Обоснование возможности использования золошлаковых отходов в сооружениях очистки поверхностного стока Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 504.06, 658.26

ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ В СООРУЖЕНИЯХ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА

© 2012 г. А.М. Васильев

Новочеркасская государственная мелиоративная академия

Novocherkassk State Meliorative Academy

Рассмотрена проблема антропогенного влияния на окружающую среду, остро проявившая себя в настоящее время. Предложено решение одного из аспектов данной проблемы при условии применения разработанного устройства утилизации поверхностного стока с урбанизированных территорий. Предлагаемое устройство позволяет использовать в роли фильтрующего заполнителя золошлаковые отходы электростанций, обеспечивая экономию кондиционного сырья и качество очистки поверхностного стока.

Ключевые слова: экосистема; электростанция; утилизация; золошлаковые отходы; радиоактивность; сорбент; поверхностный сток; экология; экономический эффект.

In the article deals with the problem of human influence on the surrounding environment, acutely manifest themselves today. A solution of one aspect of the problem with the application of the developed device disposal of surface drains from urban areas. The proposed device can be used as a filter waste slag power plants, saving raw conditioned and cleaning quality of surface drains.

Keywords: ecosystem; power plant; recycling; slag waste; radioactivity; sorbent; surface drains; ecology; economic effect.

Последние несколько десятилетий отмечены усилением антропогенного влияния на экосистему и, в результате, загрязнением водных объектов [1, 2]. В связи с этим существует острая необходимость в применении устройств удаления загрязняющих веществ из водостоков с урбанизированных территорий. Перспективным направлением развития природоохранных технологий, в данном русле, является использование различных сорбирующих материалов для очистки стока, проходящего по системе ливнеотвода. В целях экономии кондиционных ресурсов в качестве фильтрующего заполнителя (сорбента) предлагается применение золошлаковых отходов энерговырабаты-вающих предприятий. Золошлаковые материалы относятся к химически инертным материалам и содержат незначительное количество легкорастворимых соединений, большая часть которых удаляется транспортируемой водой (в случае их извлечения из котельных помещений гидравлическим способом). Следует отметить, что применение золошлаковых отходов возможно при условии ликвидации радиационной опасности, свойственной подобным продуктам. Проведенные теоретические исследования позволяют сделать вывод о том, что при условии использования золошлакового сорбента в качестве фильтрующего элемента для смеси радионуклидов с удельной активностью Ri должно выполняться условие [3]:

RE =

R

Ra-226 1108

R

+ -

Th-232

+ -

R

K-40

<1.

110-

110-

Расчетные характеристики радиоактивности можно определить:

R =Щт

M

и

Rz =

YRm^ M

(Ku/кг),

где Ri - удельная активность /'-го радионуклида ^а-226, ^-232, К-40) в сорбирующем материале; Rs -суммарный показатель радиоактивности сорбирующего материала; Rij - удельная активность /-го радионуклида в j-м компоненте; т/ - масса j-го компонента, кг; М - масса сорбирующего материала, кг.

Такой сорбент обладает высокой поглощающей способностью по извлечению из воды различных примесей и удерживающей способностью. Характеристики предлагаемого золошлакового сорбента приведены в таблице.

Характеристики золошлакового сорбента

Размер гранул Насыпная плотность, г/дм3 Соотношение микропор и мезопор Суммарный объем пор по воде, см3/г, не менее

> 5,0 мм, % 1,0 350 3,5:1 0,6

5,0-2,8 мм, % 85,0

2,8-1,0 мм, % 13,0

< 1,0 мм, % 1,0

Для защиты открытых водоемов от загрязнения необходимо намечать мероприятия с целью очищения поверхностного стока перед его сбросом [1, 2]. Выбор комплекса мероприятий по защите водоемов от загрязнения должен быть экономически обоснован,

9

7

технически оправдан и приносить существенный экологический эффект.

Одними из немаловажных конструктивных элементов, входящих в инженерно-техническую часть подобного комплекса мероприятий, являются устройства аккумуляции, очистки и перераспределения поверхностного стока. Значительная часть эксплуатируемых в настоящее время устройств выполняет лишь функции приема стоков, относительной очистки его от крупных и мелких фракций наносов с элементами фильтрации [1, 2, 4]. Однако, как показывает практика водохозяйственного строительства, выполнения этих функций недостаточно для того, чтобы сохранять биологическое равновесие в водоемах, в которые сбрасываются поверхностные стоки. На основании вышеизложенного разработаны устройство отвода и утилизации ливневого и талого стоков (рис. 1) [5], а также конструкция дождеприемного фильтрующего колодца (рис. 2) [6]. Разработка конструкций велась на основании анализа достаточно обширного отечественного и зарубежного опыта в сфере строительства и эксплуатации подобных сооружений [1, 2, 4].

Предлагаемое устройство отвода и утилизации ливневого и талого стоков работает следующим образом. Поступающий к устройству поверхностный сток проходит сквозь водоприемные части 1 и стекает в водоприемные колодцы 2, где происходит очистка от загрязнений в фильтрующем заполнителе 10. Далее через водоотводящие трубы 3 вода проходит в раздаточные части 4 и распределяется по водохранилищной емкости 6, расположенной под пешеходной зоной 14, при помощи дырчатых водораспределителей 5, дополнительно очищаясь в заполнителе 11, затем профильтровывается в защитную зону 13 и используется растениями 12 защитной зоны. Излишки фильтрата и грунтовых вод перехватываются дренами 7, которые осуществляют отвод в подземные накопительные резервуары 8, оснащенные на поверхности люками 9, предназначенными для осуществления доступа к запасам скопившейся воды.

Следует отметить, что данный колодец может являться составной частью устройства отвода и утилизации ливневого и талого стоков (рис. 1, позиция 2) или быть отдельной конструкцией на обычной водо-отводящей сети.

Рис. 1. Схема устройства отвода и утилизации ливневого и талого стоков: 1 - водоприемные части; 2 - водоприемные колодцы; 3 - водоотводящие трубы; 4 - раздаточные части; 5 - дырчатые водораспределители; 6 - водохранилищная емкость; 7 - дрены; 8 - подземные накопительные резервуары; 9 - люки для осуществления доступа к запасам скопившейся воды; 10 - золошлаковый сорбент водоприемного колодца; 11 - золошлаковый сорбент водохранилищной ёмкости; 12 - растения; 13 - защитная зона;

14 - пешеходная зона

Рис. 2. Конструкция фильтрующего дождеприемного колодца: 1 - односекционный корпус; 2 - съемная отстойная камера; 3 - съемная фильтрующая камера; 4 - фиксирующий порог; 5 - водосливные окна; 6 - водоприемные окна; 7 - водовыпускная решетка; 8 - золошлаковый сорбент; 9 - осажденные наносы; 10 - сороудерживающая решетка; 11 - поверхностные стоки; 12 - водоотводящие

трубы

Использование очищенной воды на хозяйственные нужды производится в соответствии с блок-схемой (рис. 3).

Применение предлагаемого золошлакового сорбента в разработанных сооружениях очистки поверхностного стока позволит:

1. Экономить кондиционные фильтрующие заполнители за счет использования золошлаковых отходов энерговырабатывающих предприятий при условии соблюдения допустимого показателя удельной активности Ri;

2. Уменьшить затраты на строительство отводящей сети к водному объекту и, соответственно, снизить его загрязнение, а также эффективно очистить поступающие с урбанизированной территории стоки за счет их прохождения через два уровня предлагаемых сорбентов из золошлаковых отходов и защитную зону;

3. Произвести экономию питьевой воды, которая расходуется на хозяйственные нужды (полив, строительные мероприятия и пр.).

Использование золошлаковых отходов электростанций в качестве сорбента в практике водохозяйственного строительства позволит получить значительный экономический и экологический эффект.

Литература

Рис. 3. Блок-схема функционирования устройства отвода и утилизации жидких атмосферных осадков с урбанизированной территории

Колодец (рис. 2) работает следующим образом. Поступающий к колодцу поверхностный сток 11 сквозь сороудерживающую решетку 10 стекает в отстойную камеру 2, где происходит осаждение наносов 9. Далее через водосливные окна 5 вода, очищенная от наносов, проходит в водоприемные окна 6 и попадает в фильтрующую камеру 3, затем фильтруется в заполнителе 8 и поступает в водоотводящие трубы 12 сквозь водовыпускную решетку 7, которая является дном фильтрующей камеры.

Поступила в редакцию

1. Алексеев М.И., Курганов А.М. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий: учеб. пособие. М., 2000. 352 с.

2. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведе-ние и очистка сточных вод : учебник для вузов. М., 2002. 704 с.

3. Диверсификация базовых предприятий энергетики в целях устойчивого развития АПК региона (на примере Ростовской области): монография / А.М. Васильев,

И.А. Денисова, С.А. Манжина, В.В. Денисов; под ред. В.В. Гутенева. Новочеркасск, 2010. 291 с.

4. Пат. 300823 E03F 5/02 Устройство для отвода дождевой воды. Германия (ДД); Опубл. 06.08.92. Бюл. № 20.

5. Васильев А.М. Устройство отвода и утилизации ливневого и талого стока: Патент на изобретение РФ № 2347039, МПК E03F 1/00, 5/14, бюл. № 5, опубл. 20.02.2009. Васильев А.М., Шкура В.Н. Дождеприемный колодец (патент на изобретение РФ). Патент на изобретение РФ № 2393302, МПК E03F 5/14, бюл. № 18, опубл. 27.06.2010.

4 октября 2012 г.

6.

Васильев Алексей Михайлович - канд. техн. наук, профессор, кафедра «Водоснабжение и водоотведение», Новочеркасская государственная мелиоративная академия. Тел. (86352) 2-18-20.

Vasiliev Alexey Mihailovich - Candidate of Technical Sciences, professor, department «Water Supply and Water Diversion», Novocherkassk State Meliorative Academy. Ph. (86352) 2-18-20._

2

6