Статьи

Разработка генеральной схемы отвода поверхностного стока с территории г. Кемерово

Журнал «Водоочистка, Водоподготовка. Водоснабжение»
№7 (43), июль 2011 г.

Экономическая эффективность и перспектива развития любого города зависят от ряда факторов. В числе первых принято выделять наличие развитой инфраструктуры в тесной связи с состоянием городской экосистемы. В данной статье рассмотрен пример комплексного подхода к разработке схемы дождевой канализации в условиях современного города с численностью населения более полумиллиона человек. Речь пойдет о сложной и исключительно важной инженерной схеме, которая имеет большое значение как для инфраструктуры города, так и для экологии области в целом.

Город Кемерово. Административный центр области, один из крупнейших быстро развивающихся промышленных и культурных центров Западной Сибири. Кемерово – место средоточия предприятий химической, горнодобывающей, энергетической промышленности и машиностроения. Город расположен в северной части Кузнецкой котловины по обоим берегам реки Томи.

Котловина в долине реки, занятая городом и его окрестностями, напоминает почти круговое обрамление в форме подковообразного амфитеатра с открытым выходом на северо-запад. Абсолютные отметки поверхности земли колеблются от 108 м в пойме Томи до 250 м на водоразделах. Левобережная пойма в районе города имеет ширину 2-3 км и затапливается при уровне воды в реке 3% обеспеченности.

Река Томь относится к рыбохозяйственным водоемам I категории водопользования. Протекая по территориям республики Хакасия, Красноярского края, Кемеровской и Томской областей, Томь испытывает антропогенные нагрузки от истока, где осуществляют сброс сточных вод горнодобывающие и золотодобывающие предприятия.

Концентрация загрязнений в р. Томи:

• нефтепродукты - 0,026 мг/л;
• БПК20 - 2,14 мг/л;
• аммиак - 0,67 мг/л;
• нитраты - 0,75 мг/л;
• железо - 0,55 мг/л.

В воде также присутствуют тяжелые металлы: свинец, цинк, медь. Наряду с вышеуказанными загрязнениями присутствует ряд специфических загрязнений, вызванных поступлением в реку поверхностного стока с территории промышленных предприятий.

Существующая сеть дождевой канализации города Кемерово сформировалась по мере застройки новых многоэтажных жилых районов, преимущественно в левобережной части города. Что касается дождевого и талого стока, то он сбрасывается в притоки Томи по существующим выпускам без предварительной очистки. Количество выпусков в водные объекты насчитывает на сегодня порядка 40 мест.

Водным законодательством Российской федерации запрещается сбрасывать в водные объекты неочищенные до установленных нормативов дождевые, талые и поливомоечные воды, организованно отводимые с селитебных территорий и площадок предприятий.

С целью предотвращения загрязнения водных объектов поверхностным стоком от сосредоточенных выпусков, Сибирский институт ОАО «Сибгипрокоммунводоканал» разработал проектную документацию «Схема ливневой канализации г. Кемерово с учетом перспективной застройки до 2025 г.». Схема выполнена в соответствии с генпланом Кемерово и является частью проекта ОАО «СГКВК» Схемы водоснабжения, водоотведения и ливневой канализации г.Кемерово до 2025 г.

Разработка схемы

Программа строительства дождевой канализации разработана на 2 очереди:

• первая очередь – до 2015 г.;
• вторая очередь – до 2025 г.

При проектировании схемы дождевой канализации учитывались местоположение существующей и проектируемой застроек, рельеф местности, наличие площадок под размещение очистных сооружений поверхностного стока, наличие существующих сетей дождевой канализации.

Территория города была разделена на девять бассейнов канализования с учетом рельефа местности. С каждого бассейна канализования поверхностный сток отводится по самотечным коллекторам на площадки очистных сооружений, откуда очищенные стоки сбрасываются в водные объекты. Стоки с некоторых районов канализования поступают на очистные сооружения через канализационные станции подкачки. Все проектируемые очистные сооружения в количестве восьми комплексов размещаются на площадках, расположенных в устьевых частях подводящих коллекторов на берегах водотоков.

Учитывая ограниченность площадей, проектируемые сооружения размещены максимально компактно. Расходы дождевых вод в коллекторах, отводящих сточные воды с селитебных территорий и площадок предприятий, определялись методом предельных интенсивностей. Принята полная раздельная система водоотведения.

Расчет дождевой системы водоотведения произведен в самотечном режиме при полном расчетном наполнении трубопроводов. На участках при пересечении ручьев, оврагов и притоков р.Томи предусмотрено строительство дюкеров в напорно-самотечном режиме. Самотечные и напорные трубопроводы запроектированы из полиэтиленовых труб диаметром от 500 до 1600 мм. Участки диаметром 1800÷2000 мм выполнены из стеклопластиковых труб. Существующие сети дождевой канализации при необходимости заменяются аналогичными, но большего диаметра. Сбор поверхностного стока предусмотрен с использованием дождеприемников. Общая протяженность проектируемых коллекторов по Правому берегу Томи - 56 км, по Левому берегу - 68,5 км.

Основная особенность работы очистных сооружений дождевой канализации заключается в периодическом и неравномерном поступлении вод на очистку. Для эффективного использования капвложений строительство очистных сооружений запроектировано по этапам. На первом этапе планируется построить сооружения механической очистки и аккумулирующие резервуары для регулирования стока перед очистными сооружениями.

В проекте разработаны рекомендации по сокращению количества выносимых примесей в дождевом и талом стоке. Насосные станции подкачки дождевого стока были предусмотрены после принятого решения повысить геодезическую отметку размещения площадок очистных сооружений на незатапливаемую высоту, которая принята выше уровня воды в реке Томь 3% обеспеченности.

При проектировании очистных сооружений были использованы разработки ФГУП «НИИ ВОДГЕО», ООО НПФ «Экопроект» г.Екатеринбург, ЗАО «Акваинжиниринг» г.Новокузнецк.

Максимальная степень очистки рыбохозяйственных водоемов до ПДК может быть достигнута только при многоступенчатой очистке. Исходя из этого, достижение эффективности очистных сооружений предусмотрено поэтапно:

• сбор и отведение дождевых вод с ликвидацией многочисленных хаотичных выпусков в пониженные места (ручьи и водотоки в черте города):
• механическая очистка на решетках и аккумулирующих емкостях-отстойниках;
• физико-химическая очистка в отстойниках-фокуляторах;
• глубокая двухступенная очистка на фильтрах;
• дезинфекция сточных вод;
• выпуск в водотоки.

Очистные сооружения были проработаны в 2-х вариантах:

I вариант – с использованием в качестве регулирующего резервуара-отстойника круглой заглубленной емкости, разработанной ООО НПФ «Экопроект» г.Екатеринбург. Перед регулирующим резервуаром устанавливаются решетки и песколовки.

Резервуары оборудованы скребками фирмы Finnchain, насосом для удаления осадка, насосом для подачи отстоянного стока на последующую глубокую очистку, предусмотренную на отстойниках-флокуляторах с применением флокулянта «Праестол» дозой 0,2 мг/л. Последующая двухступенная очистка осуществляется в фильтрах с нетканым полотном, загруженным в пластмассовые кассеты: фильтры 2-ой ступени с загрузкой из активированного угля. Все нестандартное оборудование (отстойники-флокуляторы, отстойники-сгустители осадка и др.) разработано ООО НПФ «Экопроект».

В зависимости от производительности очистные сооружения имеют от 1 до 6 регулирующих емкостей-отстойников. Подача стоков на механическую очистку предусмотрена напорная, отметка дна регулирующего резервуара выше уровня 3% обеспеченности р.Томи, сооружения располагаются на насыпи.

При самотечном поступлении стоков на очистку, регулирующая емкость будет располагаться на глубине 10 м от существующей земли, в обводненных гравийно-галечниковых и скальных грунтах.

Учитывая тяжелые условия строительства и эксплуатации, от варианта самотечного поступления поверхностного стока на механическую очистку институт «Сибгипрокоммунводоканал» отказался.

II вариант – с использованием в качестве аккумулирующего резервуара-отстойника прямоугольной заглубленной емкости по типу трехкоридорных аэротенков в плане.

Схема механической очистки перед аккумулирующими резервуарами-отстойниками аналогична механической очистке, описанной в I варианте. Резервуары-отстойники оборудованы скребковыми механизмами фирмы Finnchain, насосами для перекачки отстойного дождевого стока на доочистку, гидроэлеваторами для удаления осадка из отстойной части. Удаление осветленного дождевого стока осуществляется насосами из нижней части отстойника. Схема глубокой очистки аналогична описанной в I варианте. В зависимости от производительности очистных сооружений подобраны различные размеры отстойников и определено их количество.

Технико-экономическое сравнение вариантов очистных сооружений показало целесообразность строительства очистных сооружений по II варианту, капитальные эксплуатационные и приведенные затраты по нему ниже, чем по I варианту.

Технология

В аккумулирующих емкостях, отстойниках и песколовках образуется осадок (частицы песка и глины с абсорбированными органическими загрязнениями, нефтепродуктами, соединениями тяжелых металлов и другими загрязнениями). Это экологически опасный вид отходов.

В технологических схемах очистки поверхностного стока предусмотрены технические решения по организации удаления осадков и всплывающих веществ. Для удаления песка из песколовок предусмотрена система гидросмыва. Песок из приямка гидроэлеватором подается на установку обезвоживания для отделения песка от стоков, а также для последующего обезвоживания песка.

Количество песка, задерживаемого в песколовках, составляет в среднем 15% массы взвешенных веществ, содержащихся в поверхностных сточных водах, зольность – 80-90%, влажность – 60-70%, содержание нефтепродуктов – до 3% в расчете на сухое вещество.

Удаление песка осуществляется шнеком, при этом производится статическое обезвоживание. Очищенная от песка вода возвращается в песколовку. Осадок, накопленный в аккумулирующих емкостях, собирается в приямок скребковой системой финской компании Finnchain и далее удаляется на обезвоживание после каждого дождя.

Для сгущения осадков ливневых сточных вод до влажности ~96% применяется отстойник-флокулятор. После сгущения осадок поступает на ленточные фильтр-прессы, где происходит его обезвоживание до влажности 70-75% с применением флокулянта. «Праестол». Предусмотрены установки приготовления и разбавления флокулянта «Polidos 412-2000», среднее значение дозы флокулянтов составляет 0,2-0,4% по сухому веществу осадка.

Для удаления плавающих веществ и нефтепродуктов предусмотрено маслосборное устройство, производителем которого является НПФ «Экопроект» г. Екатеринбург.

Образовавшийся в процессе очистки ливневого стока осадок, после его обеззараживания и переработки, можно использовать в качестве вторичного сырьевого продукта в производстве строительных материалов, при планировочных работах или в качестве рекультиванта.

Реализация генеральной схемы отвода поверхностного стока с территории города Кемерово повысит уровень благоустройства городской территории и значительно улучшит экологическую обстановку в бассейне реки Томи.

Литература

1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2009 году».
2. «Водный кодекс Российской Федерации» от 03.06.2006 г. № 74-ФЗ.
3. Федеральный закон об охране окружающей среды от 22.08.2004 г. № 122-ФЗ.
4. «Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определение условий выпуска его в водные объекты» ФГУП «НИИ ВОДГЕО», Москва, 2006 г.

Сибирский институт
ОАО «Сибгипрокоммунводоканал»
г.Новосибирск