Разработанная в ОАО «МосводоканалНИИпроект» усовершен-
ствованная технология обезвреживания городских поверхностных
сточных вод для селитебных и промышленных площадей водо-
сбора способствует достижению основных показателей качества
очищенной воды, которые определяются требованиями, предъяв-
ляемыми к водам при сбросе в водоемы рыбохозяйственного водо-
пользования.
Методика расчета сооружений и разработка технологии
очистки дождевых сточных вод заключается в следующем: сбору,
усреднению и очистке подвергается весь объем дождевых вод, вы-
падающих на территорию водосбора. Расчет количества дожде-
вых стоков с 1 га водосборной территории определяется по ре-
зультатам наблюдений гидрометеорологической службы в данной
местности, производящей мониторинг количественных параметров
атмосферных осадков. Систематизация и анализ этих данных по-
зволяет определить количество выпавших дождей, их интенсив-
ность, повторяемость и продолжительность.
Поверхностные сточные воды (ПСВ) собираются в коллекторы
внутриплощадочных водостоков через дождеприемные решетки,
расположенные по территории согласно вертикальной планировке,
и поступают в подземную регулирующую емкость. Регулирующая
емкость состоит из прямоугольных секций, в которые загрязненные
ПСВ поступают последовательно через переливные окна, располо-
женные в верхней части секции. Для отведения ПСВ в самотечном
режиме очистные сооружения расположены в самом пониженном
месте площади водосбора, при этом самая низкорасположенная
дождеприемная решетка определяет наполнение регулирующей
емкости.
После заполнения регулирующей емкости расчетным объемом
одного выпавшего дождя, прошедшим через расположенную на
подводящем коллекторе сороудерживающую решетку, происходит
перелив нерасчетного объема ПСВ (составляющего около 5%) из последней секции регулирующей емкости через специальное водопе-
реливное устройство в городской коллектор или водоем. Конструк-
ция водопереливного устройства исключает возможность сброса
в водоем нефтяной пленки, выпавшего осадка и других крупно-
дисперсных примесей.
Механическая очистка ПСВ осуществляется методом отстаи-
вания в течение 2—3 суток, после чего осветленные стоки направ-
ляются на физико-химическую очистку, включающую каскад из
трех рядов последовательных напорных фильтров с минеральны-
ми фильтрующими и сорбционными материалами (рис. 1).
Рис. 1. Каскад напорных фильтров очистных сооружений ПСВ.
Применимость фильтрующих материалов оценивается по сле-
дующим основным критериям: развитая удельная поверхность зе-
рен, большая пористость и грязеемкость, механическая прочность,
низкая истираемость и измельчаемость, высокая сорбционная
емкость, регенерируемость без применения реагентов в процессе
эксплуатации, возможность экологически безопасной утилизации
после полного исчерпания первоначальных свойств, многолетний
цикл эксплуатации и невысокая стоимость. К наиболее эффектив-
ным фильтрующим материалам, отвечающим установленным тре-
бованиям, следует отнести кварцевый песок, шунгизит, базальт,
цеолит, дробленую керамзитовую и антрацитовую крошку (фрак-
ционный состав 1-2 мм). В качестве сорбционного материала ре-
комендуется мелкозернистый активированный уголь различных
марок: АГ-3, АГ-90, СТК-2А, ДАК, АРТ-1, БАУ, СКТ-ЗУ. Высокая
сорбционная емкость активированных углей обуславливает глу-
бокую очистку ПСВ от микроколичеств тонкодиспергированных
взвесей, растворенных нефтепродуктов, остатков солей тяжелых
металлов, синтетических токсикантов.
Эффективная работа каскада напорных фильтров зависит от
свойств сорбционных материалов и их срока службы. На основании результатов исследований, проведенных в лабораторных условиях,была подтвержденагипотеза о целесообразности повторного использования регенерированного сорбента в качестве сорбционной загрузки напорногофильтра. Экспериментальные изотермы адсорбции нефтепродуктов из осветленных ПСВ на различных марках сорбентов представлены на рис. 2.
БАУ-рег БАУ АГ-3 • н АГ-З-р.
Рис. 2. Экспериментальные изотермы адсорбции нефтепродуктов
на сорбентах.
При сравнении сорбционной емкости исходного активирован-
ного угля и регенерированного можно сделать вывод о том, что
происходит значительное восстановление емкости загрузки как для угля марки БАУ, так и для марки АГ-3.
Химическая регенерация заключается в обработке кислотны-
ми или щелочными реагентами загрязненного сорбента, промывки
его и фракционировании. Термическая регенерация состоит в том,
что порцию угля подвергают прокаливанию в высокотемператур-
ных печах, в результате чего происходит выжигание нефтяных
и органических компонентов, загрязняющих водную среду.
Промывка фильтрующих и сорбционных материалов в техно-
логическом процессе очистки поверхностного стока, осуществляемая
в противоточном режиме очищенной водой, аккумулируемой в сбор-
ном резервуаре, приводит к эффективному удалению загрязнений
с поверхность зерен и из межпорового пространства. Загрязненная
промывная вода возвращается в регулирующую емкость для даль-
нейшего отстаивания и доочистки на напорных фильтрах. Для удале-
ния выпавшего осадка и нефтепродуктов из регулирующей емкости
в технологическую схему включены песковая площадка с устрой-
ством отведения надосадочной суспензии и нефтеразделитель.
Сырой осадок представляет собой смесь компонентов минераль-
ного и органического происхождения: осевшая пыль, крупно- и мелкозернистый песок, частицы глинистого грунта и растительные остатки, продукты эрозии почв и дорожных покрытий, проливы топливаи автомобильных масел. Удаление шлама влажностью 97 — 98%
производится насосными агрегатами на песковую площадку, которая
представляет собой железобетонный или металлический контей-
нер. После гравитационного уплотнения в естественных условиях
влажность шлама снижается до 50-60%, что соответствует усло-
виям его вывоза автотранспортом на специализированные полиго-
ны для дальнейшего обезвреживания и утилизации. Надосадочная
суспензия, содержащая грубодисперсные и эмульгированные не-
фтепродукты, подвергается расслоению с водной средой в нефте-
разделителе, при этом обезвоженная масса нефти накапливается
и также вывозится на специальные предприятия на переработку,
а вода поступает в регулирующую емкость.
К основным загрязнениям осадка можно отнести нефтепро-
дукты, хлориды, сульфаты, а также соли тяжелых металлов. Ре-
зультаты анализов осадка представлены в табл.
Как следует из результатов, представленных в таблице, осадок
характеризуется многокомпонентным составом, загрязненным тя-
желыми металлами, концентрация которых выше ПДК, и следо-
вательно, требуется его обезвреживание на специализированных
предприятиях.
Площадь, занимаемая блоком очистных сооружений, состав-
ляет 0,5—1,0 % от расчетной площади водосбора, при этом в под-
земной части расположена регулирующая емкость и насосное
оборудование, а в наземной - фильтрующие аппараты и обезво-
живающие контейнеры.
Насосное оборудование представлено консольными центро-
бежными агрегатами, работающими в полуавтоматическом режи-
ме, и предназначено для транспортирования осветленной воды
из регулирующей емкости к напорным фильтрам, взрыхления
и промывки их зернистых сорбентов, гидрозагрузки и гидровы-
грузки материалов, отведения осадка на песковую площадку,
а также дренажных вод, образующихся в насосной станции.
Таблица
Результаты химического анализа осадка очистных сооружений ПСВ
| JV® п/п | Показатели | Концентрация, мг/кг | |||
| Автобусные парки | Автозаправочные станции | Жилая застройка | Предприятия строительной индустрии | ||
| 1. | Марганец | 2,85 | 5,61 | 0,17 | 3,69 |
| 2. | Медь | 14,75 | 64,91 | 9,43 | 23,82 |
| 3. | Железо | 22,61 | 78,53 | 5,27 | 17,43 |
| 4. | Кадмий | 1,26 | 4,83 | 0,92 | 2,86 |
| 5. | Никель | 34,52 | 54,27 | 40,24 | 73,92 |
| 6. | Свинец | 29,78 | 82,65 | 18,35 | 18,45 |
| 7. | Хром | 8,27 | 30,19 | 5,42 | 37,63 |
| 8. | Цинк | 95,63 | 173,89 | 73,62 | 108,77 |
При составлении технологической схемы были разработа-
ны технические решения, позволяющие использовать комплекс
очистки ПСВ в круглогодичном цикле, включая зимний период.
Для этого регулирующая емкость оборудована карманом приема
снежной массы, доставляемой самосвалом или скребковым меха-
низмом. Таяние снега происходит в первой секции регулирующей
емкости, после чего талые воды осветляются в процессе отстаи-
вания и подвергаются доочистке на напорных фильтрах.
Как показали наблюдения за процессом в зимний период недостаточно эффективно происходит плавление снежной массы в регулирующей емкости, было принято решение об устройстве в секции трубопроводов с теплоносителем, обеспечивающим необходимую температуру таяния снега.
Химический состав и свойства очищенных ПСВ позволяют
рационально применять их, на технические нужды
и экономить воду питьевого качества. К приоритетным сферам по-
вторного использования очищенных стоков относятся: приготовле-
ние воды в котельных, подпитка оборотных систем технического
водоснабжения, полив зеленых насаждений и санитарная уборка
территории, пожаротушение, собственные нужды станции очист-
ки ПСВ (взрыхление и промывка фильтрующих и сорбционных
материалов, их гидрозагрузка и гидровыгрузка, охлаждение саль-
ников насосных агрегатов и др.).
На основании проектной документации, разработанной
ОАО «МосводоканалНИИпроект», в настоящее время в Москве
и области построено и эксплуатируется более 100 комплексов по
очистке ПСВ.
Следует отметить, что в зимний период эксплуатации очист-
ных сооружений выявлена максимальная концентрация нефтепро-
дуктов (н/п) по всем типам площадей водосбора, что обусловлено
высокой транспортной нагрузкой, интенсивностью и продолжи-
тельностью выпадения снега, применением противогололедных
реагентов, уборкой и санитарным состоянием бассейна водосбора
и др. Сравнение величин значений концентраций нефтепродуктов
показывает, что при проектировании сооружений ПСВ автобус-
ных парков и предприятий строительной индустрии необходимо
предусматривать дополнительные технические решения для ин-
тенсификации процесса сбора и удаления нефтепродуктов.
В связи с резким увеличением числа
автотранспортных средств в городе, возросло поступление с атмо-
сферными осадками (дождь, снег, талые воды) нефтепродуктов и с
селитерных территорий до 25—30 мг/л. Таким образом, регуляр-
ный контроль за исходным состоянием и свойствами ПСВ позво-
ляет при проектировании учитывать воздействие развивающейся
городской среды.
Особенности условий формирования ПСВ и условий эксплуа-
тации обусловили необходимость проектирования комплексов, ра-
ботающих в автоматическом режиме. Работа в автоматическом ре-
жиме позволяет повысить надежность и долговечность очистного
оборудования, минимизирует операции обслуживающего персона-
ла и обеспечивает бесперебойность процесса очистки.
В настоящее время усовершенствованная технология
очистки ПСВ защищена патентами РФ (патентообладатель —
ОАО «МосводоканалНИИпроект»), подтверждена санитарно-
эпидемиологическим заключением и сертификатом соответствия
Российской Федерации.