Badania
Bazę badawczą Katedry Hydrauliki i Inżynierii Sanitarnej stanowi:
1 Laboratorium Hydrauliczne im. prof. Armanda Żbikowskiego
Laboratorium Hydrauliczne Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska im. prof. Armanda Żbikowskiego, będące jednym z większych tego typu obiektów w Polsce, pozwala na szeroko zakrojone prace modelowe nad procesami korytowymi, przepustowością urządzeń wodnych, czy efektywnością infrastruktury kanalizacyjnej. Laboratorium Hydrauliczne ma powierzchnię ok. 400 m2 i wyposażone jest w zamknięty obieg wody, pozwalający dzięki podziemnemu zbiornikowi wody pojemności ok. 100 m3 prowadzić badania bez użycia wody wodociągowej. W laboratorium znajdują się 4 stanowiska badawcze (Fot. 1), zasilane pięcioma pompami o łącznym wydatku ok. 400 l/s. Każde stanowisko wyposażone jest w skalibrowane urządzenie do natężenia przepływu wody. W zależności od potrzeb możliwe jest sprawna modyfikacja stanowisk i dostosowywanie do konkretnych potrzeb badawczych. Jedno ze stanowisk stanowi uchylne koryto badawcze. Koryto ma przekrój prostokątny o wymiarach 0.60 m x 0.58 m i długość 12 m. Koryto posiada możliwość regulowania spadku dna w zakresie od –69 ‰ (spadek odwrotny) do 114 ‰. Przestrzeń laboratorium umożliwia prowadzenie prac budowlanych dzięki czemu istnieje możliwość przygotowanie modeli fizycznych budowli hydrotechnicznych, odcinków rzek i kanałów, zbiorników, urządzeń sanitarnych itd. w odpowiednio dużej skali, tak, aby wyniki badań charakteryzowały rzeczywiste zjawiska. Laboratorium posiada własne zaplecze techniczne, magazynowe i dobrze wyposażony warsztat. Pozwala to na samodzielne wykonywanie bardzo precyzyjnych elementów modeli i urządzeń pomiarowych. Stwarza to możliwość indywidualnego podejścia do przygotowania i wyposażenia stanowiska badawczego zgodnie z potrzebami zleceniodawcy. Laboratorium wyposażone jest w suwnicę, pozwalającą manewrować różnymi wielkogabarytowymi częściami modeli, prototypów budowli i urządzeń o masie do jednej tony. Dzięki temu skutecznie i sprawnie można nimi manewrować na przygotowanych stanowiskach badawczych. Dzięki autonomicznemu systemowi obiegu wody badania można prowadzić bez ograniczeń czasowych.
W laboratorium hydraulicznym prowadzone są między innymi:
- hydrauliczne badania na modelach fizycznych dotyczące funkcjonowania budowli wodnych i obiektów gospodarki wodnej (budowli piętrzących i upustowych, ujęć wodnych),
- weryfikacyjne badania rozwiązań projektowych,
- modelowania procesów przepływu w korytach bez i z roślinnością z dnem stałym i rozmywalnym.
Przestrzeń laboratorium hydraulicznego umożliwia także prowadzenie badań budowli i urządzeń kanalizacyjnych, takich jak:
- skuteczności działania separatorów weglowodorów ropochodncyh (koalescencyjne, lamelowe), osadników zawiesiny mineralnej (poziome, wirowe), separatorów z systemem bypass, przepompowni ścieków w budynkach, instalacji kanalizacyjnych ciśnieniowych, zbiorniki retencyjne (metody doboru);
- weryfikacja konstrukcji separatorów z zastosowaniem różnych materiałów, ich wymiarowanie (wkłady koalescencyjne, lamelowe) zgodnie z oczekiwanym efektem skuteczności podczyszczania ścieków.
- wymiarowanie systemów obejściowych (typu bypass) w separatorach do prawidłowego sterowania napływem wód opadowych;
- wsparcie w wymiarowaniu wkładów w separatorach typu lamelowego;
- badania skuteczności separatorów wg normy PN EN 858 w podczyszczaniu ścieków;
- badania przeciążeniowe separatorów (wymywanie zdeponowanego, obliczeniowej pojemności gromadzenia węglowodorów ropopochodnych);
- badania skuteczności osadników, przeciążeniowe na wymywanie zdeponowanej zawiesiny;
- badania fizycznych modeli w skali, budowli hydrotechnicznych;
- badania regulatorów przepływu różnego typu (wirowe, korytkowe, rurowe itd.) stosowanych w układach retencji do normalizacji odpływu ścieków do odbiorników czy też instalacji separatorów;
- badania urządzeń pomiarowych grawitacyjnych stosowanych w urządzeniach regulacyjnych;
- badania przepompowni ścieków wg normy PN EN 12050-1.
Laboratorium hydrauliczne dysponuje:
- aparaturą pozwalającą w sposób ciągły prowadzić i rejestrować punktowe pomiary prędkości średnich w strumieniu wody oraz chwilowe wartości 2 lub 3 składowych prędkości,
- przyrządami do pomiaru i rejestracji głębokości przepływu i ciśnień,
- przyrządami do ciągłego pomiaru i rejestracji topografii dna.
2 Naukowo – Badawcza Stacja Wodociągowa SGGW
Naukowo – Badawcza Stacja Wodociągowa SGGW powstała w roku 1975 (Fot. 2). Po gruntownym remoncie w roku 2004 jest nowoczesnym obiektem, pracującym w automatycznym systemie sterowania, umożliwiającym wizualizację pracy układów hydraulicznych i technologicznych. Liczne elektroniczne urządzenia kontrolne i pomiarowe pozwalają na ciągłe monitorowanie i rejestrowanie wielu parametrów pracy stacji (Fot. 3). Stacja produkcję wody opiera na trzech studniach, ujmujących wodę z utworów czwartorzędowych o głębokości około 30 m i wydajności 40 m3/h każda oraz jednej studni ujmującej wodę z utworów oligoceńskich o głębokości około 270 m i wydajności 30 m3/h. Produkcja wody z utworów czwartorzędowych jest oparta o układ dwustopniowego pompowania, a wody z utworów oligoceńskich o układ jednostopniowego pompowania. Filtracja wody odbywa się na złożach piaskowych, na których usuwane są głównie ponadnormatywne ilości związków żelaza i manganu z zastosowaniem napowietrzania. Produkowana woda nie wymaga dezynfekcji i stosowania żadnych dodatków chemicznych. Maksymalna wydajność stacji to 150 m3/h przy ciśnieniu dyspozycyjnym 40 m słupa wody. Obecne, przeciętne zużycie wody przez kampus SGGW to około 600 m3/h.
Stacja wodociągowa SGGW jest układem modelowym, który oprócz dostarczania wody na kampus SGGW, pozwala na wykonywanie badań zagadnień hydrauliczno-technologicznych na pracujących urządzeniach technologiczno-hydraulicznych stacji, jak również na licznych stanowiskach badawczych zlokalizowanych w budynku stacji, takich jak: np.:
- badania oporów hydraulicznych w funkcji przepływów na pracujących ciągach technologicznych (oporów hydraulicznych aeratorów, oporów hydraulicznych złóż filtracyjnych),
- badania międzyprocesowe jakości wody uzdatnianej,
- badania technologiczne podatności wody na oczyszczanie na różnych typach złóż filtracyjnych w filtrach grawitacyjnych i ciśnieniowych,
- badania oporów hydraulicznych różnych, mało średnicowych (do 25mm) kształtek i armatury,
- badania hydrauliczne wraz z efektywnością napowietrzania aeratorów rurowych z różnymi typami wypełnień,
- badania efektywności płukania różnych typów złóż filtracyjnych w wyspecjalizowanych kolumnach.
Naukowo – Badawcza Stacja Wodociągowa SGGW dysponuje następującymi urządzeniami pomiarowymi:
- elektromagnetycznymi miernikami przepływu wody,
- elektronicznymi miernikami ciśnienia i różnicy ciśnień,
- elektronicznymi i mechanicznymi miernikami przepływu powietrza
- elektronicznymi sondami pomiaru poziomu zwierciadeł wody w studniach,
- wodomierzami śrubowymi z elektronicznymi przetwornikami przepływu,
- rotametrami,
- dronem podwodnym z kamerą i ramieniem umożliwiającym pobieranie próbek (Fot. 4),
- kamerą szybką Phantom Miro, która posiada sensor CMOS o rozdzielczości 1280×1024 pikseli umożliwiając rejestrację obrazów w wysokiej jakości z prędkością 1800 klatek na sekundę, a przy zredukowanej rozdzielczości do 64×8 pikseli kamera umożliwia zapis obrazu z prędkością ponad 67000 klatek na sekundę (Fot. 5).
3 Laboratorium Chemii i Technologii Wody i Ścieków oraz Pracownia Jakości Wody
Laboratorium Chemii i Technologii Wody i Ścieków oraz Pracownia Jakości Wody stanowią bazę badawczą i dydaktyczną Katedry Hydrauliki i Inżynierii Sanitarnej w zakresie charakterystyki i oczyszczania wody powierzchniowej i podziemnej przeznaczonej do celów komunalnych i przemysłowych, jak również ścieków komunalnych i przemysłowych oraz odzysku wody ze ścieków.
W Laboratorium Chemii i Technologii Wody i Ścieków wybudowane są liczne stanowiska badawcze, pozwalające na zademonstrowanie zjawisk, zachodzących podczas procesów uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Stanowiska są wyposażone w nowoczesną aparaturę kontrolno-pomiarową i sterującą. Pracownia Jakości Wody wspomaga kształcenie studentów przede wszystkim kierunków inżynieria środowiska, ochrona środowiska, inżynieria i gospodarka wodna w zakresie m.in. technologii wody i ścieków, systemów odzysku wody, gospodarki ściekowej oraz chemii sanitarnej i technik oceny stanu środowiska. W laboratorium wykonywane są eksperymenty związane z realizacją prac inżynierskich, magisterskich i doktorskich z zakresu m.in. poprawy efektywności uzdatniania wody, usuwania metali ciężkich w procesach technologicznych uzdatniania wody podziemnej, adsorpcji metali ciężkich i związków organicznych w układach wieloskładnikowych, filtracji i płukania filtrów, monitoringu zanieczyszczeń nieorganicznych i organicznych w wodach naturalnych i ściekach.
Laboratorium Chemii i Technologii Wody i Ścieków oraz Pracownia Jakości Wody są wyposażone w specjalistyczną aparaturę pomiarową oraz stanowiska eksperymentalne przeznaczone do:
- wykonywania analiz parametrów fizyczno-chemicznych wody i ścieków (wody podziemne, powierzchniowe i przemysłowe oraz ścieki komunalne i przemysłowe) w celu oceny ich właściwości i zgodności z wymaganiami,
- prowadzenia badań technologicznych nad warunkami przebiegu procesów oczyszczania wody i ścieków, m.in. filtracji, koagulacji, adsorpcji, utleniania chemicznego, sedymentacji, wymiany jonowej, odkwaszania, odżelaziania i odmanganiania,
- prowadzenia badań technologicznych nad adsorbentami, materiałami filtracyjnymi i aktywnymi chemicznie,
- wykonywania badań przedprojektowych oraz weryfikacyjnych układów technologicznych stacji uzdatniania wody i oczyszczalni ścieków.
Katedra Hydrauliki i Inżynierii Sanitarnej prowadzi także numeryczne modelowanie urządzeń hydraulicznych, instalacji, budowli wodnych przepływu w korytach otwartych.