CC BY
43
СЕМИНАР 11
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯК
2000”.
■
С
«МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 2000 года
:::. ^ А.Е. Воробьев, О.С. Шилкова
2000
УДК 628.3:502
А.Е. Воробьев, О.С. Шилкова
ОЧИСТКА ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОКОВ В МЕСТАХ
ПЕРЕСЕЧЕНИЯ МКАД С ВОДНЫМИ ОБЪЕКТАМИ*
сферу, 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 0,1 мг/л, при ПДК
овременныи 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 геотемпературный 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
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. 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 «Росэкострой» при участии ГНЦ РФ НИИВОДГЕО 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 (филь-тры). 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.) 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 нерастворенных 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 pH и с высокой механической прочностью, свойственной каменным углям. Последнее, в сочетании с большим насыпным весом позволяет
^Исследование проведено по гранту Президента РФ N00-15-99400 выпадения атмосферных осадков и 0.03-0.05 мг/л [8]. Основной способ
чистоты территории водосбора. За- решения этой проблемы - развитие
грязняющие вещества, поступающие сети локальных очистных сооруже-
вместе с выхлопными газами в атмо- ний, то есть очистка загрязнений в
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 100*120, 80*100 и 60*80 мм). Сетка прочна, устойчива к коррозии и истиранию, долговечна (с течением времени происходит консолидация сооружения, оно приобретает максимальную устойчивость и может эксплуатироваться неограниченное время), не распле-
тается 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). 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 36,6 тыс. м2, водопропускных фильтрующих сооружений (ВПФС) общей площадью 117,5 тыс. м2, 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 габионных конструкций и биоплато (ветлэндов). Ветлэнды или биоплато - искусственные водные объекты, которые содержат биоценозы (макрофиты и микроорганизмы), обеспечивающие дополнительное очищение стоков.
Строительство ВПФС из габи-ОННЫ\ конструкций ПО'ШОЛЯСТ 1511И-
сывать 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 % [4].
Достоинствами габионных конструкций являются прочность, гибкость, долговечность, водопроницаемость, экологичность, экономичность. Габионные конструкции очень эстетичны, прекрасно вписываются в ландшафт и поддерживают развитие растительности.
Противоэрозионная биоинженер-ная система водоотведения поверхностных стоков с полотна МКАД по «методу Эколандшафт» может рассматриваться как новое направление в области охраны окружающей среды при транспортном строительстве [5].
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 стоков с полотна автодороги и прилегающих участков на гидрогеоэкологическое состояние территории// Цикл семинаров « Экологические проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Семинар №2. 1999. с.2-5.
2. Боревский Б.В., Закутин В.П., Ершов Г.Е. и др. Результаты исследований и прогнозов эколого-геохимических последствий загрязнения окружающей среды на участке автомагистралей (на примере г. Тольятти)// Цикл семинаров « Экологические проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Семинар №2. 1999. с.7-10.
3. Гамов В.И. Очистка промышленного стока с территории промышленных площадок в условиях городской среды. Рациональные решения// Цикл семинаров « Экологические проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Семинар №2. 1999. с.11-13.
4. Калантаров О.К., Митин ВА., Чесалов СМ. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации габионных сооружений в системе водоотведения и очистки поверхностного стока с автодорог// Цикл семинаров « Экологические проблемы проектирования, строи-
тельства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Семинар №2. 1999. с. 15-20.
5. Калантаров О.К. Опыт проектирования и реализации природоохранных мероприятий при строительстве транспортных магистралей// Семинар «Экологически устойчивое строительство дорог в России». 1999. с.10-11.
6. Киселев В.Д., Перевозников Б. Ф., Киселева Л.В. Опыт проектирования водосбросных и водоочистных сооружений на автодорогах в Россиии и методический подход к расчету объема стока и загрязнения поверхностного стока от автодорог.// Цикл семинаров « Экологические проблемы проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в России». Семинар №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 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 России». 1999. с.42-44.
Воробьев Александр Егорович- профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.
Шилкова О. С. - Московский государственный горный университет.
