Материал: Литвенкова И.А. Экология городской среды Урбоэкология

Поверхностный сток с городской территории и территории промышленных предприятий.

В урбанизированных зонах с развитым агропромышленным сектором с поверхностным стоком в водные объек­ты поступает более 80% загрязняющих веществ.

Поверхностный сток включает в себя дождевые, снеговые и поливомоечные сточные воды. Он бывает организованным и неорганизованным. Орга­низованный поверхностный сток собирается с водосборной территории посредством специальных лотков и каналов и поступает в сети канализации или прямо в водный объект через выпуски ливневых вод. Неорганизованный поверхностный сток стекает в водный объект по рельефу местности.

Основными источниками загрязнения поверхностного стока на городских территориях являются: мусор с поверхности покрытий; продукты разрушения дорожных покрытий; продукты эрозии грунтовых поверхностей; выбросы веществ в атмосферу промышленными предприятиями, авто­транспортом, отопительными системами; проливы нефтепродуктов на поверхности покрытий; потери сыпучих и жидких продуктов, сырья, полуфабрикатов; площадки для сбора бытового мусора.

Наиболее высокий уровень загрязнения поверхностного стока наблюдается на территориях крупных торговых центров, автомагистралях с ин­тенсивным движением транспорта, территориях промышленных и авто­транспортных предприятий, неупорядоченных строительных площадках.

Формирование поверхностного стока происходит под воздействием комплекса природных (атмосферные осадки, испарение, фильтрация, задержание влаги растениями) и антропогенных (использование водосборной тер­ритории, применение искусственных покрытий, технология мойки искус­ственных покрытий) факторов. Специфические особенности поверхностного стока, связанные с эпизодичностью его поступления, резкими изменения­ми расхода и уровня загрязнения, изменчивостью состава загрязняющих веществ, значительно затрудняют контроль и регламентацию поступления его в городские системы водоотведения или в водные объекты.

Контроль состава поверхностного стока осуществляют путем анализа проб, которые отбирают из дождевой или промышленно-дождёвой сети. Оценку выноса веществ с поверхностным стоком производят на основе ориентировочных данных о составе и количестве поверхностного стока. Обобщенные данные о содержании взвешенных веществ в поверхностном стока городских территорий, в зависимости от характера застройки, приведены в таблице 10.

Состав поверхностного стока с территории промышленных предприятий определяется характером основных технологических процессов, эф­фективностью работы систем пыле- и газоулавливания, организацией скла­дирования и транспортирования сырья и отходов производства, санитар­ным состоянием территории. В зависимости от состава накапливающихся на территории промплощадок и смываемых поверхностным стоком веществ промышленные предприя­тия делят на две группы. К первой группе относят предприятия, поверхно­стный сток с территории которых не содержит

Таблица 10

Среднее содержание взвешенных веществ в поверхностном стоке с территории города в зависимости от характеристики водосборного бассейна

2. воды с неорганическими примесями, не обладающими токсичным действием. К этой группе сточных вод можно отнести стоки рудообогатительных фабрик, цементных заводов, домостроительных комбинатов. Примеси здесь находятся во взвешенном состоянии и не представляют собой опасности;

3. воды, содержащие органические вещества со специфическими токсическими свойствами. Эту группу сточных вод поставляют предприятия химической, нефтехимической промышленности, предприятия органического синтеза, нефтеперерабатывающие предприятия и др. В составе стоков присутствуют ПАВ, фе­нолы, ацетон, формальдегид, неорганические кислоты, жиры, нефтепродукты хлориды и т.д.

4. воды, содержащие нетоксичные органические примеси, попадание которых в водоемы ведет к снижению концентрации растворенного кислорода, возра­станию окисляемости, БПК.

Производственные сточные воды, содержащие специфические загрязняющие вещества, количество которых превышает допус­тимые нормы, определенные правилами приема сточных вод на общегородские очистные сооружения, проходят предварительную очистку на локальных очист­ных сооружениях. Информация о количестве и со­ставе сточных вод представляется каждым предприятием в формах госу­дарственной статистической отчетности.

Хозяйственно-бытовые в отличие от промышленных сточных вод, имеют сравнительно ста­бильный состав. Для них характерны преобладание органических загряз­няющих веществ над минеральными (примерное соотношение органи­ческих и минеральных веществ в неочищенных сточных водах составляет 5:1) и устойчивый температурный режим на уровне 15—20 °С круглогодично. Минеральные вещества присутствуют в сточных водах: в нерастворенном виде – 5%, в виде суспензии – 5%, коллоидах – 2%, и в растворенном виде – 30% от суммы загрязняющих веществ. Органические вещества бытовых сточных вод можно разделить на две группы: безазотистые и азотсодержащие. Органические загрязнители присутствуют в сточных водах: в растворенном виде – 20%, в виде суспензии – 5%, в виде коллоида – 8%, в виде нерастворенных веществ – 15%. Бытовые сточные воды характеризуются низкой прозрачностью, способностью загнивать, высоким БПК, высоким бактериальным загрязнением, нейтральной или слабощелочной реакцией.

Дождевые сточные воды так же как и промышленные, характеризуются большим разнообразием примесей.

При наличии городских очистных сооружений информация о количестве и составе городских сточных вод представляется в формах государственной статистической отчетности очистных сооружений. При отсутствии очистных сооружений для хозяйст­венно-бытовых сточных вод города или населенного пункта количество загрязняющих веществ в них определяется по удельным нормам на од­ного жителя.

специфических веществ с токсичными свойствами и близок по своему составу к дождевому стоку с районов жилой застройки. К этой группе относят предприятия энергети­ческой отрасли, черной металлургии (кроме коксохимических производств), машиностроения, металлообрабатывающие и нефтеперерабатывающие за­воды, приборостроительные заводы, предприятия легкой, пищевой, электротехнической отраслей промышленности. Остальные предприятия отно­сятся ко второй группе и характеризуются наличием в поверхностном сто­ке со своей территории большого количества органических примесей, специфических токсических веществ, таких как тяжелые ме­таллы, фенолы, фтор, мышьяк, роданиды, аммиак и другие. Наличие спе­цифических веществ определяется технологией производства.

4. Системы водоотведения и очистки сточных вод.

Система водоотведения (канализационная система) включает следующие основные элементы: внутренние водоотводящие систе­мы в жилых зданиях или производственных помещениях; внутриквартальные или внутриплощадочные водоотводящие сети; внешние (внеплощадочные) водоотводящие сети; регулирующие резервуары; насосные станции и напор­ные трубопроводы; очистные сооружения; выпуски очищенных сточных вод в водные объекты; аварийные выпуски сточных вод в водные объекты. Водо­отводящие системы подразделяются на общесплавные, раздельные и комбини­рованные. В свою очередь раздельные системы подразделяются на полные раз­дельные, неполные раздельные и полураздельные.

Общесплавная система водоотведения имеет одну водоотводящую сеть, предназначенную для отвода сбросных вод всех категорий: хозяйственно-бытовых, производственных и дождевых. По длине главного коллектора общесплавной системы могут устраиваться ливневыпуски для непосредственного сброса в реку части стока, пропускаемого по системе водоотведения. Это делается с целью уменьшения размеров и количества коллекторов в концевой части системы и соответствующего ее удешевления.

Ливневыпуски устраиваются таким образом, чтобы исключить возможность переполнения главного коллектора во время сильного дождя. Конст­рукция и размещение ливневыпусков обеспечивают включение их в работу, т.е. сброс вод в реку, не ранее, чем через 30 минут после начала интенсивного ливня. За это время наиболее загрязненная часть поверхностного стока с городской территории по общесплавному коллектору поступает на городские очистные сооружения, а менее загрязненная часть при наполнении главного коллектора начнет поступать непосредственно в реку. Понятно, что выпуск неочищенных сточных вод в реку связан с ее возможным загрязнением. По­этому размеры выходных отверстий ливневыпусков и соответственно расход сбрасываемых через них неочищенных вод определяются исходя из ассимилирующей способности водотока. Применение общесплавной системы водоотведения целесообразно при наличии в городе полноводной реки.

Полная раздельная система водоотведения имеет два или больше коллекторов, предназначенных для отдельного отвода сточных вод определенной категории. Хозяйственно-бытовые сточные воды отводят на общегородские очистные сооружения, где производят их очистку до кондиций, удовлетворяющих условиям сброса в водные объекты. Очистку производственных сточных вод осуществляют на специальных очистных сооружениях данного промышленного объекта или группы таких объектов. После очистки производственные точные воды могут быть использованы для технического водоснабжения, сданы на общегородские очистные сооружения для доочистки или сброшены в водный объект. Талые и дождевые воды по коллектору ливневой канализации подаются на очистку и в дальнейшем используются для техническо­го водоснабжения или сбрасываются в водные объекты.

Неполная раздельная система водоотведения предусматривает отвод хо­зяйственно-бытовых и производственных сточных вод по единому коллекто­ру. Отвод дождевых вод производится отдельно по коллекторам, лоткам или канавам. Как правило, неполная раздельная система используется для не­больших объектов водоотведения и является первоначальным этапом созда­ния полной раздельной системы.

Полураздельная система водоотведения предусматривает отвод смеси хозяй­ственно-бытовых и производственных сточных вод по одному общему коллек­тору, а дождевых вод — по другому. Дождевые и производственно-бытовые кол­лекторы по трассе водоотведения пересекаются. В месте пересечения устанавливаются разделительные камеры, с помощью которых дождевой сток полностью или частично из дождевого коллектора попадает в главный. При сравнительно малых расходах дождевых вод они полностью поступают в глав­ный коллектор. При больших расходах дождевых вод в главный коллектор по­ступает лишь часть дождевого стока, протекающего по нижней (донной) части дождевого коллектора. Это наиболее загрязненная часть дождевого стока, отво­димого с прилегающей территории в начальный период дождя, когда происхо­дит смыв основной массы загрязняющих веществ. Поступающая в последую­щий период менее загрязненная часть дождевого стока через распределитель­ную камеру отводится в водный объект без очистки. В смеси с дождевыми водами частично сбрасываются и сточные воды.

Комбинированная система водоотведения представляет собой совокупность общесплавной системы с полной раздельной. Такая система формируется по мере развития и реконструкции канализационной сети города. В старой час­ти города может функционировать общесплавная система водоотведения, а в районах новостроек создается полная раздельная система.

Общегородские очистные сооружения. Вода, поступающая в городскую систему водоотведения, обычно представ­ляет собой смесь хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. По системе водоотведения эти воды подаются на общегородские очистные соору­жения. Если позволяет производительность этих сооружений, сюда же посту­пают частично или полностью дождевые и талые воды. Полный комплекс об­щегородских очистных сооружений включает блоки:

• механической очистки;

• биологи­ческой очистки;

• доочистки;

• обеззараживания,

• обработки осадка.

Механическая очистка обеспечивает удаление из сточных вод крупных включений, взвешенных и плавающих примесей. В состав блока механичес­кой очистки входят решетки, иногда с дробилками, песколовки, преаэраторы и первичные отстойники.

Решетки предназначены для улавливания крупных включений, которые при необходимости измельчаются в дробилках. На решетках достигается практически полное извлечение из очищаемых сточных вод крупных включений. Извлеченные крупные включения вывозятся на полигон бытовых отходов.

В песколовках, представляющих собой емкости определенных размеров, благодаря резкому уменьшению скорости течения очищаемой жидкости про­исходит осаждение взвешенных веществ. В песколовках удаляется из сточной воды примерно 40—60% мелких механических примесей. Из песколовок оса­док подается на песковые площадки. После высыхания он может быть ис­пользован для планировочных работ.

В преаэраторах происходит первичное насыщение сточных вод кислоро­дом путем подачи сжатого воздуха, что существенно улучшает процесс био­логической очистки. В сточных водах, поступающих из систем водоотведе­ния, растворенный кислород практически отсутствует. Смешение очищае­мых вод с пузырьками воздуха способствует отделению нефтепродуктов и других плавающих примесей, которое происходит в первичных отстойниках, называемых также нефтеловушками. Степень удаления плавающих примесей составляет 60—80%. Всплывшие нефтепродукты специальными скребками со­бираются в бочки и направляются на регенерацию или на сжигание.

Из первичных отстойников очищаемые сточные воды поступают в блок биологической очистки, где происходит деструкция органических соединений, поддающихся биохимическому окислению. Из сооружений биологической очистки наибольшее распространение получили аэротенки. Они представля­ют собой железобетонные, реже кирпичные или металлические удлиненные емкости, где происходит контакт очищаемых сточных вод с активным илом при одновременном насыщении их кислородом воздуха. Активный ил пред­ставляет собой специально культивируемое сообщество микроорганизмов, пищей для которых служат органические вещества, содержащиеся в сточных водах. Нормальное содержание активного ила в очищаемых сточных водах составляет 2 г/л (по сухому веществу). Для интенсификации процесса деструкции органических соединений в аэротенки постоянно нагнетается сжатый воздух. Аэротенки в блоке биологической очистки располагаются таким образом, чтобы очищаемая сточная вода, проходя через них последовательно один за другим, находилась в контакте с активным илом в течение 18—20 часов. Температура воды в аэротенках должна быть не ниже +5° С и не выше 40° С. Степень деструкции в аэротенках органических веществ, поддающихся биохимичес­кому окислению, составляет около 90%.

Очищенные в аэротенках сточные воды поступают во вторичные отстойники, где происходит оседание активного ила, который попал сюда из аэротенков вместе с водой. Микроорганизмы активного ила при оседании адсор­бируют своей чешуйчатой поверхностью мельчайшие взвеси, оставшиеся в очищаемых сточных водах после прохождения песколовок и первичных от­стойников, а также ионы тяжелых металлов. Степень извлечения металлов за счет адсорбции микроорганизмами колеблется от 10 до 60%.