów 20, 20'.