CC BY
24
УДК 628.2:006.3
doi: 10.55287/22275398 2022 3 29
АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ ВЫБОРА СИСТЕМ ОЧИСТКИ ЛИВНЕВЫХ СТОЧНЫХ ВОД
Л. М. Верещагина* О. Г. Примин ** Д. Д. Худякова***
* АО «НИИ ВОДГЕО», г. Москва
** Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва
*** АО «Мосводоканал», г. Москва
Аннотация
Ливневые воды, которые поступают на территорию городов и населенных пунктов, при выпадении атмосферных осадков, являются источником загрязнения водных объектов. Это требует разработки инновационных технологий, материалов и очистного оборудования, применяемых для предохранения окружающей природной среды от загрязнений техногенного происхождения, учета изменения в нормативной базе по регулированию поступления загрязняющих веществ в водные объекты и оптимизации технологических схемы очистки и сброса ливневых сточных вод в водные объекты. В настоящей статье приведен анализ критериев выбора систем очистки ливневых сточных вод.
Ключевые слова
ливневые сточные воды, очистка, системы, выбор, критерии, показатели, требования
Дата поступления в редакцию
01.10.2022
Дата принятия к печати
04.10.2022
Проектирование систем отвода ливневых сточных вод с территории городов осуществляется в соответствии с нормативными документами — Сводами правил [1], [2].
Основой выбора конструкций и установок сооружений отведения и очистки ливневых вод являются расчетные формулы для оценки среднегодовых и суточных объемов стока, расходов в коллекторах ливневой канализации, а также данные по качественной характеристике ливневых вод с селитебных территорий поселений и площадок предприятий и условиям отведения их в централизованные системы водоотведения, а также в водные объекты [4], [5], [6], [7], [8].
Для конкретных инженерных расчетов очистных сооружений системы атмосферной канализации применяются «Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты» [3].
03
г
м О
-I
м
Э СО
Я 2
О и
* щ
* £
г * *
■ и
* *
X О
I*
£ и а 5 С °
. га |_ а . о О ю , 2 < и
х и
-I <1 а
£ I
ш * со т
¿¡3
■ I
с; <
Сегодня в практике проектирования очистных сооружений ливневых сточных вод (в зависимости от принятого регулирования ливневого стока) применяются два основных типа сооружений: [2],[9]:
• накопительные, в которых регулирование ливневого стока осуществляется по объему;
• проточные, где регулирование ливневого стока происходит по расходу.
Для очистных сооружений накопительного типа регулирование расхода и усреднения ливневого стока, подаваемого на очистку, используется аккумулирующий резервуар. Для сооружений проточного типа применяются разделительные камеры (ливнесбросы). Они располагаются на подводящем коллекторе.
При проектировании сооружений проточного типа, регулирование расхода ливневого стока, подаваемого на очистку, осуществляется при помощи разделительных камер (ливнесбросов), которые устанавливаются на подводящем коллекторе.
Схема приема и очистки ливневых сточных вод поселений по схеме накопительного типа можно увидеть на рис. 1. Проточная схема показана на рис. 2.
Рис. 1. Схема приема и очистки ливневых сточных вод в системе накопительного типа
Рис. 2. Схема приема и очистки ливневых сточных вод в системе проточного типа
В нормативных документах [1], [2] рекомендованы для проектирования очистные сооружения накопительного типа. Также имеются указания на ограниченное применение очистных сооружений, относящихся к проточному типу.
В нормативном документе (СП 32.13330.2018) указано следующее: «При проектировании систем отведения и очистки поверхностных сточных вод следует применять очистные сооружения накопительного типа с регулированием по объему и расходу.
Применение очистных сооружений проточного типа (с регулированием по расходу) допускается для очистки ливневых сточных вод линейных объектов транспортной инфраструктуры, включая мостовые сооружения автомобильных и железных дорог, а также в ситуациях, когда сформировавшаяся система водоотведения поверхностного стока поселения представляет собой коллекторно-речную сеть, включающую в себя водные объекты природного, природно-антропо-генного или антропогенного происхождения, способные аккумулировать (регулировать) поверхностный сток и снижать его расходы в створе перед очистными сооружениями, при этом на площади водосбора действуют природные или техногенные факторы, обусловливающие значительное постоянное (круглогодичное) фоновое загрязнение сточных вод» [2].
Однако при осуществлении отведения очищенных ливневых стоков в городскую сеть атмосферной канализации, при использовании централизованных очистных сооружений, или при сбросе в систему хозяйственно-бытовой канализации при полураздельной системе, допускается использование проточных сооружений [3].
Таким образом, очевидно, что при переходе государственного регулирования сбросов с нормативов, рассчитанных на основе ПДК рыбохозяйственных водных объектов, на технологическое нормирование на основе НДТ (в пилотном режиме начиная с 2022 г.), а также в связи с изменением ряда статей ФЗ «О водоснабжении и водоотведении» № 416-ФЗ и Постановления Правительства РФ от 29.07.2013 N 644 (ред. от 30.11.2021) «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации» применение проточных очистных сооружений допускается, при обеспечении нормативных требований к качеству очищенных сточных вод, принимаемых в централизованные системы (приводятся в табл. 1).
Таблица 1
Технологические показатели загрязнений при использовании наилучших доступных технологий конструкций очистных сооружений централизованных систем отведения
ливневых вод
Нормативное значение (Приложение 7
Нормируемое вещество, (технологическое) мг/дм3
к Правилам № 644)
сброс в общесплавные и бытовые системы централизованного водоотведения
Биохимическое потребление кислорода 300
Взвешенные вещества 300
Аммоний-ион 25
Химическое потребление кислорода 500
Фосфаты 12
сброс в ливневые системы централизованного водоотведения
Биохимическое потребление кислорода 100
Химическое потребление кислорода 30
Фосфаты 1,5
Взвешенные вещества 300
Нефтепродукты 8
03
г
м О
-I
м
Э СО
2 * Я 2
О и
* щ
* £
г * *
■ и
* *
X О
I*
£ и а 5 С °
. га |_ а . о О ю , 2
< и
х и
-I
< а
ш
(и н 5
ш
со т
¿¡5
■ I
с; <
При выборе технологий и состава очистных сооружений ливневых вод необходимо учитывать, что область применения сооружений проточного типа будет ограничена их невысоким эффектом очистки стоков по основным загрязняющим компонентам (взвешенным веществам и нефтепродуктам). В основном они предназначены для предварительной механической очистки ливневых сточных вод.
Основными особенностями, которые необходимо учитывать при выборе систем отведения и очистки ливневых вод, являются [10 - 12, 13, 16]:
• вероятностный характер выпадения атмосферных осадков, их количество, интенсивность для конкретных объектов проектирования;
• неравномерность состава и расхода ливневых вод, поступающего на очистку от одного дождя;
• небольшое в течение года время работы локальных очистных сооружений ливневых вод, что объясняется естественной периодичностью образования ливневого стока;
• возможность образования значительных количеств ливневых вод во время зимних оттепелей и в период межсезонья. Это требует необходимость обеспечения круглогодичной готовности очистных сооружений к работе.
Существующими в России нормативно-техническими документами при отведении и очистки ливневых вод в централизованные системы водоотведения и водные объекты регламентированы различные требования к качеству и степени очистки ливневых вод на уровне:
• значений максимально допустимых нормативных показателей в сточных водах, в целях предотвращения негативного воздействия на работу централизованных систем водоотведения;
• предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в воде водных объектов рыбохозяйственного значения;
• технологических показателей (НДТ) наилучших доступных технологий;
• санитарно-гигиенических требований и нормативов СанПиН 1.2.3685-21 [14, 15, 17].
В этой связи, исходя из комплекса перечисленных особенностей формирования поверхностного стока, опыта эксплуатации очистных сооружений (установок), исходного состава и нормативных требований к качеству его очистки по основным загрязняющим компонентам (в т.ч. и на уровне ПДК рыб.хоз), считаем, что при выборе установок очистки ливневых вод обосновывающими критериями является использование в их составе последовательных технологических стадий, в том числе:
• осуществление предварительной очистки ливневых вод от мусора;
• выполнение операций по регулированию стока разделением потока ливневых вод на условно чистую и загрязнённую части;
• осуществление мероприятий по очистке сточных вод от грубодисперсных примесей, а также от тяжелых минеральных загрязнений;
• аккумулирования и усреднения стоков. При этом допускается совмещение стадий аккумулирования стока и его предварительной очистки от тяжёлых грубодисперсных и минеральных загрязнений, а также примесей методом отстаивания (для очистных систем небольшой мощности с относительно малозагрязнённых территорий);
• выделения основной массы загрязнений методами флотации, отстаивания или контактной фильтрации с реагентной обработкой ливневых вод;
• осуществление механического фильтрования на зернистых загрузках с обеспечением промывки фильтрующей загрузки от задержанных загрязнений;
• адсорбционной доочистки ливневых вод от остаточных нефтепродуктов и органических веществ.
На последней стадии очистки (при отведении очищенных ливневых вод в водные объекты) следует осуществлять обеззараживание и удаление образующихся осадков.
На рис. 3 приведены принципиальные технологические схемы очистки ливневых вод с территории поселений различного функционального назначения (селитебных, автомагистралей и территорий, граничащих с промпредприятиями), отличающиеся составом и степенью загрязнения. Все они разработаны, исходя из характерного качественного состава ливневых вод, образующегося на территориях поселений различного назначения, и направлены на достижение эффекта очистки стоков до нормативных требований природоохранных органов и водного законодательства, введенных в действие для реализации Федерального закона №219-ФЗ.
Все приведенные на рис. 3 технологические схемы очистки ливневых вод разработаны с целью достижения требуемого эффекта их очистки в соответствии с их реальным исходным качественным составом и перечисленными выше условиями отведения. Схемы прошли проверку на экспериментальной лабораторной и опытно-промышленной установке АО «МосводоканалНИИпроект».
Рис. 3. Принципиальные технологические схемы очистки поверхностных (ливневых) сточных вод с территории городов и поселений
03
г
м О
-I
м
Э СО
3 * Я 2
О и
* щ
* £
г * *
■ и
* ?
X О
I*
£ и а 5 С °
. га |_ а . о О ю , 2 < и
х и
-I <1 а
£ § ш * со т
¿¡3
■ I
с; <
Выводы
1. При выборе систем отведения очистки поверхностных (ливневых) сточных вод поселений необходим учет:
• выполнения разных нормативных требований к степени очистки ливневых вод, которые поступают в водные объекты;
• информации по качественной характеристике ливневых вод с селитебных территорий поселений и площадок промышленных предприятий;
• количества, интенсивности и вероятности выпадения атмосферных осадков конкретных объектов проектирования.
2. Анализ многолетнего опыт проектирования очистных сооружений (установок) поверхностного стока различных конструкций показывает, что для эффективной их эксплуатации необходим учет критериев выбора установок очистки ливневых вод, технологический расчет очистных систем по действующим нормам проектирования. Их несоблюдение приводит к неработоспособности запроектированных сооружений после выпадения одного или двух интенсивных дождей. Если при этом сооружения выполнены в подземном исполнении, то наладить их работу на уровне нормативных требований сброса в водные объекты и с выходом на заявленные проектные параметры практически невозможно.
Библиографический список
1. СП 32.1330.2018 «СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения».
2. СП 42.13330.2016 «СНиП 2.07.01-89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений». Утв. приказом Минстроя России от 30.12.2016г. № 1034/пр.
3. Методическое пособие «Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты», АО «НИИ ВОДГЕО», 2015.
4. Пономарёв В. Г. Разработка и реализация проектов очистных сооружений сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. — 2013. — № 7. — С. 59 - 62.
5. Феофанов Ю. А., Мишуков Б. Г. Особенности формирования состава поверхностных сточных вод и выбора объектов для их очистки / Ю. А. Феофанов, Б. Г. Мишуков // Вода и экология: проблемы и решения. — 2017. — № 4. — С. 13 - 25.
6. Галкин Ю. А. Основные решения по системе сбора, регулирования и очистки сточных вод промышленно-ливневой канализации Екатеринбурга / Ю. А. Галкин // Водоснабжение и канализация. — 2014. — № 1 - 2. — С. 71 - 75.
7. Алексеев М. И. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий: учебное пособие для вузов / М. И. Алексеев, А. М. Курганов. — М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГАСУ — 2000. — 352 с.
8. Швецов В. Н. Очистка поверхностного стока с территории городов и промышленных предприятий / В. Н. Швецов, Л. М. Верещагина // Водоснабжение и санитарная техника. — 2005. — № 6. — С. 8 - 13.
9. Ружицкая О. А., Пономарева Н. С. Современные биологические и биолого-химические методы удаления фосфатов из сточных вод // Системные технологии. 2019. № 3. С. 18 - 22.
10. Ивкин П. А., Меншутин Ю. А., СоколоваЕ. В., ФомичёваЕ. В., Кедров Ю. В. Оценка очистных сооружений ливневого стока проточного типа // Водоснабжение и санитарная техника — 2012. — №1. С. 52 - 58.
11. Campisano A., Butler D., Ward S. Urban rainwater harvesting systems: research, implementation and future perspectives / A. Campisano, D. Butler, S. Ward et al // Water Research. — 2017. — V. 115. — Р. 195 - 209.
12. Меншутин Ю. А., Фомичева Е. В., Верещагина Л. М. Основные критерии выбора систем очистки поверхностного стока // Экология производства. — 2014. — № 2. С. 73 - 79.
13. Ружицкая О. А., Стефан М. Современные химические и физико-химические методы удаления фосфатов из сточных вод // Системные технологии. 2019. № 3. С. 22 - 27.
14. СанПиН 1. 2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и(или) безвредности для человека факторов среды обитания» (утв. Постановлением Гл. санитарного врача РФ от 28.01.2021 г. № 2.
15. Примин О. Г., Тен А. Э. Анализ методов гидравлического расчета систем сбора и отвода поверхностных сточных вод // Системные технологии. 2022. № 1 (42). С. 155 - 165.
16. Варюшина Г. П., Примин О. Г., Тен А. Э. Комплекс сооружений по обезвреживанию поверхностного стока с городской территории. A complex of treatment facilities for the neutralization of surface run-off from urban territories / Г. П. Варюшина, О. Г. Примин, А. Э. Тен // MATEC Web of Conferences — 2018. — V. 251.
17. Верещагина Л. М., Худякова Д. Д., Громов Г. Н. Основные направления совершенствования технологических схем и конструкций установок для очистки поверхностных сточных вод / Л. М. Верещагина, Д. Д. Худякова, Г. Н. Громов // Водоснабжение и санитарная техника. — 2022. — № 4. — C. 27 - 34. DOI 10.35776/VST.2022.04.
ANALYSIS OF CRITERIA FOR THE SELECTION OF STORM WATER TREATMENT SYSTEMS
L. M. Vereshhagina * O. G. Primin** D. D. Hudjakova ***
* JSC "VODGEO Research Institute", Moscow
** Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), Moscow
***
JSC "Mosvodokanal", Moscow
z
м О
-I
м
D CD
3 * Я 2
О u
* <u
* £
* s
■ и
* i X О S Z
I*
S и О. S С °
. re i_ a . о О ю , 2 < u
X со
-I <1 Q
ig s §
Ш * to m ш s
¿¡5
■ i c; <
Abstract
Stormwater that enters the territory of cities and settlements, when precipitation falls, is a source of pollution of water bodies. This requires the development of innovative technologies, materials and treatment equipment used to protect the environment from pollution of man-made origin, taking into account changes in the regulatory framework for regulating the flow of pollutants into water bodies and optimizing technological schemes for the treatment and discharge of stormwater wastewater into water bodies. This article provides an analysis of the criteria for choosing storm water treatment systems.
The Keywords
stormwater wastewater, treatment, systems, selection, criteria, indicators, requirements
Date of receipt in edition
01.10.2022
Date of acceptance for printing
04.10.2022
Ссылка для цитирования:
Л. М. Верещагина, О. Г. Примин, Д. Д. Худякова. Анализ критериев выбора систем очистки ливневых сточных вод. — Системные технологии. — 2022. — № 3 (44). — С. 29 - 36.
