Автореферат диссертации (Очистка поверхностных сточных вод с применением фитофильтров), страница 4

НовыеЛядыПермскогокрая»,шифрЭСП86/2016,выполненном ООО«Экостройпроект». Проектом предусматривается отведение и очисткаповерхностных сточных вод от комплекса административных зданийпредприятия. Для площади водосбора 4735 м2 расчетная площадь фитофильтровсоставила 79 м2, было принято 2 фитофильтра размером 6,5х6,5м.Сравнение сметной стоимости строительства сооружений с этапомфитофильтрования и сооружений с традиционной схемой очистки показалэкономический эффект 839 тыс. руб., годовой эксплуатации - 87 тыс. руб./год вценах 2017 г.Для экономического обоснования технического решения по хранениюочищенного поверхностного стока в КНМ произведен расчет сметной стоимостиматериалов и работ для организации хранения очищенных ливневых водразличными способами (рисунок 10).Стоимость, тыс.руб.206000Щебень4000ГравийСтальной резервуар2000Пластмассовый резервуар01050Объем, м3100200Стеклопластиковый резервуарЭкоблокиРисунок 10 – Сравнение стоимости хранения очищенных поверхностных сточных водРасчет показал, что стоимость организации хранения очищенных ливневыхвод в соответствии с предлагаемым решением ниже традиционных на 50,8 –276,8%.

Кроме того, данная конструкция не подвержена разрушению приморозном пучении обводненных грунтов и при замерзании воды в межзерновомпространстве.Заключение1. Поверхностные сточные воды с урбанизированных территорийхарактеризуются периодичностью поступления, значительными колебаниямикачественного состава и количественных характеристик, одновременнымприсутствием взвешенных веществ, нефтепродуктов и тяжелых металлов.2. Анализ существующих технических решений для очистки поверхностныхсточных вод показал, что главным недостатком традиционных сооруженийочистки ПСВ, применяемых в России, является высокая стоимость строительстваи эксплуатации.

Альтернативой традиционным сооружениям выступаютбиоинженерные сооружения, среди которых наиболее универсальными являютсяфитофильтры. До настоящего времени использование фитофильтров в условияхумеренного климата было затруднено вследствие снижения эффективностипроцессов фито- и биоочистки при низких температурах.3. Предложен новый подход к технической реализации процессафитофильтрования для очистки поверхностных сточных вод с урбанизированныхтерриторий в условиях умеренного климата, заключающийся во внесении в составфильтрующейзагрузкиматериалов,обладающихсорбционнымииионообменными свойствами – торфа и цеолита.4.

Установлен состав многокомпонентной фильтрующей загрузки,обеспечивающий заданные гидравлические характеристики и включающей торфа10%, цеолита 20-40%, песка 50-70% по объему.5. Экспериментально определена сорбционная и ионообменная емкостьмногокомпонентной фильтрующей загрузки в динамических условиях: по НП –11,42 мг/г, Cu – 0,093 мг/г, Al – 0,132 мг/г, Pb – 0,201 мг/г, Fe – 0,293 мг/г, Zn –0,171 мг/г. Определены зависимости выходных концентраций нефтепродуктов итяжелых металлов от температуры при фильтровании через многокомпонентную21фильтрующую загрузку заданного состава, позволяющие прогнозироватьэффективность очистки ПСВ в широком интервале температур.6. Наоснованииэкспериментальныхисследованийопределенаэффективность очистки на фитофильтрационном сооружении: от взвешенныхвеществ – 97,2-98,9%, нефтепродуктов – 95,5-98,9%, Cu – 97-99,3%, Al – 8086,4%, Pb – 66-86,4%, Fe – 87,5-97,5%, Zn – 75,2-85,0%.7.

Установлено влияние высших растений: Ириса болотного (Irispseudacorus), Тростника обыкновенного (Phragmites commúnis) и Рогозашироколистного (Týpha latifólia) на процесс фиторегенерации и пропускнуюспособность фильтрующей загрузки. Экспериментально определена скоростьфиторегенерации фильтрующей загрузки от тяжелых металлов и нефтепродуктовИрисом болотным: Cu – 8,33 мг/кг∙мес, Al – 4,39 мг/кг∙мес, Pb – 2,83 мг/кг∙мес, Fe– 7,77 мг/кг∙мес, Zn – 10,93 мг/кг∙мес, НП - 137,27 мг/кг∙мес; Тростникомобыкновенным: Cu – 2,00 мг/кг∙мес, Al – 2,85 мг/кг∙мес, Pb – 0,58 мг/кг∙мес, Fe –7,67 мг/кг∙мес, Zn – 2,97 мг/кг∙мес, НП - 249,3 мг/кг∙мес.

При сниженииконцентрации Zn на 1,80 мг/кг∙мес, снижения Cu, Al, Pb, Fe в фильтрующейзагрузке в колоннах с Рогозом обыкновенным не выявлено. Установлено, чтоэффективность восстановления пропускной способности фильтрующей загрузкирастениями уменьшается в ряду: Ирис болотный > Тростник обыкновенный >Рогоз широколистный. В качестве растений для фитофильтров рекомендованыИрис болотный и Тростник обыкновенный.8. Разработано новое устройство для очистки поверхностных сточных вод сурбанизированных территорий и методика его расчета, позволяющая призаданных характеристиках водосборной территории определить требуемуюплощадь фитофильтра, продолжительность его работы до замены фильтрующейзагрузки, определить объем крупнозернистого насыпного материала для храненияочищенных вод.9.

Разработана и внедрена технологическая схема очистки поверхностныхсточных вод с этапом фитофильтрования в проект «Установка очистки ливневых,талых и производственных сточных вод для доочистки производственных иповерхностных сточных воды на выпуске 10 ПАО "ПРОТОН-ПМ", пос. НовыеЛяды Пермского края», шифр ЭСП 86/2016, разработанный ООО«Экостройпроект». Сравнение сметной стоимости строительства сооружений сэтапом фитофильтрования и сооружений с традиционной схемой очистки дляводосборной территории площадью 0,47 Га показал экономический эффект839 тыс.

руб., годовой эксплуатации - 87 тыс. руб./год в ценах 2017 г.Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы:Перспективой дальнейшей разработки темы является расширение видовогосостава растений умеренного климатического пояса, применяемых для22фитофильтров, в том числе с учетом их декоративных особенностей иселективного извлечения тяжелых металлов; поиск альтернативных цеолитудобавок в состав многокомпонентной фильтрующей загрузки для оптимизациитехнологических и экономических показателей применения фитофильтров.Работа выполнена в рамках НИР «Разработка биоинженерного сооружениядля очистки, хранения и использования поверхностного стока сурбанизированных территорий» по договору №4325 ГУ 1/2014 и №9704ГУ 2/2015 с ФГБУ «Фонд содействия развитию малых форм предприятий внаучно-технической сфере».Список работ, опубликованных автором по теме диссертацииПубликации в изданиях, входящих в Перечень рецензируемых научных изданий, вкоторых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций насоискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук»:1.

Щукин, И.С. Технология очистки и хранения поверхностных сточных вод сурбанизированных территорий на основе фитосооружений/Щукин И.С.// Естественные итехнические науки. – 2014. - № 9-10(77). – С. – 420-422.2. Shchukin I.S. Technology of urban stormwater treatment and its use in a cold climate/И.С.Щукин// Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.

И. Вернадского. – 2015. № 2(56). – С. – 34-40.3. Щукин, И.С. Перспективы применения биоинженерных сооружений для доочисткисточных вод предприятий молочной промышленности/ И.С. Щукин // Естественные итехнические науки, 2015, № 11(89). – С. – 591-593.4. Щукин, И.С. Многокомпонентная фильтрующая загрузка для фитофильтров очисткиповерхностных сточных вод./ И.С. Щукин, О.И. Ручкинова// Вестник Пермского национальногоисследовательского политехнического университета. Прикладная экология.

Урбанистика –2017. – № 1. – С. – 105-115.Публикации в изданиях, индексируемых в международных реферативных базахScopus, Web of Science5. Shchukin, I.S. Phytofilter – environmental friendly solution for purification of surface platefrom urbanized territories / I.S.

Shchukin, O.I. Ruchkinova//IOP Conference Series: Earth andEnvironmental Science. - 2017. - Vol. 72 –012002. DOI: 10.1088/1755-1315/72/1/012002.Публикации в прочих изданиях6. Щукин, И.С. Применение биоинженерных сооружений для очистки ливневых и талыхвод с урбанизированных территорий/ И.С. Щукин, А.Г. Мелехин // Вестник ПНИПУ.Строительство и архитектура.

– 2012. –№1. – С. – 122-132.7. Щукин, И.С. Качественный состав поверхностного стока с территории г. Перми/ И.С.Щукин, А.Г. Мелехин// Вестник ПНИПУ. Урбанистика. – 2012. – № 4. – С. – 110-118.8. Щукин, И.С. Использование фильтров для очистки поверхностных сточных вод/ И.С.Щукин, А.Г. Мелехин// Вода Magazine: Водопользование. Водоснабжение. Водоотведение. –2012. – № 11. – С. – 18-21.9. Щукин, И.С. Анализ существующих биоинженерных сооружений очисткиповерхностного стока и возможности их применения в условиях Западного Урала / И.С. Щукин,А.Г.