CC BY
43
ГРНТИ 67.25.03
Хамзина Шолпан Шапиевна
к.п.н., профессор ИнЕУ, Инженерно-технический факультет, Инновационный Евразийский университет, г. Павлодар, 140000, Республика Казахстан, e-mail: khamzina_64@mail.ru Хлущевская Оксана Анатольевна
к.б.н., доцент, Инженерно-технический факультет, Инновационный Евразийский университет, г. Павлодар, 140000, Республика Казахстан, e-mail: oksana.xlushhevskaya@mail.ru Сулейменов Олжас
магистрант, Инженерно-технический факультет, Инновационный Евразийский университет, г. Павлодар, 140000, Республика Казахстан, e-mail: olgas_kaz@mail.ru
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЛИВНЕВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ В ГОРОДЕ ПАВЛОДАР
В статье рассматривается проблема затопления отдельных участков города Павлодар поверхностными сточными водами. Проведен анализ состояния существующих дренажных сетей отвода сточных вод. Приведен наиболее оптимальный вариант установки систем ливневой канализации и очистки стоков от загрязнителей.
Ключевые слова: поверхностные сточные воды, ливневая канализация, полураздельная система канализаций.
ВВЕДЕНИЕ
Поверхностный сток является источником существенного загрязнения компонентов окружающей среды различными поллютантами. Данные сточные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков, полива и мойки территории. Городские стоки несут большую опасность для окружающей среды, поскольку формируются в пределах автотранспортных дорог, строительных площадок и промышленных зон. Разнообразные вредные примеси, сконцентрированные на этих участках, посредством сточных вод попадают в близлежащие водные источники, а также в почвенную среду. В соответствии с природоохранным законодательством Республики Казахстан подобное загрязнение стихийного характера недопустимо, и должно быть взято под контроль. В Экологическом кодексе РК прописано, что концентрации загрязняющих веществ в сточных водах не должны превышать установленных нормативов [1]. Решением проблемы неконтролируемого сброса загрязненных поверхностных стоков в окружающую среду является строительство системы ливневой канализации. Однако, как показывает практика во многих городах дренажные системы отвода стоков либо отсутствуют, либо не функционируют
должным образом. К одним из таких городов можно отнести североказахстанский город Павлодар.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Павлодар расположен на северо-востоке Казахстана у реки Иртыш. Климат резко континентальный. Для города характерна долгая суровая зима с устойчивым снежным покровом, а также жаркое лето с относительно небольшими осадками. Среднегодовое количество осадков колеблется от 250 до 300 мм, или 250 000 -300 000 м3/км2 при общей площади города в 352,3 км2 [2].
На настоящий год в Павлодаре имеются:
- сети закрытой ливневой канализации протяженностью 15,75 км;
- открытые арычные сети протяженностью 1,28 км;
- четыре насосные станции ливневых и дренажных вод [3].
Существующая система ливневой канализации является устаревшей и
находится в изношенном состоянии. Требуется капитальный ремонт данных сетей, поскольку они работают неэффективно, вследствие чего приходится часто прибегать к вызову спецмашин для откачки поверхностных стоков. Кроме того, сети ливневой канализации размещены только на нескольких центральных улицах, а на остальных подобные дренажные системы для водоотвода полностью отсутствуют. При обильных осадках улицы, дворы и дороги затапливает. Особенно затоплению поверхностными сочными водами подвержены районы, которые находятся в низине, а таких участков в городе более восьмидесяти. На рисунке 1 приведены участки, где наиболее остро стоит проблема затопления поверхностными стоками [4].
Рисунок 1 - Районы города Павлодар подверженные частым затоплениям
По данным КГП «Горкомхоз» частые затопления после атмосферных осадков происходят на улицах Камзина, Астана, Гагарина, Ломова, Семипалатинская,
1 Мая, Академика Сатпаева и др. После сильных осадков коммунальные бригады вынуждены откачивать воду на улицах с помощью ассенизаторских машин. Например, на перекрестках улиц Академика Сатпаева и Ломова есть дождеприемники, но они не справляются, поэтому КГП «Горкомхоз» привлекают сразу две спецмашины, чтобы улица не ушла под воду. Если на улицах с водой еще можно справиться, то борьба с потоком в низинах крайне затруднительно. Стоит отметить район «Второй Павлодар», который давно подтопляется атмосферными водами. В результате частным домам, занимающим большую часть района, наносится огромный материальный ущерб.
Скопление сточных вод на городской территории приводит к разрушению дорожного покрытия, вымыванию грунта и загрязнению реки Иртыш. Стоки с некоторых улиц без каких-либо очистных мероприятий попадают в реку, тем самым внося в нее взвешенные вещества, нефтепродукты, тяжелые металлы и другие поллютанты. Приближенные значения удельных выносов различных примесей с дождевым стоком с городской территории отражены в таблице 1, которая предложена специалистами Научно-исследовательского и конструкторско-технологического института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии [5].
Таблица 1 - Удельные выносы загрязняющих компонентов с дождевым стоком
Загрязненные компоненты Удельный вынос, кг/(га*год)
Взвешенные вещества 2500
Органические вещества по показателям:
ХПК 1000
бпк20 140
Нефтепродукты 40
Биогенные элементы:
соединения азота 6
соединения фосфора 1,5
Минеральные соли 400
Таблица приводит лишь примерные значения количества загрязняющих компонентов. В реальности данные числа могут варьировать в широких границах. Уровень загрязненности поверхностных сточных вод зависит от множества факторов, таких как:
- интенсивность движения транспортных средств;
- концентрация загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы;
- предприятия, оказывающие вредное воздействие на окружающую среду;
- строительные площадки и др.
Однако независимо от уровня загрязненности стоков, неочищенные стоки несут угрозу для окружающей среды, в частности для водной среды [6]. Перечисленные
обстоятельства указывают на актуальность строительства ливневой канализации в Павлодаре.
Разработка проекта системы ливневой канализации требуется осуществлять с учетом ряда факторов:
- количество и интенсивность атмосферных осадков;
- объем образующихся поверхностных стоков;
- продолжительность прохождение стоков по поверхности и трубам до расчетного сечения;
- площадь стока;
- рельеф местности и др.
Оптимальным вариантом установки ливневой канализация является такой вариант, при котором обеспечивается соблюдение санитарно-гигиенических требований и активно используется естественный уклон местности. Для городов численностью до 350 тыс. (в Павлодаре 335 тыс.) экономически целесообразной и надежной в санитарно-гигиеническом отношении считается полураздельная система канализации. Система подобного рода подразумевает очистку поверхностного стока совместно с городскими и промышленными сточными водами на очистных сооружениях [5].
Полураздельная система канализации включает в себя как бытовые, так и ливневые сети отвода (рисунок 2). В местах их пересечения установлены водосборные камеры, которые производят деление стоков на наиболее и менее загрязненные воды. Первые загрязненные стоки направляются в бытовую сеть, а вторые малоконцентрированные по загрязнителям сточные воды сбрасываются в водоем [7].
Система водоотведения состоят из следующих основных элементов: наружной уличной сети, коллекторов, насосных станций, напорных водоводов, очистных сооружений и выпусков очищенных сточных вод в водоемы.
Канализационные сети следует прокладывать соответственно уклона местности, чтобы обеспечить самотечный отвод стоков.
Однако в зависимости от особенностей местности и характера загрязненности стоков возможно и установка раздельной ливневой канализации на отдельных территориях.
При проектировании систем ливневой канализации необходимо провести комплексное исследование территории города в целях выявления часто затапливаемых участков. Исследования следует реализовывать с помощью космических технологий, которые из космоса определяют все «нижние точки» города Павлодар, наиболее уязвимые в период ливней и таяния снежного покрова.
а - схема системы; б - водосборная камера; 1 - бытовая сеть; 2 - дождевая сеть; 3 - водосборная камера; 4 - ливнеотводы; 5 - насосная станция; 6 - напорные водоводы; 7 - очистные сооружения; 8 - выпуск. Рисунок 2 - Полураздельная система канализации
Немало важным моментом в процессе разработки дренажных сетей отвода атмосферных вод является выбор очистных технологий. Наилучшим способом очистки поверхностных стоков от загрязнителей является комбинированное применение различных методов удаления и обезвреживания поллютантов. В качестве примера стоит привести компактное очистное сооружение, состоящее из разнообразных блоков, которые обеспечивают удаление взвешенных веществ и нефтепродуктов из сточных вод. Установка предусматривает прохождение загрязненного стока по определенному ряду очистных блоков. Первый блок - песколовки, выделяющие взвешенные вещества. Второй блок - установки по отстаиванию, снабженные тонкослойными модулями, удаляющими нефтепродукты и взвешенные вещества, крупность которых не позволила песколовкам их уловить. Третий - коалесцирующий блок, в котором производится сбор свободных нефтепродуктов. Четвертый - сорбционный блок, где происходит фильтрация через наполнитель высокой сорбционной емкости [8, 9].
Степень очистки сточных вод подобной установки от взвешенных веществ и нефтепродуктов составляет 98-99 % [8]. Очищенные сточные воды можно использовать для полива зеленых насаждений, тушения пожаров и в прочей деятельности, которая не предъявляет повышенных требований к качеству воду.
ВЫВОДЫ
В работе отражены лишь основные аспекты проблемы отвода поверхностных сточных вод с городских улиц. Проблема, связанная с износом существующих дренажных сетей и отсутствием ливневой канализации в затопляемых районах, требует дальнейшего глубокого и всестороннего исследования. Однако, несмотря
на данное обстоятельство даже анализ, проведенный в рамках этой статьи дает все основания утверждать, что разработка и реализация проекта системы ливневой канализации в Павлодаре окажет положительный эффект на экологическое состояние окружающей среды и социально-экономическое развитие города.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Экологический кодекс РК от 9 января 2007 года № 212;
2 Ежегодный бюллетень мониторинга состояния и изменения климата Казахстана: 2018 год, РГП «Казгидромет» Астана 2019;
3 Постановление Правительства РК «О генеральном плане города Павлодар Павлодарской области» от 12 июня 2018 года № 337;
4 Интервью с главным инженером КГП «Горкомхоз», [Электронный ресурс]. - https://pavon.kz;
5 Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты от 28 декабря 2005 года, ГНЦ РФ ФГУП НИИ ВОДГЕО;
6 Елубай, М. А., Сулейменов, М. А., Толегенов, Д. Т., Толегенова, Д. Ж., Нурмаханбетова, Д. Е. Исследование содержания солей тяжёлых металлов в почве павлодарской области // Наука и техника Казахстана. - 2019. - № 2. - C. 102-113.
7 Карасев, Б. В. Основы гидравлики, сельскохозяйственного водоснабжения и канализации. - Минск : Вышэйш. шк., 1983. - 288 с.
8 Эпоян, С. М., Лукашенко, С. В., Гетманец, Н. И. Технология очистки нефтесодержащих поверхностно-ливневых сточных вод. MOTROL. - Commission of motorization and energetics in agriculture. - Lublin - Rzeszow, - 2014. - Vol. 16. -No. 6. - Р. 61-68.
9 Kossanova, I. M., Akhmediyanov, A. U., Kirgizbayeva, K. Zh., Dzhaksymbetova, M. A. Water treatment from heavy metals by means of magnetic device // Наука и техника Казахстана. - 2018. - № 4. - C. 61-69.
Материал поступил в редакцию 02.03.20.
Хамзина Шолпан Шапиевна
п^.к., профессор, Инженерльтехникальщ факультет^ Инновацияльщ Еуразия университет^ Павлодар к., 140000, Казахстан Республикасы, e-mail: khamzina_64@mail.ru Хлущевская Оксана Анатольевна б^.к., доцент, Инженерльтехникалык факультет^ Инновациялык Еуразия университет^ Павлодар к., 140000, Казахстан Республикасы, e-mail: oksana.xlushhevskaya@mail.ru
Сулейменов Олжас
магистрант, Инженерльтехникальщ факультет^ Инновацияльщ Еуразия университет^ Павлодар к., 140000, Казахстан Республикасы, e-mail: olgas_kaz@mail.ru Материал баспаFа 02.03.20 тYстi.
Павлодар каласында несерл1 кэр1з жYЙеdн жет1лд1ру
Мацалада Павлодар цаласыныц жекелеген учаскелерш жерасты агътды суларымен су басу мэселеЫ царастырылган. Агынды суларды агызу ушт цолданыстагы дренаждыц желшердщ куйт талдау. Нвсерлi агынды суларды жэне ластаушы заттардан агынды суларды тазартудыц ец оцтайлы нусцасы келтiрiлген.
Кiлттi свздер: жер Yстi агынды сулар, дауыл кэрiзi, жартылай бвлек кэр1з жуйе&.
Khamzina Sholpan Shapievna
Candidate of Pedagogical Sciences, Professor,
Engineering and Technology Faculty,
Innovative University of Eurasia,
Pavlodar, 140000, Republic of Kazakhstan,
e-mail: khamzina_64@mail.ru
Khluchshevskaya Oksana Anatolyevna
Candidate of Biological Sciences, Associate Professor,
Engineering and Technology Faculty,
Innovative University of Eurasia,
Pavlodar, 140000, Republic of Kazakhstan,
e-mail: oksana.xlushhevskaya@mail.ru
Suleimenov Olgas
undergraduate student, Engineering and Technology Faculty,
Innovative University of Eurasia,
Pavlodar, 140000, Republic of Kazakhstan,
e-mail: olgas_kaz@mail.ru
Material received on 02.03.20.
Improvement of the discharge system of the Pavlodar city
The article considers the problem of flooding of certain sections of the Pavlodar city with surface wastewater. The analysis of the status of existing drainage networks for wastewater disposal. There is given the most optimal installation option for storm sewage systems and sewage treatment from pollutants.
Keywords: surface wastewater, storm sewer, semi-separate sewer system.
