CC BY
34
УДК 628.1.037(470.620-21):628.16
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ СТАНЦИЙ ПОВЕРХНОСТНОГО
СТОКА В РЕГИОНЕ СОЧИ
© 2012 г. Д.В. Попов
Южно-Российский государственный South-Russian State
технический университет Technical University
(Новочеркасский политехнический институт) (Novocherkassk Polytechnic Institute)
Проведен анализ работы существующих локальных очистных станций поверхностного стока в г. Сочи, расположенных на площадках вахтовых посёлков. Выделены два типа станций по конструктивному исполнению и по набору последовательных технологических стадий очистки. Установлены достоинства и недостатки станций. Выполнены исследования качества поверхностного стока вахтовых посёлков, выявлены его особенности. Предложен путь усовершенствования метода очистки за счёт выбора рационального реагента, подобранного с учётом местных условий.
Ключевые слова: аккумулирующий резервуар; взвешенные вещества; комплектно-блочная станция; нефтепродукты; отстаивание; очистные установки; поверхностные стоки; фильтр.
The review of the existing local land runoff sewage treatment plants located at the sites of workers' camps of Sochi has been provided. Two types of stations are marked out by design and set of sequential treatment technological stages. The advantages and disadvantages of the station types have been revealed. Workers' camps land runoff water quality has been investigated. As a result an improved treatment method has been proposed based on rational choice of the reagent considering local environment conditions.
Keywords: accumulating tank; suspended solids; completely-block station; oil; sedimentation; water treatment plants; land run-off; filter.
Поверхностные стоки являются одним из основных источников негативного воздействия на водные объекты г. Сочи, в том числе на р. Мзымта рыбохо-зяйственного назначения, в бассейне и русле которой ведётся активное строительство олимпийских объектов и связанной с ними инфраструктуры.
Одним из таких объектов, приносящий значительный вред экосистеме реки, является совмещенная (автомобильная и железная) дорога Адлер - Красная поляна, прокладка которой требует постоянного присутствия в русле огромного количества строительной техники и рабочих бригад. Здесь же, вдоль берегов р. Мзымты располагаются и вахтовые посёлки, автостоянки, оборудованные локальными очистными сооружениями хозяйственно-бытовых и ливневых сточных вод.
Следует заметить, что действующие сооружения очистки ливневых вод построены по типовым проектам, применяемым в большинстве районов страны, которые не учитывают особенности дождевой канализации Сочинского курортного региона. Эти особенности связаны как с климатическими, так и с гидрогеологическими условиями, обусловливающими режим поступления и характеристику состава поверхностного стока. Крайняя неравномерность образования и нестабильность концентраций примесей в стоке требует предварительного регулирования и усреднения расходов.
На сегодняшний день многими компаниями России в г. Сочи предложен широкий выбор станций
очистки ливневого стока с доведением показателей качества очищенной воды до нормативов сбросов в рыбохозяйственные водоемы. Заявленная производительность станций от 5 до 120 л/с. По конструктивному исполнению их можно разделить на станции подземного исполнения преимущественно из стеклопла-стиковых ёмкостей цилиндрической или прямоугольной формы и наземные комплектно-блочные. Первый тип работает в проточном режиме без аккумулирования и усреднения стока, второй тип работает по накопительной схеме, которая заключается в аккумулировании, отстаивании и последующем отведении на очистку доли объема дождевых вод, поступивших в накопительный резервуар.
Очистные модули подземных станций включают элементы: секция отстаивания, сепаратор нефти (коа-лесцентный модуль), блок доочистки (сорбционный фильтр) (рис. 1).
Исходный Очищенный
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема подземной ёмкостной станции очистки поверхностного стока: 1 - секция отстаивания; 2 - сепаратор нефтепродуктов; 3 - сорбционный фильтр
Надземные комплектно-блочные установки комплектуются устройством первичной грубой механиче-
ской очистки, скиммером нефтепродуктов, отстойником с тонкослойным модулем, фильтром с волокнистой или иной загрузкой, сорбционным фильтром, системой устройств для уплотнения и обезвоживания осадка, дозирования реагентов, обеззараживания (рис. 2).
Обработанные осадки сточных вод относятся к 3-му и 4-му классам опасности и передаются на утилизацию в специализированные организации.
Производители подземных ёмкостных очистных установок, как правило, не дают обоснования выбора объёма сооружения, расчёт узлов станций и способов их регенерации. При расчёте этих установок можно обнаружить, что время пребывания стока в секции безреагентного отстаивания не превысит, в лучшем случае, 10 мин, что неизбежно означает их низкую эффективность в задержании взвешенных веществ -не более 20... 30 %. В связи с этим коалесцентный и сорбционный фильтры быстро кольматируются механическими примесями, а это приводит к быстрому выходу из строя всего очистного комплекса. Кроме того, по технико-экономическим соображениям проточный принцип систем очистки поверхностного стока нецелесообразен, поскольку их производительность в этом случае будет в 30...50 раз больше, чем в очистных системах с аккумулирующим резервуаром. Отсутствие системы регенерации обусловливает необходимость частой замены фильтрующих элементов, что не приемлемо при продолжительных дождях, так как это обязательно приведет к временной остановке станции.
Комплектно-блочные станции с аккумулирующим резервуаром надежны благодаря предусмотренной водовоздушной регенерации отстойника и фильтров, а также более широкому составу сооружений по улавливанию и удалению осадков. При условии обоснованного выбора объема аккумулирующей ёмкости и методов очистки стока данные станции успешно справляются с поставленной задачей.
Расчёт объёма накопителя необходимо вести согласно техническому отчёту НИИ ВОДГЕО, адаптированному к особенностям климатических и гидрометеорологических условий г. Сочи [1]. При выборе методов очистки поверхностных вод в Сочинском регионе необходимо знать, какими особенностями обладает сток, в отличие от средней полосы России.
С целью изучения качественных характеристик поверхностного стока в лабораторных условиях была исследована ливневая вода, собранная с площадки вахтового посёлка и подаваемая в локальные очистные станции, расположенные вдоль р. Мзымта. Отбор проб осуществлялся на входе в аккумулирующий резервуар комплектно-блочной наземной очистной установки и выходе из неё. Сток оценивался по следующим характеристикам: гидравлическая крупность и количество взвешенных веществ, нефтепродукты, БПК, рН и щелочность воды (таблица).
Анализы по определению гидравлической крупности показали, что значительная часть взвешенных веществ была представлена высокодисперсными примесями с размером частиц менее 0,001 мм и гидравлической крупностью менее 0,005 мм/с (рис. 3).
Глубокая очистка стока
Г
Разделение и аккумулирование стока
Исходный сток
Г
L
1
J
Избыточный
условно-чистый
сток
л
Регенерационные воды
1 2 1 3 4 5 6
1 1
L
Очищенный сток
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема наземных комплектно-блочных станций очистки поверхностного стока: 1 - разделительная камера; 2 - аккумулирующий резервуар; 3 - тонкослойный отстойник; 4 - адгезионный фильтр; 5 - сорбционный фильтр; 6 - устройство обеззараживания воды; 7 - реагентное хозяйство; 8 - устройство
обработки осадков
Результаты анализов воды на входе и выходе очистных установок
Показатель Станция 1 Станция 2 Станция 3 Станция 4
вход выход вход выход вход выход вход выход
Взвешенные вещества, мг/л 1440 46 1500 50 1270 60 1060 18
Нефтепродукты, мг/л 11,17 0,62 6,20 0,86 8,61 2,01 13,52 0,33
БПКп, мг/л 102 6 80 2 73 3 46 4
рН 7,5 7,4 8,0 8,1 7,0 7,2 8,0 7,8
Щёлочность 1,2 1,2 1,4 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4
60
50--
40 -
¡3 30
о «
20
10 0
0,001 0,005 0,050
Размер частиц, мм
□
0,100
2
части стока, минуя аккумулирующим резервуар, его качество находилось практически на том же уровне, что и подаваемого на очистку (рис. 4).
4 1400
5 1200
[2 1000
0
t 800 а и
2 600 л
я 400
а
1 200 0
И
40
80
120
160 200
Время, мин
Рис. 3. Усредненный гранулометрический состав взвешенных веществ, содержащихся в поверхностном стоке
Время безреагентного осаждения этих частиц в цилиндре с высотой отстаивания 30 см составило 5...7 дней. При предварительном выделении частиц с большей гидравлической крупностью остаточная концентрация взвешенных веществ составила 100. 150 мг/л при общей исходной концентрации 1000. 1500 мг/л. Такое соотношение частиц различной дисперсности обусловлено геологическими условиями района и обусловливает необходимость применения реагентов в процессе отстаивания.
Для центральных регионов России концентрация взвешенных веществ с гидравлической крупностью менее 0,2 мм/с составляет 100.500 мг/л, а общая щёлочность поверхностного стока с селитебных территорий 4.9 мг-экв/л [2].
При сравнении характеристик стока становится очевидной необходимость внесения корректировки в традиционный метод очистки с целью правильного выбора реагента для отстаивания стока. Сегодня в большинстве станций в качестве реагента для связывания взвешенных веществ по опыту других регионов применяется сернокислый алюминий, однако в регионе Сочи данный коагулянт не даёт эффекта без дополнительного подщелачивания. Для осветления стока на действующих локальных очистных станциях экспериментально был подобран и апробирован катионактив-ный флокулянт Праестол 853, работа которого не зависит от щёлочности. Использование его при реа-гентном отстаивании в тонкослойном отстойнике увеличило эффективность в 2 раза в сравнении с применением коагулянта с подщелачиванием воды.
Стоит отметить, что за полуторагодовой период наблюдений за работой локальных очистных станций поверхностного стока, при отводе условно чистой
Поступила в редакцию после доработки
Рис. 4. Изменение содержания взвешенных веществ в дождевом стоке, поступающем в аккумулирующий резервуар: 1 - по данным из [2]; 2 - исследуемый поверхностный сток с площадки вахтового посёлка в г. Сочи
Это связано с постоянным пребыванием и передвижением по площадке вахтового посёлка строительного автотранспорта, отсутствием надлежащего благоустройства территории (устройства бордюров). Вследствие этого очистке необходимо подвергать весь образующийся на площадке поверхностный сток, а это приведет к необходимости увеличения объёма аккумулирующего резервуара и производительности очистной установки.
Таким образом, для обеспечения надёжности работы станции и выполнения жёстких требований к степени очистки дождевых вод в Сочинском курортном регионе необходимо применять локальные комплектно-блочные очистные станции с аккумулирующим резервуаром и обоснованным использованием реагента в отстойных сооружениях, тем самым учитывая местные особенности ливневого стока. При очистке поверхностного стока с площадок строительного объекта в первую очередь необходимо обеспечить максимальные условия для улавливания и сбора ливневых стоков путём повышения качества временного благоустройства на строительном объекте, иначе ливнеочистка будет экономически неэффективна или экологически небезопасна.
Литература
1. Технический отчёт «Разработка инженерно-технологических решений по защите прибрежной зоны Чёрного моря от загрязнения ливневыми стоками» / ОАО «НИИ ВОДГЕО». М., 2009.
2. Дикаревский В.С., Курганов А.М., Нечаев А.П., Алексе-
ев М.И. Отведение и очистка поверхностных сточных вод : учеб. пособие для вузов. Л., 1990. 224 с.
17 апреля 2012 г.
Попов Дмитрий Васильевич - инженер-проектировщик, ООО «Учебно-научный производственный центр», г. Сочи. Тел. 8-918-101-42-38. E-mail: dem1@bk.ru
Popov Dmitry Vasilievich - Design engineer LLC « Uchebno-nauchny'j proizvodstvenny'j centr», Sochi. Ph. 8-918-101-42-38. E-mail: dem1@bk.ru_
