А.И. Демков
Рассмотрена официальная концепция очистки поверхностного стока городов, на примере г. Ялты. Определены ее проблемы экономического, технологического порядка. Предложена новая концепция очистных сооружений поверхностного стока на полипропиленовом фильтре Демкова А.И. и расчет отстойника по патенту а200707766 UA. Пример очистных сооружений поверхностного стока на компьютерных моделях для поверхностного стока на 150 и 600 м3/час.
В концепции очистных сооружений один из постулатов формулируется так: очистные сооружения начинаются с канализации. Это особенно наглядно видно для очистки поверхностного стока. В [5] разделение дождевого стока перед очистными сооружениями осуществляется двумя способами (рис.1).
В первом способе (схема 1) предусматривается регулирование расхода стока за счет устройства на коллекторах дождевой канализации раздельных камер. В этом случае на очистку направляется сток от мало интенсивных дождей и часть стока с определенным расходом от интенсивных дождей, а остальная часть сбрасывается без очистки.
Второй способ разделения (схема 2, рис. 1) заключается в аккумулировании и последующим отведении на очистку объема дождевых вод, притекающих от начала стока до определенного момента. При таком разделении на очистку направляется концентрированная часть стока от всех дождей, а в водный объект сбрасывается наименее концентрированная часть стока от значительных по слою дождей.
Изобретения ВНИИВО г. Харьков [6,7] и др. направлены на регулирования дождевых потоков и улучшения работы разделительной камеры 7 из схемы 2 (рис. 1). В связи с огромными потоками дождевых стоков перехватить их и очистить не возможно. Поэтому предложили использовать регулирующую (или аккумулирующую) емкость 8 (схема 3 рис. 1), рассчитанную на прием пиковых расходов стока, с последующей их очисткой.
Из [2] рассмотрим табл. 1 и 2.
Рис. 1. Принципиальная схема разделения дождевого стока перед очистными сооружениями:
1 – коллектор дождевой канализации; 2 – разделительная камера; 3 – сброс неочищенного поверхностного стока в водный объект; 4 – очистные сооружения; 5 - отведение очищенного поверхностного стока в водный объект или в систему производственного водоснабжения; 6 – аккумулирующая емкость; 7 – камера распределения стока; 8 – регулирующая емкость
Таблица 1.Расчетные объемы аккумулирующих емкостей (WAE, м3), гарантирующие аккумулирование и односуточное отстаивание 70% годового объема поверхностного стока для каждого ливнеспуска г. Ялты
| №№ п/п | Ливневод, № | F, га | WAE, м3 | №№ п/п | Ливневод, № | F, га | WAE, м3 | |
| 416,5 | 73,75 | |||||||
| 37,6 | 4в | 6,75 | ||||||
| 42,3 | 17а | 6,1 | ||||||
| 1в | 412,7 | |||||||
| 2в | 1474,7 | 11м | 6,9 | |||||
| 64,6 | 10м | 38,5 | ||||||
| 58,5 | 5в | 17,6 | ||||||
| 42,5 | 77,8 | |||||||
| 68,9 | 22,6 | |||||||
| 21а | 12,8 | 6в | 12,5 | |||||
| 19,4 | ||||||||
| 52,3 | 8,1 | |||||||
| 76,9 | 5,25 | |||||||
| 141,6 | 1м | 52,1 | ||||||
| 3в | 11,83 | 378,7 | 6м | 71,4 | ||||
| 38,4 | ||||||||
| ∑ | 1280,73 | ∑ | 485,75 | |||||
Таким образом, суммируя общий объем аккумулирующей емкости для г. Ялты составит 41446 м3.
Учитывая вышеизложенное, имеет смысл провести инженерный расчет на качественную очистку поверхностного стока и сравнить объем данных очистных сооружений с объемом аккумулирующей емкости. Для примера, возьмем ливневоды № 11 и №22 г. Ялты.
Таблица 2. Средняя расчетная пропускная способность очистных сооружений проточного типа для поверхностного стока каждого ливнеспуска г. Ялта
| №№ п/п | Ливневод № | Qср, м3/час | №№ п/п | Ливневод, № | Qср, м3/час | №№ п/п | Ливневод, № | Qср, м3/час |
| 1в 2в 21а | 130,69 297,99 334,62 1024,6 103,62 364,98 511,83 463,32 336,6 545,49 100,98 | 3в 4в 17а | 221,76 413,82 609,18 1121,67 93,72 311,85 584,1 53,46 48,51 176,22 358,98 | 11м 10м 5в 6в 1м 6м | 304,45 304,92 139,59 615,78 179,19 153,45 64,35 41,58 412,82 565,29 |
Инженерный расчет очистных сооружений поверхностного стока на максимальную производительность 150 м3/час и 600 м3/час
Выбираем оптимальную технологическую схему, предложенную в статье [25], двухсекционный отстойник двухсекционный приемный резервуар
насосная фильтр сброс в водоем. Для обезвоживания осадка применяем иловые площадки с расчетом на выдерживание его с нагрузкой 3м3 на 1м2 в год согласно п. 4.2.10 [1].
Вопреки рекомендации [1] доочистка поверхностного стока будет производиться на фильтрах по патенту изобретения 1086585. Данные по проектированию фильтра взяты на основании научных исследований по фильтрации на Запорожской АЭС и очистных сооружений водопровода г. Старый Крым.
Расчет будет произведен на максимальную эффективность очистки воды, поэтому не имеет смысла эту воду сбрасывать в канализацию города, согласно схеме 1, рис. 1.
Для расчета очистных сооружений поверхностного стока перечислим существенные рекомендации и ограничения.
Раздел 4.2.8. [1]: Пред сооружениями для регулирования и очистки поверхностного стока следует предусматривать установку решеток для задержания мусора с прозорами 10 – 20 мм.
Для реализации проекта очистки ПС выбирается схема 1 разделения дождевого стока [1].
Максимальную горизонтальную скорость движения воды в отстойнике принимаем до 12 мм/с, скорость осаждения взвеси не более 0,4 мм/с [1].
Для металлических труб наибольшая скорость движения воды следует принимать 8 м/сек (СН и П 2.04.02-84).
Максимальная скорость фильтрации - 100 м/час.
Максимальное рабочее давление на фильтрующий материал – 2 атм.
Последние ограничения приняты из исследований, проведенных на ЗАЭС и ВОС г. Старый Крым.
Общие технические решения для очистных сооружений ПС производительностью 150 и 600 м3/час: минимальная глубина отстойника 1,7 м, насосная из двух, трех насосов, ресивер на 270 л, компрессор для создания вакуума или избыточного давления воздуха.