Проблемы очистки водоемов и малых рек Москвы Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

------------------------------------- © И.М. Ялтанец, С.М. Штин,

2006

И.М. Ялтанец, С.М. Штин

ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДОЕМОВ И МАЛЫХ РЕК МОСКВЫ

Очищение воды и постоянное восстановление ее качества являются важнейшим элементом самоподдержания стабильности любой водной экосистемы. Постоянно идущие процессы восстановления качества воды и ее самоочищения совершенно необходимы для сохранения свойств и поддержания стабильности водной экосистемы, ибо эти процессы противостоят тому, что постоянно происходят и противоположные процессы, которые ведут к ухудшению качества воды.

В условиях Москвы и Московской области в воду всех природных водных объектов постоянно поступают в огромных количествах органические (автохтонные и аллохтонные) вещества; поступают также биогены ^,N1 с окружающей территории, с водой притоков и с выпадающими из воздуха осадками и частицами; идет процесс поступления в водоем азота в результате постоянной деятельности азотофиксаторов (например, азотфиксирующих цианобактерий). На сегодняшний день, эти спонтанные процессы ухудшения качества воды в Московском мегаполисе, перестают уравновешиваться, постоянно действующей активностью гидробиологического механизма восстановления качества воды и ее самоочищения и резко усилилась опасность снижения качества воды, особенно в малых водоемах, усилились процессы загрязнения воды и эвтрофирования водных объектов.

Понятие “улучшение состояния водного объекта” можно рассматривать как ряд мероприятий, направленных на создание или улучшение предпосылок к использованию водного объекта для какой-либо определенной цели. Так вблизи или внутри крупных населенных центров сильно возросла потребность в рекреационном использовании вод. В тоже время в этих районах часто бывает недостаточно береговой зоны. На этом основании возникает потреб-

ность приведения в лучшее состояние вод и берегов, плохо приспособленных для рекреационного использования. Типичными объектами мероприятий по улучшению состояния в данном случае являются небольшие и самые мелкие озера и пруды, которые сильно подвержены зарастанию, объем воды, в которых невелик, водообмен часто незначителен, а берега зажаты городской инфраструктурой, порой низменны и малопригодны для строительства или иного использования.

Состояние водоема может быть улучшено двумя путями: путем проведения соответствующих мероприятий в бассейне водоема с целью уменьшения на него нагрузки; путем обработки самого водоема.

Мероприятия по восстановлению могут быть систематизированы следующим образом:

1. Изменение объема водоема: поднятие уровня; спуск уровня; отгораживание отдельных участков плотиной или дамбой.

2. Изменение водного баланса водоема: подведение дополнительных вод для изменения времени добегания и для промывания; отвод паводковых вод; управление направлением течений; регулирование увеличения минимальных расходов.

3. Аэрация или окисление водной массы: нарушение слоистости (стратификация); нагнетание сжатого воздуха; откачивание воды из нижних слоев и смешивание ее с верхними слоями; откачивание воды из верхних слоев; аэрация нижних слоев воды без нарушения слоистости; др. методы аэрации.

4. Отвод определенного слоя воды; отвод воды нижних слоев; отвод воды верхних слоев;

5. Удаление биомассы: удаление водных растений и предотвращение их появления; удаления планктоновых водорослей и предотвращение их появления; лов рыбы для удаления биогенных веществ.

6. Химическое осаждение биогенных веществ в озере.

7. Удаление донных отложений каким-либо способом.

Сущность метода по удалению донных отложений заключается в следующем. Поскольку старение водоема вызывается постепенным наполнением бассейна донными отложениями, омоложение водоема может быть осуществлено путем удаления этих отложений. Таким путем обмен веществ между донными отложениями и водой может быть возвращен к естественным услови-

ям гармонического взаимодействия донных отложений и воды давностью 200-300 лет по выбору глубины контактной поверхности. Верхние слои донных отложений могут быть удалены гидромеханизированным способом. Восстановление состояния водоемов с минимальными трудовыми и денежными затратами, в кратчайшие сроки, можно выполнить только с применением средств гидромеханизации, и в частности, с использованием плавучих землесосных снарядов, как единственно возможного способа ведения дноуглубительных работ.

Удаление донных отложений является самым радикальным и эффективным методом восстановления состояния водоема. Для этого следует прекратить поступление биогенных веществ из всех источников, потому что если содержание органического вещества в водоеме остается высоким, то после удаления донных отложений на дне образуется новый, богатый биогенными веществами слой отложений. Вопрос удаления донных отложений должен решаться в каждом случае отдельно, с учетом характерных особенностей водоема и воссоздания оптимальной экосистемы способной самостоятельно вести биологическую очистку.

Целесообразность применения гидромеханизированных работ наступает при мощности донных отложений 0.5-1.0 м. В случаях, если донные отложения сильно загрязнены, целесообразно очищать от них водоем и при меньшей их мощности.

Гидромеханизированный комплекс должен состоять из следующих технологических узлов. Непосредственно землесосный снаряд, плавучий пульпопровод и установка для обезвоживания пульпы.

Землесосный снаряд для расчистки городских водоемов должен отвечать следующим требованиям.

- каркас - высокопрочная, конструктивная сталь;

- длина корпуса, м 6.0;

- вес, т 5.0;

- максимальная глубина разработки, 4.0;

- мощность дизель-генераторной установки, л.с. 75;

- топливный бак, л 200;

- управление - дистанционное управление с пульта оператора с электронными средствами управления для выбора и регули-

рования скорости перемещения в забое, регулирования скорости вращения насоса, скорости враще-ния рыхлителя;

- система траверса;

- ширина шнекового грунтозаборного устройства, м 2.5;

- усилие резания на шнеке - от 5450 Нм при 100 об/мин;

- заполнение понтонов - вспененным пенопластом;

Конструктивные особенности отдельных узлов земснаряда.

Корпус. Служит системой обеспечения плавучести, изготавливается на базе разделенных перегородками понтонов, заполненных пенопластом с плотностью 0.6 кг и заключенных в каркас из высокопрочной конструктивной стали. Имеет встроенный топливный бак.

Блок двигателя. Промышленный дизель мощность 75 л.с., оснащенный аккумуляторными батареями, систему охлаждения, систему управления с возможностью безопасного отключения и шу-мопоглатительной системы для уменьшения собственного шума. Отсек двигателя должен иметь закрытое днище, которое накапливает протечки двигателя или гидравлические потоки. Система управления двигателем монтируется на панели консоли оператора.

Шнековый рыхлитель. Рыхлитель высокой мощности для обеспечения эффективной разработки сухих остатков на глубинах до 5 м имеет регулируемую скорость вращения и представляет собой горизонтальный шнек, который устраивается в закрытом кожухе, установленном под углом, имеет электронную систему управления скорости.

Кабина оператора. Земснаряд оснащается кабиной оператора с большими окнами и звуковой изоляцией, нагревателем, вентилятором, системой освещения, контрольной панелью для управления всеми узлами земснаряда.

Погружной насос. Шламовый насос с возможностью откачки частиц размером до 150 мм. Должен обеспечивать высокую эффективность, низкую стоимость технического обслуживания, Стенки корпуса должны иметь высокую износоустойчивость для долговременной работы в негативных условиях и при контактах с абразивным материалом. Размещение насоса непосредственно за шнековым рыхлителем.

Т ехнол огическая вода

Накопительный бак с мешалкой

Декантер

Из сгустителя

<о

Шнековый транспортер

0І-2.

Флокулянт

г-

Кл,

Я

?

Сборник Дозирующий Установка

насос приготовления

флокулянта р-ра

Алокулянта

Рис. 1. Схема обработки осадка сточных еод

Осадок

вода

Вода для Растворения

Электроэнергия

Флокулянт

Фугат Обезвоженный шлам

Рис. 2. Блок - схема оборудования контейнерного типа

Вторым участком технологической цепи является береговой участок, состоящий из блоков (блок схема показана на рис. 1) и решающий следующие задачи:

- механическое обезвоживание донных осадков до влажности 70 %;

- обработка водной массы. Рекомендуется комбинированная технология осаждения, коагулирования и адсорбции, с последующей сепарацией твердых частиц посредством флотации.

Береговой комплекс целесообразно располагать на автомобильном прицепе, иметь автономную силовую установку. Обезвоженный шлам автосамосвалами вывозится к месту складирования отходов. Очищаемая от шлама вода поступает в осадительную установку, в которую добавляется полиалюминиумхлорид и воздух. В результате чего осаждающее средство вместе с органическими веществами поднимается на поверхность и удаляется механическим способом к месту складирования отходов.

Очищенная вода после обработки, с содержанием общего фосфора до 4-6 мг/л и обогащенная кислородом возвращается в водоем через рассеивающий донный выпуск, оснащенный специальными форсунками. Ее качество соответствует нормативному для поверхностных вод по содержанию общефизических показателей: концентрации органических веществ и органических загрязняющих веществ биологическими показателями.

Мобильные установки с высокопроизводительными де-кантерами для обработки осадка сточных вод в настоящее время проходят полевые испытания в совместной работе с земснарядами высокой производительности в системе “Мосводоканала”. Схема обработки осадка сточных вод показана на рис. 1.

ООО “НПО Гольфстрим”, совместно с Московским государственным горным университетом приступило к разработке пилотного проекта, предназначенного для очистки городских водоемов.

Вывод

Предлагаемая технология удаления донных отложений способствует восстановлению и оздоровлению городских водоемов и обеспечивает их экологическую реабилитацию.

------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Остроумов С.А. Кондиционирование воды в природе: как оно происходит? Отопление, сантехника, кондиционирование. 8/2004.

2. Погожев П.И., Штин С.М. Инженерные и инженерно-биологические решения при разработке комплекса мероприятий по очистке, оздоровлению и благоустройству городских водоемов. Гидромеханизация 2003. Издательство МГГУ, М.

2003.

3. Westfalia Separator. Продукция фирмы “Фестфалия сепаратор”. Экватэк-

2004, Гостиный двор, М., 1-4 июня 2004.

4. Ялтанец И.М. Проектирование открытых гидромеханизированных и дражных разработок месторождений. Издательство МГГУ, М., 2003.

— Коротко об авторах -------------------------------------

Ялтанец И.М. - Московский государственный горный университет, Штин С.М. - ООО “НПО Гольфстрим”.