CC BY
58
------------------------------- © В.В. Мосейкин, Ю.П. Горбатов,
В.Д. Хачатрян, 2006
В.В. Мосейкин, Ю.П. Горбатов, В.Д. Хачатрян
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОТРАНСПОРТНОЙ ПЕРЕКАЧКИ ИЛОВ ЗАХАРКОВСКОГО КАРЬЕРА
~П настоящее время в ближнем Подмосковье сложи-лась не--Я-М благоприятная экологическая обстановка в связи с практически полным заилением ряда водоемов, используемых для складирования водопроводного осадка. Это, прежде всего, касается Захарковского карьера, примыкающего к нему затона р. Москвы и соединяющей их протоки, расположенных в Красногорском районе области близ МКАД и д. Гольево.
Подготовка поверхностных вод для водоснабжения сопровождается образованием промстоков, главными из которых являются осадок, выпадающий в отстойниках, и промывные воды фильтров. Промывные воды фильтров содержат взвешенные вещества (аналогичные по составу осадку отстойников), и при наличии на станции водоподготовки системы оборотного водоснабжения подвергаются отстаиванию. В результате на водопроводных станциях формируется единый отход производства хозяйственно-питьевой воды - водопроводный осадок (ВО) [1].
Объект разработки - Захарковский карьер расположен на первой надпойменной террасе р. Москвы, его основание и борта сложены аллювиальными песчано-гравийными отложениями верхнего отдела четвертичной системы. В 1979-2003 гг. емкость карьера, по окончании добычи песка, использовалась для осветления промстоков Рублевской водопроводной станции (РВС). Осветленная вода промстоков поступала в реку по протоке шириной 50-60 м.
Подача промстоков РВС от промывки фильтров и отстойников осуществлялась посредством дюкера через р. Москву и самотечному железобетонному трубопроводу диаметром (0) 2,0 м до южной стороны карьера. Влажность подаваемого осадка варьировала в пределах 99,6-98 %. Для повышения эффективности использования карьера, как отстойника, в 1997 г. на выходе из карьера
была возведена плотина с гребнем на отм.128,5 м с регулируемым водосбросом, обеспечивающим пропуск расхода 1,3—2,3 м3/сек. В конце 2003 г. карьер был практически полностью заполнен ВО - илистым желеподобным материалом с малым содержанием частиц минерального грунта. Параметры карьера: максимальные длина и ширина соответственно 1000 и 440 м, площадь акватории - 34 га, объем водоема - 2061 тыс. м3, мощность осадка составляет 6,3-13,7 м, средняя - 9,7 м. Столб воды в карьере до осадка колеблется от 5 до 35 см, в среднем - 14 см. Значительная часть акватории Захарковского карьера поросла камышом и болотной растительностью.
Анализ показателей и свойств илистых отложений карьера позволил выделить в их строении в зависимости от глубины залегания два слоя. Первый слой: глубина залегания отложений от 4 до10 м, средняя влажность W техн = 95 %, содержание песчаных фракций крупностью более 0,07 мм менее 10 % от массы сухого вещества осадка. Второй слой: глубина залегания отложений от 1,6 до 5,7 м, W техн= 88 %, содержание песчаных фракций крупностью более 0,07 мм превышает 10 % от массы сухого вещества осадка. Разделение на слои принято на основе отбора проб грунта ненарушенной структуры. Техно-логическая влажность осадка 95 % и 88 % принята ориентировочно с учетом инженерногеологических изысканий и анализов. Граница разделения слоев и технологическая влажность будут уточняться в процессе производства работ.
Разработка илового осадка производится в три этапа: I этап -разработка первого слоя, II этап - разработка второго слоя, III этап
- зачистка подстилающего слоя. Преимущества поэтапной разработки заключаются в следующем:
• удаление первого слоя осадка позволит в первые годы работы обеспечить максимальную скорость очистки водоема по объему илового осадка, воды, и площади акватории;
• после удаления первого слоя, прекращается рост болотной растительности, и создаются благоприятные условия для восстановления экологической системы;
• в ходе выполнения Ьго этапа возможно проведение комплекса подготовительных мероприятий для последующих этапов разработки осадка;
• возможность организации мониторинга за состоянием экологической обстановки в Захарковском карьере и примыкающих объектах в процессе удаления осадка.
Негативное воздействие накопленных объемов осадка на экологию г. Москвы и Подмосковья (объект располагается на входе вод р. Москвы в столицу) потребовало разработки и внедрения эффективных инженерных решений по утилизации накопившихся объемов осадка.
Началом решения этой важной практической задачи является организация в мае 2004 г. очистки от осадка гидромеханизированным способом Захарковского карьера. Технологическая схема выемки отложений из карьера представлена на рисунке.
Подача ВО осуществляется гидротранспортом со сбросом в систему Московской канализации в районе РВС с последующей его отработкой на действующих сооружениях Курья-новской станции аэрации. В соответствии с балансовой схемой утилизации производственных сточных вод РВС в городскую канализацию расход пульпы, подаваемой из Захарковского карьера, не должен превышать 0,12 м3/сек или 432 м3/час.
Выемка отложений первого слоя из карьера осуществляется землесосным снарядом 200-50БК (корпус блочной конструкции) с установленным на нем землесосом 400-20 (произ-водительность по пульпе Q = 400 м3/час, напор водяного столба Н = 20 м). Далее осадок подается по магистральным плавучему и береговому пульпопроводам 0 300мм к насосным станциям перекачки №1 и №2 с грунтовыми насосами ГРУ400-20 и ГРУ 400-40.
Для выделения песчаных фракций крупностью свыше 0,07мм, составляющих 10-12 % от массы сухого вещества осадка в поступающей от земснаряда пульпе, на I этапе сооружены две буферные емкости - гидросортировки. Они предназначены для разрыва цепи подачи осадка и очистки подаваемой пульпы. Емкости объемом около 60 м3 оборудованы сороудерживающими решетками, а также шандорными колодцами
Схема гидромеханизированной разработки и подачи отложений Захарковского карьера земснарядом 200-50 с землесосом 400-20 совместно с гидросортировками (песколовками), двумя перекачивающими станциями 400-20 и одной 400-40
для возможности опорожнения емкости на период очистки с помощью экскаватора и для защиты от перелива. Для организации работы насосной станции №1 с буферными емкостями возле станции устроен зумпф объемом 15 м3. Для работы в зимний период емкости оборудованы шатрами. Укладка отмытого песка после гидросортировки производится в штабели. Отвод осветленной воды осуществляется к насосной станции № 2. После насосной станции на берегу р. Москвы, осуществляется переход пульпопровода по дну реки с помощью существующего дюкера и далее он на территории РВС подключается к системе канализации города.
Технологическая схема очистки Захарковского карьера от иловых отложений характеризуется рядом новых технических решений, некоторые из них приведены ниже.
Круглогодичная разработка и перекачка илов в условиях умеренно-континентального климата Подмосковья с продолжительностью зимнего периода ~ 140 дней, средней температурой января -10,2 оС и мощностью промерзания 0,8-1,2 м. Поддержание майны в незамерзающем состоянии осуществляется с помощью потокообра-зователей. Расчет необходимого их количества выполнен по методике [2].
Разработка осадка осуществляется земснарядом 200-50БК озерного типа, с оборудованным погружным землесосом 400-20, позволяющем работать на акватории (свыше 30 га) с ветровыми и волновыми нагрузками в зимний период. Работа земснаряда составляет только 6-8 часов в сутки. Высота слоя разработки - 6 м.
Плавучий пульпопровод длиной 350 м с электроподогревом.
Применение песколовок (гидросортировки) для отделения песчаных фракций, что обусловлено регламентацией количества и качества подаваемой пульпы: Wтехн. не менее 98 %, содержание крупнодисперсных включений (крупностью >5 мм) не более 5 %, содержание песчаных и пылеватых фракций (крупностью>0,07 мм) не более 10 % от массы сухого вещества осадка. Перечистка песчаных фракций от органики.
Создание необходимой влажности подаваемой земснарядом пульпы в процессе производства работ при постоянном контроле влажности пульпы в месте выпуска. Для этого земснаряд оборудован консистомером и устройством, регулирующим поступление воды к всасу земснаряда.
Перекачка осуществляется 3-мя перекачивающими станциями, оборудованными нестандартными установками.
Использование пластикового пульпопровода, выдерживающего давление до 10 атм. Две нитки пластикового пульпопровода 0 300 мм были протащены через существующий бетонной дюкер на дне р. Москвы, что позволило избежать дополнительных капитальных затрат.
Выводы
Применение гидромеханизированного способа для очистки заиленных водопроводным осадком ряда водоемов ближнего Подмосковья в круглогодичном режиме представляет перспективное направление улучшения экологической об-становки в столичном регионе.
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Загорский В.А., Штопоров В.Н., Пахомов А.Н., и др. Исследования и практическая реализация процесса обезвоживания осадков водопроводных стан-ций//Развитие московской канализации, Москва, 2003.
2. Попов Ю.А., Рощупкин Д.В. Гидромеханизация земляных работ в зимнее время// Ленинград, 1979.
— Коротко об авторах --------------------------------------
Мосейкин В.В.-Московский государственный горный университет. Горбатов Ю.П. - «Гидромехпроект»,
Хачатрян В.Д. - ТК «Люблино».
