Zbiorniki na wodę dla rolnictwa. Jakie są rodzaje zbiorników na wodę deszczową i pitną?
Zbiorniki na wodę żelbetowe, stalowe lub z tworzyw sztucznych wykorzystywane są w wielu branżach, także w rolnictwie, gdzie mogą służyć do magazynowania wody na wypadek niedoborów wody, która jest potrzebna zarówno hodowanym zwierzętom, jak i uprawianym roślinom. Dotyczy to zarówno magazynowania zapasów wody pitnej oraz zbierania wody deszczowej.
Spis treści
- Zbiorniki na wodę żelbetowe monolityczne
- Zbiorniki na wodę żelbetowe prefabrykowane
- Stalowe zbiorniki na wodę
- Zbiorniki na wodę z tworzyw sztucznych
- Elastyczne zbiorniki na wodę
Zbiorniki na wodę mogą służyć do magazynowania m.in.:
• wody pitnej, stanowiącej zapas np. w instalacjach wodociągowych wody pitnej, w stacjach uzdatniania wody pitnej (SUW), a także podczas awarii publicznych sieci wodociągowych oraz w miejscach, gdzie występują sezonowe ograniczenia w dostępie/użytkowaniu wody,
• wody deszczowej, będącej dodatkowym, darmowym źródłem wody do nawadniania, nawożenia i ochrony upraw np. w szklarniach, szkółkach i sadach.
W przypadku zbiorników na wodę pitną trzeba pamiętać, że (zgodnie z rozporządzeniem Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi z dnia 7 grudnia 2017 r., poz. 2294) każdy zbiornik przeznaczony do magazynowania wody pitnej musi być dopuszczony do eksploatacji przez właściwe organy oraz spełniać wymagania odpowiednich norm i mieć atesty Państwowego Zakładu Higieny, a także aktualny certyfikat Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego wydany dla całej konstrukcji zbiornika i znajdujących się w nim urządzeń.
Aby zapobiec suszy, która może zniweczyć efekty pracy poświęconej na uprawy i zagrażać dobrostanowi zwierząt gospodarskich, coraz więcej rolników zaczyna zbierać deszczówkę nie tylko w zbiornikach retencyjnych – sztucznych lub naturalnych, lecz także w wodoszczelnych zbiornikach stalowych, betonowych bądź z tworzyw sztucznych. Pomaga to ograniczyć zużycie wody pitnej wodociągowej na cele rolnicze i tym samym obniżyć koszty jej poboru. Pojemność zbiorników na wodę powinna wynosić od kilku do kilkunastu tysięcy litrów, a ich wyposażenie obejmować pompy do dystrybucji wody i odpowiednie systemy, które umożliwią stosowanie np. nawadniania kropelkowego.
Zbiorniki na wodę żelbetowe monolityczne
To cylindryczne (jedno- lub dwukomorowe) zbiorniki na wodę wykonywane w całości na budowie, z betonu o wysokiej wytrzymałości i wodoszczelności, zbrojonego siatkami zgrzewanymi. W zasadzie nie ma tu ograniczeń w zakresie maksymalnej pojemności, średnicy i wysokości zbiornika. Wszystko zależy od potrzeb oraz możliwości technicznych i finansowych inwestora. Po wykonaniu wykopu i wyrównaniu terenu buduje się monolityczne dno (płytę) żelbetowe z wyprowadzonym zbrojeniem płaszcza zbiornika na wodę. Następnie wznosi się ściany z wykorzystaniem specjalnych stalowych systemów szalunkowych, które umożliwiają montaż zarówno od zewnątrz, jak i od wewnątrz z pominięciem kotew ściennych i elementów dystansowych przechodzących przez ściany, co zapewnia maksymalną szczelność zbiornika na wodę żelbetowego monolitycznego. Powierzchnia betonowa musi spełniać wysokie wymagania higieniczne, dlatego szalunki pokrywa się specjalną okładziną, dzięki której będzie ona idealnie gładka, albo wykonuje się w zbiorniku wewnętrzną powłokę zabezpieczającą.
Zbiorniki na wodę żelbetowe monolityczne mogą być przykryte lekką plandeką np. z laminatów poliestrowo-szklanych (odpornych na czynniki atmosferyczne i ew. agresywne środowisko), konstrukcją z profili stalowych z przytwierdzonymi do nich panelami typu sandwicz (z rdzeniem styropianowym) albo monolitycznym stropem żelbetowym.
Zbiorniki na wodę żelbetowe prefabrykowane
Zbiorniki żelbetowe prefabrykowane montowane są z gotowych elementów wytwarzanych z betonu (przynajmniej C35/45 lub o wysokiej klasie szczelności C45/55) dojrzewającego w kontrolowanych warunkach wilgotności i temperatury. Producenci proponują różne rozwiązania tego typu zbiorników na wodę. Mogą to być tylko gotowe elementy ścienne, które mocuje się do wykonanej w wykopie żelbetowej monolitycznej płyty stanowiącej dno zbiornika żelbetowego (można ją przygotować we własnym zakresie, niezależnie od zamówionych prefabrykatów). Na przykład z elementów o łukowym kształcie buduje się zbiorniki zwane łupinowymi, natomiast z wąskich pionowych, równych wysokości zbiornika, wznosi się tzw. zbiorniki sprężone, w których po uszczelnieniu połączeń pionowych całość sprężana jest od zewnątrz rzędami kabli. W takich zbiornikach prefabrykaty ścienne dodatkowo zespala się z płytą fundamentową przy użyciu uszczelki i dwóch wieńców żelbetowych (zewnętrznego i wewnętrznego). Dostępne są także zbiorniki żelbetowe prefabrykowane wykonywane na podstawie indywidualnych projektów, z gotowych elementów strunobetonowych, sprężonych w pionie i po obwodzie, co zwiększa ich odporność na obciążenia związane np. z różnicą temperatur. Złącza pionowe, tzw. suche, wyposażone w profil EPDM, który uszczelnia i przenosi siły, co umożliwia pełne naprężenie cięgien podczas jednej czynności. Poziome cięgna jednosplotowe, obwodowe, umieszczone są w specjalnych betonowych kanałach kablowych i w rurkach z tworzywa sztucznego, co chroni je przed uszkodzeniem.
Innym rodzajem są zbiorniki żelbetowe w całości prefabrykowane, tzw. modułowe – pionowe lub poziome. W pierwszym przypadku buduje się je z gotowych okrągłych elementów o odpowiedniej średnicy, ustawianych jedne na drugich. Zbiorniki żelbetowe prefabrykowane poziome natomiast wykonuje się z modułów, tzw. u-profili, łączonych w poziomie, i zamyka prostymi lub półokrągłymi elementami. Prefabrykaty łączy się przy użyciu systemu marek skręcanych z jednoczesnym ułożeniem elastycznej uszczelki butylowej lub elastomerowej na stykach elementów.
Zbiorniki żelbetowe prefabrykowane mogą być podziemne, częściowo zagłębione lub naziemne. Podobnie jak monolityczne zwykle przykrywa się je systemowymi elementami żelbetowymi lub lekką plandeką z laminatów. Dodatkowo, zależnie od typu konstrukcji, wykorzystuje się tzw. elementy podpierające pokrywę zbiornika na wodę – ściany, słupy bądź studnie. Producenci według projektu przystosowują zbiorniki do różnych systemów napełniania i opróżniania (pozwala to dopasować wariant do potrzeb danego gospodarstwa), z przejściami szczelnymi o różnych średnicach i typach. Jeśli zbiornik zagłębiony wystaje mniej niż 1,8 m nad teren, należy wykonać ogrodzenie, np. mocowane bezpośrednio na obwodzie zbiornika. Główne zalety prefabrykacji to brak konieczności składowania elementów oraz możliwość szybkiego prowadzenia prac montażowych (tzw. montaż z kół) w różnych warunkach atmosferycznych, niezależnie od pory roku.
Zbiorniki żelbetowe prefabrykowane mogą mieć wysokość od 3 do 8 m oraz średnicę od ok. 4 do 16 m (monolityczne nawet do 20 m), a w przypadku modułowych poziomych szerokość 3–8 m. Oczywiście zakres dostępnych wymiarów zależy od technologii i oferty danego producenta. Prefabrykacja oraz nowoczesne deskowania pozwalają na budowę zbiorników żelbetowych o różnych pojemnościach (od ok. 122 do ok. 5,5 tys. m3 i więcej), co ułatwia dopasowanie parametrów do potrzeb inwestora. Większość producentów oferuje możliwość wykonania zbiorników żelbetowych prefabrykowanych na zamówienie.
Stalowe zbiorniki na wodę
Zbiorniki stalowe do magazynowania wody posadawia się na żelbetowej płycie fundamentowej (w postaci koła lub wieloboku o średnicy ok. 0,9 m większej niż średnica wewnętrzna zbiornika). Stanowi ona jego dno, dlatego musi być wykonana według indywidualnego projektu uwzględniającego wymiary i ciężar zbiornika wraz z wyposażeniem i wodą oraz warunki gruntowo-wodne. Innym rozwiązaniem może być dno z elementów stalowych dobrane do wymiarów zbiornika. Płaszcz zbiornika stanowią panele z płaskiej lub falistej blachy stalowej, najczęściej o wymiarach 1,25 x 2,5 m, które są montowane na miejscu na płycie dennej i skręcane. Do montażu zbiornika stalowego używa się śrub, specjalnych nakrętek i podkładek cynkowanych grubowarstwowo lub pokrytych powłoką systemową, co zapewnia im trwałość oraz odporność na uszkodzenia mechaniczne i erozję. Na rynku są także także dostępne zbiorniki stalowe budowane z paneli łączonych poprzez spawanie.
Do wytworzenia elementów stalowych producenci wykorzystują różne blachy, m.in. ze stali cynkowanej ogniowo i malowanej proszkowo, galwanizowanej, nierdzewnej czy kwasoodpornej. Niektórzy stosują specjalną powłokę ochronną, która od zewnątrz zabezpiecza stalowy zbiornik na wodę przed działaniem czynników atmosferycznych, a od wewnątrz chroni przed glonami. Dostępne są również zbiorniki z tzw. stali szkliwionej (stal emaliowana), pokrytej specjalną emalią (składającą się z boru, krzemianu, kwarcu, boraksu i zawierającą dodatek dwutlenku tytanu), która po wypaleniu w temperaturze 850°C tworzy doskonale związaną ze stalą „szkliwioną” powłokę o wysokiej twardości i odporności na korozję, uderzenia czy ścieranie. Dzięki temu jednorodna powierzchnia wnętrza zbiornika jest łatwa do utrzymania w czystości i nie wymaga specjalistycznej konserwacji.
Zbiornik stalowy może pozostać otwarty, ale warto zamontować pokrywę, by zabezpieczyć wodę przed pojawieniem się glonów, przed wiatrem, wzrostem lub obniżeniem temperatury wody, parowaniem, skażeniem czy po prostu brzydkim zapachem. Pokrywy mogą być montowane na stałe i wykonane np. z laminatu poliestrowo-szklanego o budowie warstwowej (z żywicy poliestrowej i włókna szklanego), ocieplonego pianą PU o gr. 50 mm. Taki dach od zewnątrz charakteryzuje się długotrwałą odpornością na działanie promieni UV i warunków atmosferycznych, a od wnętrza – na działanie związków i ich skroplin wydzielających się pod przykryciem. Są również zbiorniki z dachem w postaci ściętego stożka, o stalowej konstrukcji nośnej, złożonej ze skręcanych ze sobą trapezowych kaset tworzących pobocznicę oraz ze stalowego zwornika. Tego typu dachy mają warstwę izolacji ze styropianu lub PIR i są przykryte blachą płaską w dostępnych na rynku kolorach RAL. Ukształtowanie konstrukcji dachu zbiornika stalowego zapewnia swobodny odpływ opadów deszczu i śniegu z powierzchni dachu na każdą ze stron zbiornika. Niektórzy producenci oferują również pokrywy pływające (np. z PVC), utrzymujące się na powierzchni wody dzięki specjalnej konstrukcji wypełnionej powietrzem.
Niezależnie od kształtu i rodzaju każdy dach stalowego zbiornika na wodę pitną powinien być wyposażony w:
• kominki/otwory wentylacyjne nawiewne (czerpnie powietrza),
• króćce rurowe w powłoce przykrycia,
• właz,
• filtr zabezpieczający przed przedostawaniem się owadów, gryzoni, ptaków, kurzu, wykonany z siatki ze stali nierdzewnej i umieszczony w kominku wentylacyjnym,
• rurociągi: zasilający (tłoczny), ssawny, przelewowy i spustowy, wykonane ze stali kwasoodpornej lub polietylenu o średnicy dostosowanej do wymagań inwestora.
Modułowa konstrukcja ze skręcanych paneli stalowych znacznie przyspiesza montaż zbiornika, a nawet umożliwia jego modyfikację i zwiększenie pojemności. Zbiorniki stalowe mają średnice od 3 do ok. 31 m oraz wysokość od 1,25 do ok. 13,2 m, a ich pojemność może wynosić od 1 do nawet 20 tys. m3. Szeroki wybór pozwala na optymalne dopasowanie zbiornika do wymogów projektowych, miejsca budowy, przeznaczenia oraz warunków użytkowania. Ciekawym rozwiązaniem jest montaż zbiornika „od dachu w dół” z użyciem specjalnie opracowanego systemu podnośników. Najpierw wykonuje się najwyższy segment zbiornika z przykryciem, a następnie podnosi całość do góry i od dołu mocuje kolejny. Dzięki temu budowa zbiornika stalowego nie wymaga użycia ciężkiego sprzętu oraz odpowiedniej przestrzeni do manewrowania nim.
Stalowe zbiorniki na wodę pitną są uszczelniane na dwa sposoby:
• od wewnątrz, przy użyciu prefabrykowanej, dopasowanej do gabarytów zbiornika syntetycznej membrany z wulkanizowanego EPDM, która uniemożliwia kontakt wody ze stalowymi panelami zbiornika, jest giętka i elastyczna (rozciągliwość 300%). Membranę od fundamentu zbiornika oddziela geowłóknina polipropylenowa o gramaturze 300 g/m2, chroniąca membranę przed uszkodzeniami mechanicznymi podczas montażu i eksploatacji,
• na zakładkowych pionowych i poziomych połączeniach blach płaszczy zbiorników stalowych z wykorzystaniem specjalnych mas; to uszczelnianie dwustopniowe: cienką warstwę masy uszczelniającej wprowadza się w połączenia między blachy i połączenia śrubowe na etapie ich skręcania, a ponadto wykonywane jest uszczelnienie powierzchniowe połączeń od strony wnętrza zbiorników w postaci ciągłych pasów pionowych i poziomych. Można również wykorzystać specjalnie do tego celu zaprojektowane panele, malowane od wewnętrznej strony farbą epoksydową, z uszczelnieniem masą polimerową dopuszczoną do kontaktu z wodą pitną.
W zależności od wybranego uszczelnienia w fabryce wykonuje się izolację wewnętrzną z paneli XPS na całej powierzchni ścian zbiornika oraz warstwę zewnętrzną z wysokogatunkowej wełny mineralnej, dodatkowo zabezpieczonej elewacją z blachy trapezowej w dowolnym kolorze z palety RAL.
Zbiorniki na wodę z tworzyw sztucznych
Zbiorniki z tworzyw sztucznych (z polietylenu i polipropylenu) są dostępne jako gotowe zbiorniki na wodę, które można łączyć w zestawy. Mogą być monolityczne, odlewane w całości, a także montowane na miejscu z prefabrykowanych elementów. Charakteryzują się wysoką trwałością, nie pękają, nie blakną i nie korodują, są odporne na substancje chemiczne. Mogą być bezpiecznie użytkowane zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz budynków. Polietylenowe zbiorniki na wodę są dostępne w szerokim zakresie pojemności (do ok. 20 tys. l), o średnicach wewnętrznych od 1000 do 3000 mm. Typowy zbiornik to produkt jednobryłowy, ale może być łączony w baterie o dowolnej pojemności. Natomiast zbiorniki na wodę wielkopojemnościowe (nawet do kilkunastu tysięcy m3) dostarczane są w elementach przygotowanych do połączenia na budowie metodą spawania ekstruzyjnego. W ten sposób powstają jednorodne, szczelne, monolityczne konstrukcje bez połączeń mechanicznych. Konstrukcja zbiorników może być cylindryczna dla mniejszych pojemności oraz prostopadłościenna, w zależności od gabarytu wzmocniona dodatkowo profilami stalowymi oraz pionowymi żebrami. Na rynku dostępne są także zbiorniki z tworzyw sztucznych wytwarzane metodą formowania rotacyjnego, polegającą na ich odlewaniu (odśrodkowym) w całości, bezspoinowo, co zapewnia wytrzymałość i szczelność oraz umożliwia dostosowanie potrzebnych otworów.
Taki zbiornik na wodę musi mieć stabilny kształt oraz być wyposażony w króciec, właz zalewowy i zawór spustowy. Woda wlewana do zbiornika powinna zostać wstępnie przefiltrowana, np. przy użyciu filtra siatkowego, aby oddzielić liście, gałęzie lub inne zanieczyszczenia, bądź w inny sposób umożliwiający dokładne czyszczenie wody w zależności od potrzeb użytkownika. Spust wody ze zbiornika następuje w sposób grawitacyjny, a do nawadniania upraw ogrodniczych można zastosować hydrofor lub użyć pompy w celu zassania wody do opryskiwacza.
Zbiorniki na wodę wykonane z płyt polipropylenowych PP i polietylenowych PE, o grubości od 5 do 20 mm, łączonych poprzez spawanie, mogą być stosowane do magazynowania wody pitnej. Ich pojemności zawierają się w przedziale od 1 do nawet 100 m3. Ponadto wyposażone są w króćce będące zintegrowanymi częściami dostosowanymi do instalacji. Zbiorniki samonośne mogą być jedno- lub wielokomorowe, łączone między sobą kaskadowo lub np. w kształcie liter C bądź L, dopasowanych do docelowego miejsca posadowienia. Wykonywane są w całości w zakładzie produkcyjnym i dostarczone do klienta jako prefabrykat lub montowane na miejscu u zamawiającego. Dzięki modułowej budowie można je ustawić nawet w trudno dostępnych miejscach. Płyty PP zabezpiecza się przed zarysowaniem specjalną folią lub pokrywa wierzchnią warstwą antypoślizgową. Dodatkowo istnieje możliwość produkcji zbiorników z płyt w dowolnym kolorze i z dodatkiem stabilizatora anty-UV. Tego typu zbiorniki na wodę powinny być wyposażone m.in. w umieszczone na górze zamykane włazy rewizyjne i odpowiednie króćce gwintowane zewnętrznie, a także odpowietrzenie z filtrem zabezpieczającym zbiornik przed zanieczyszczeniami i zawór kulowy (dostarczany osobno, do samodzielnego montażu na króćcu poboru dolnego).
Do magazynowania wody pitnej, deszczowej lub technologicznej można również wykorzystać jednopłaszczowe zbiorniki podziemne o solidnej użebrowanej konstrukcji z tworzywa sztucznego wzmacnianego włóknami szklanymi, która umożliwia zakopanie ich w gruncie. Zbiorniki podziemne posadawia się w gruncie na fundamencie, utwardzonej podsypce piaskowo-cementowej lub nasypie, w zależności od warunków gruntowych i wodnych, najczęściej na głębokości 1000 mm (ew. innej po uzgodnieniu z producentem). Niektóre można posadowić w wodzie gruntowej.
Zbiorniki z tworzyw sztucznych podziemne są wytwarzane według projektu opracowanego przez producenta lub dostarczonego przez inwestora. Zazwyczaj mają formę walca o osi poziomej (o średnicy wewnętrznej od 800 do 3200 mm, co 400 mm) zamkniętego wypukłymi dnami. Ich długości są w zasadzie dowolne, ograniczają je tylko możliwości transportowe. Pojemność zbiorników z tworzyw sztucznych może sięgać nawet 122 tys. l. Po wykonaniu nad nimi odpowiedniej nadbudowy wytrzymują obciążenie ruchem samochodowym i ciężarowym.
Elastyczne zbiorniki na wodę
Szczególnym rodzajem zbiorników z tworzyw sztucznych są tzw. elastyczne zbiorniki na wodę. Mają one formę ogromnych worków ze specjalnej tkaniny powleczonej PVC, o gramaturze 900–1500 g/m2, dobranej do przechowywanej cieczy. Służą do magazynowania płynów używanych w rolnictwie, np. deszczówki, a w razie potrzeby – także i wody pitnej. Są trwałe i wytrzymałe, a swój kształt dopasowują do ilości znajdującego się w nich płynu. Elastyczne zbiorniki na wodę mogą mieć pojemność od 3000 do nawet 2 000 000 l. Renomowani producenci udzielają na nie nawet dziesięcioletniej gwarancji, jednak żywotność elastycznego zbiornika na wodę szacuje się nawet na kilkadziesiąt lat. Tworzywo jest nieprzezroczyste i odporne na działanie promieni słonecznych, co chroni przechowywaną wodę m.in. przed rozwojem glonów. Zbiornik rozkłada się na płaskiej, wypoziomowanej i oczyszczonej z ostrych elementów powierzchni, wyłożonej folią, matą ochronną lub wysypanej piaskiem czy żwirem. Może więc być zamontowany w danym miejscu na stałe bądź tymczasowo – po opróżnieniu można go złożyć i przewieźć w inne miejsce. Elastyczne zbiorniki na wodę są wyposażone w przyłącza, dzięki którym łatwo się je napełnia i opróżnia, a także w specjalne zabezpieczenia chroniące przed dostaniem się do środka zanieczyszczeń.
