Очистка поверхностных стоков в местах пересечения МКАД с водными объектами Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ

> О.С. Шилкова, В.И. Сарбаев,

\.В. Джанянц, 2000

YAK 628.3:502

О.С. Шилкова, В.И. Сарбаев, А.В. Лжаняни

ОЧИСТКА ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОКОВ В МЕСТАХ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ MKAA С ВОЛНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Современный город, с развитой промышленностью и сетью автодорог является источником существенного загрязнения окружающей среды. Воздушные выбросы предприятий и транспорта, загрязнения с промышленных площадок и дорог в итоге поступают в поверхностный сток. В результате загрязненность поверхностного стока бывает значительной [3].

По данным Всемирной организации здравоохранения до 80 % заболеваний человека связано с потреблением некачественной воды. Так как более 95 % используемой воды добываются из поверхностных источников, охрана этих водоемов от техногенного загрязнения является актуальной задачей [7].

Кроме того, автодороги влияют на гидрогеохимический, гидродинамический и гео-температурный режим подземных вод. Изменение гидрогеохимического режима связано, в первую очередь с инфильтрацией вод талого, дождевого и поливомоечного стоков с полотна автодороги и притрассовых территорий.

В период эксплуатации автодороги основными загрязняющими веществами являются тяжелые металлы (свинец, цинк, медь, кадмий, хром, марганец), бенз(а)пирен, нефтепродукты, компоненты антигололедных средств (главным образом натрий и хлор) [1]. Компонентный состав поверхностного стока зависит от чистоты воздушного бассейна в момент выпадения атмосферных осадков и чистоты территории водосбора. Загрязняющие вещества, поступающие вместе с выхлопны-

ми газами в атмосферу, осаждаются на поверхности земли с пылью и в виде аэрозолей, вместе с атмосферными осадками часть загрязнителей может попадать в водоемы и подземные воды.

В Москве особо важное значение придается решению проблемы загрязнений с МКАД, что обусловлено проводящейся ее реконструкцией, то есть возможности придания необходимых технологических свойств.

Увеличение количества автотранспорта, доходящее до 1000-2000 тыс. ед. в час и, как следствие, увеличение интенсивности мойки проезжей части дорог, а также борьба с гололедом, привело к увеличению поверхностного стока с МКАД и общего количества загрязнений. Это предполагает необходимость поиска решений по уменьшению нагрузки на биосферу. Анализ литературы по мониторингу воздушного и водного бассейнов в черте города и состава дождевых, талых и поливомоечных вод позволил создать осредненную за год характеристику поверхностного стока. Сопоставление этих данных с нормативными требованиями к качеству поверхностного стока, поступающего с мостовых переходов в поверхностные водоемы показывает максимальное превышение концентраций нефтепродуктов и взвешенных веществ, а также в 2-3 раза превышение концентраций свинца над допустимыми для сброса в водоемы культурно-бытового водопользования. Содержание свинца в поверхностных стоках с автомагистралей составляет 0,1мг/л, при ПДК 0 ,03-0,05 мг/л [8]. Основной способ решения этой проблемы - развитие сети локальных очистных сооружений, то есть очистка загрязнений в местах их образования и сбора. Сбор стоков и подача их на очистку вблизи места их образования способствует предотвращению загрязнения прилегающих территорий.

Протяженность МКАД составляет 108,9

км (рис. 1.). Имеются места пересечения дороги с водными объектами (реки Москва, Яуза, Сходня, Сетунь, Ичка, канал им.Москвы, Бутаковский залив Химкинского водохранилища), которые требуют наиболее тщательной очистки сбрасываемых стоков.

ГП «Союзводоканалпроект» и ООО «Ро-сэкострой» при участии ГНЦ РФ НИИВОД-ГЕО был разработан проект строительства очистных сооружений в местах перехода МКАД через водные преграды. К настоящему времени построено 12 таких станций.

В состав станции входят сооружения механической очистки, регулирующая емкость-накопитель загрязненной части дождевых вод, поступающих с первыми порциями ливня и сорбционные установки (фильтры). Степень очистки по содержанию нефтепродуктов в очищенной воде будет доведена до норматива водоемов рыбохозяйственного значения - 0,05 мг/л. Производительность

фильтровальных установок составляет от 5 до 50 м3/час.

Технологическая схема очистки поверхностного стока (рис. 2) включает сбор стоков с полотна автодороги, которые поступают в приемный колодец, а затем - в резервуар-отстойник, где вода проходит очистку от механических примесей и взвешенных частиц, а также производится сбор пленки нераство-ренных нефтепродуктов. Далее вода проходит 2 ступени очистки на фильтрах МИУ-сорб, заполненных мезопористым ископаемым углем. Результаты многолетних исследований показали преимущество сорбента МИУ-С перед прочими фильтрующими загрузками. Возможность снизить концентрацию нефтепродуктов в воде до ПДК сочетается с его химической стойкостью во всех диапазонах рН и с высокой механической прочностью, свойственной каменным углям. Последнее, в сочетании с большим насып-

Рис. 2. Технологическая схема очистки поверхностного стока на очистных сооружениях МКАД

ным весом позволяет производить высокоскоростную обратную промывку для удаления задержанной массы грубодисперсных примесей. Характеристики МИУ-С не меняются в течении 2-3 лет. Необходимость добавления свежих порций сорбента - 5-10 % его объема в год, потерянных при промывке загрузки фильтров. Использование МИУ-С вместо активированных углей позволяет снизить стоимость загрузки в 2 и более раз при увеличении срока работы установки более чем в 10 раз [8]. Затем в технологической схеме предусматриваются 2 ступени очистки на сорбционных фильтрах, где в качестве загрузки применяют углетканевую загрузку.

Промывку фильтров осуществляют обратным током с помощью воды и воздуха. Схема очистки не предусматривает забор свежей воды для осуществления технологических процессов. Вода, применяемая для промывки фильтров, используется оборотная, которая перекачивается из бака очищенной воды с помощью центробежного насоса. Промывочная вода поступает на повторную очистку. Очищенная от нефтепродуктов вода сбрасывается на рельеф или в водоемы.

Осадки, задержанные на сооружениях периодически удаляются из отстойника и обезвоживаются непосредственно на территории станции. Для этого предусмотрены передвижные, размещенные на автомобилях. Обезвоженные осадки и обводненные нефтепродукты вывозятся на утилизацию.

Водоотведение поверхностных вод с полотна МКАД и уже очищенных от нефтепродуктов вод с очистных сооружений по специальным лоткам и канавам, основанных на использовании габионных конструкций.

Габионы представляют собой заполненные каменным материалом корзины, изготовленные из стальной плотно оцинкованной сетки двойного кручения с шестигранными ячейками (размер ячеек 100x120, 80x100 и 60x80 мм). Сетка прочна, устойчива к коррозии и истиранию, долговечна (с течением времени происходит консолидация сооружения, оно приобретает максимальную устойчивость и может эксплуатироваться неогра-

ниченное время), не расплетается при механическом повреждении отдельных проволочек.

Габионы заполняются природным камнем (щебень, галька, небольшие валуны, карьерный камень), обладающим высокой плотностью, прочностью, морозостойкостью. Размер камней должен превышать размер сетки в 1,5-2 раза.

В зависимости от формы габионы могут быть коробчатыми, цилиндрическими и матрасы Рено (разновидность коробчатых) (рис. 3 а). Коробчатые габионы разделены на секции шириной 1,0 м с помощью диафрагм, выполненных из той же сетки. Диафрагмы делают конструкцию более прочной и облегчают заполнение габионов.

Габионные сооружения характеризуются противоэрозионным эффектом, а также дополнительным эффектом очищения стоков от нефтепродуктов и взвешенных веществ.

Сооружения отведения и очищения поверхностного стока с автодорог, основанные на использовании габионных конструкций разрабатываются, проектируются, строятся и эксплуатируются в НПО «Эколандшафт». Всего к настоящему времени построено 50 [5] лотков и сопрягающих сооружений общей площадью З6,6 тыс. м водопропускных фильтрующих сооружений (ВПФС) общей площадью 117,5 тыс. м , в том числе создано биоплато общей площадью 3,1 тыс. м2 [4].

НПО «Эколандшафт» в настоящее время разрабатывает проекты новых сооружений отведения и очистки стоков, в том числе ВПФС. Предложено построить 83 водопропускных фильтрующих сооружения, включающие в себя лотки из матрасов Рено, камеры-отстойники, дамбы из габионов, биоплато с посадкой микрофитов или специальные фильтрующие камеры, заполненные природным сорбентом и фильтрующие сооружения по типу песколовок.

Водопропускные фильтрующие сооружения могут стать альтернативой или служить дополнением существующих очистных сооружений. ВПФС состоят из проточных камер-отстойников, разделенных фильтрующими плотинами, выполненными из габион-

Рис. 3. 3а - габионные конструкции; 3б - противокоррозийная биоинженерная система водоотведения: 1 - полотно автодороги; 2 - телескопический лоток; 3 - экстремальное озеленение; 4 - лоток из матрасов Рено; 5 - оголовок водовыпуска; 6 - укрепление откоса матрасами Рено; 7 - геотекстиль; 8 - коробчатые габионы; 9 -отмостка из матрасов Рено; 10 - ванна осаждения наносов; 11 - ядро плотины; 12 - участие активного биологического воздействия (ветлэнд)

ных конструкций и биоплато (ветлэндов) (рис. 3б). Ветлэнды или биоплато - искусственные водные объекты, которые содержат биоценозы (макрофиты и микроорганизмы), обеспечивающие дополнительное очищение стоков.

Строительство ВПФС из габионных конструкций позволяет вписывать их в рельеф, используя существующие эрозионные понижения или рула временных или постоянных водотоков. Все ВПФС индивидуальны, их очищающая способность устанавливается только в процессе эксплуатации. Это происходит из-за различия в природнотехногенных условиях участка строительства. Наблюдения на ВПФС, расположенном в районе Битцы 37 км МКАД, показали, что эффективность очищения по взвешенным веществам и нефтепродуктам достигает 70 %

[5].

Достоинствами габионных конструкций являются прочность, гибкость, долговеч-

ность, водопроницаемость, экологичность, экономичность. Габионные конструкции очень эстетичны, прекрасно вписываются в ландшафт и поддерживают развитие растительности.

Противоэрозионная биоинженерная система водоотведения поверхностных стоков с полотна МКАД по «методу Эколандшафт» может рассматриваться как новое направление в области охраны окружающей среды при транспортном строительстве [4].

Эксплуатация спроектированных и построенных НПО «Эколандшафт» сооружений показала, что они обеспечивают надежное выполнение возложенных на них природоохранных функций при минимально необходимом уровне затрат.

В целом, стоимость комплекса природоохранных мероприятий на МКАДе оказалась соизмерима с затратами по возведению земляного полотна и составила 7 % от общей стоимости реконструкции [6].

Наблюдения за работой очистных сооружений показали, что с течением времени эффективность очистки снижается. Это происходит в результате забивания пор фильтров во второй стадии очистки мелкодисперсными частицами из-за неполной очистки от взвешенных частиц.

Кроме того, до настоящего времени нет данных о солевом составе стоков. Соответственно не производится очистка от солей, а также от тяжелых металлов. На то, что отводящиеся воды агрессивны, указывает эрозия водоотводящих каналов, а также

коррозия оборудования очистных сооружений.

В связи с этим считаю необходимым продолжить исследования в направлении изучения химического состава стоков, а также поиска новых технологических решений по очистке поверхностных стоков с автодорог и усовершенствование существующих схем.

Решение этих задач приобретает важное значение в связи с производящейся реконструкцией МКАД и строительством третьего Московского кольца.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арбузов А.И., Батрак Г.И„ Галицкая И. В. Влияние стока с полотна автодороги и прилегающих участков на гидроэкологическое состояние территории//Цикл семинаров «Экологические проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Сем. 2. 1999 С. 2-5.

2. Боревский Б. В., Закутин

В.П. Ершов Г.Е. и др. Результаты исследований и прогнозов эколо-го-геохи-мических последствий

загрязнения окружающей среды на участке автомагистралей (на примере г. Тольятти) //Цикл семинаров «Экологи-ческие проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Сем. 2. 1999 С. 7-10.

3. Гамов В.И. Очистка промышленного стока с территории промышленных площадок в условиях городской среды. Рацио-

нальные решения//Цикл семинаров «Экологические проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Сем. 2. 1999 С. 1113.

4. Калантаров О.К., Митин В.А., Чесалов С.М. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации габионных сооружений в системе водоотведения и очистки поверхностного стока с автодорог//Цикл семинаров «Экологические проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Сем. 2. 1999 С. 15-20.

5. Калантаров O.K. Опыт проектирования и реализации природоохранных мероприятий при строительстве транспортных маги-стралей//Семи-нар «Экологически устойчивое строительство дорог в России». 1999. С. 10-11.

6. Киселев В.Д., Перевозников Б.Ф. («Союздорпро-ект»), Киселе-

ва Л.В. Опыт проектирования водосбросных и водоочистных сооружений на автодорогах в Рос-сиии Методический подход к расчету объема стока и загрязнения поверхностного стока от автодо-рог//Цикл семинаров «Экологические проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Сем. 2. 1999 С. 34-38.

7. Курбанов И.Н., Шабалкин А.В. Фильтрационный бассейн -новый способ защиты окружающей среды от ливневых вод с автодорог// Семинар «Экологически устойчивое строительство дорог в России». 1999 С. 45.

8. Тарнопольская М.Г. Предложения по снижению стоимости очистки поверхностного стока с полотна мостовых переходов на стационарных установках// Семинар «Экологически устойчивое строительство дорог в России». 1999 С. 42-44.

;!!!!!!!!^тпт,т,т,т,т,т,т,т,т,т,т,т,т,т,т,т,т,тпт..........................................1

Шилкова Ольга Сергеевна аспирантка. Московский госу дарственный горный университет.

Сарбаев Владимир Иванович - кандидат технических наук. МГИУ Джанянц Ася Владимировна - кандидат технических наук. СевероКавказский государственный технический университет.

/

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

ШИЛКОВА

в:\С диска по работе в универе\01ЛВ_20\01ЛВ12_0\МЛСБТ С:\и8еге\Таня\АррБа1а\Коат^\Мюго80й\ШаблоныШогта1Ло1т УДК 628:502

Гитис Л.Х.

02.11.2000 17:18:00 13

07.12.2000 12:36:00 Гитис Л.Х.

84 мин.

11.12.2008 0:10:00

7

2 084 (прибл.)

11 879 (прибл.)