Диссертация (Очистка поверхностных сточных вод с применением фитофильтров), страница 7

в-ваАзот, фосфорФильтрационные склоны◐◐◐○◐○Фильтрационные каналы◐◐◐○◐○Биоплато●●●●●◐Биопруды●●◐◐◐◐Фитофильтры●●●●●◐Примечание: ● – высокая (~70-100%); ◐ – средняя (~40-70%);- низкая (~10-40%)Выбор подходящего типа биоинженерного сооружения зависит от многихтехнологических, территориальных, климатических факторов и их сочетаний.35Площадь водосборной территории и наличие свободного места подстроительство очистных сооружений оказывает существенное влияние на выборсхемы канализования и типа применяемых сооружений. Особенно остро проблемасвободных площадей стоит на территориях с высокой степенью урбанизации.Большое влияние на выбор сооружения оказывает рельеф территории, грунты вместе строительства сооружений и климатические особенности территории.Однойизпроблембиоинженерныхсооруженийявляетсяихзимнееиспользование.

В таблице 9 приведены основные проблемы, которые могутвозникнуть при эксплуатации биоинженерных сооружений в зимнее время натерриториях умеренного климатического пояса.Таблица 9 - Особенности эксплуатации биоинженерных сооружений в зимнее времяПричинаПроблемазамерзание трубопроводовснижение биологической активностиснижение скорости осаждения частицНизкие температурыобразование ледяного покрова (для емкостных сооружений)снижение количества кислорода в воде подо льдомпучение грунтовснижение скорости инфильтрацииПромерзание грунтазамерзание подземных трубопроводовкороткий период для развития растенийКороткий теплый сезоннеобходимость применения видов растений, устойчивых к низкимтемпературамбольшие расходы в период снеготаянияБольшое количествоснегавысокая загрязненность талого стокаприсутствие в стоке противогололедных реагентовИзвестно, что наличие на поверхности сооружения снежного покровазначительно уменьшает промерзание грунта [104 ]. Вследствие этого, такиесооружения рационально использовать для зимнего складирования снега, если этоне нанесет вреда растениям или другим элементам сооружения.В таблице 10 представлены параметры, определяющие выбор типабиоинженерных сооружений.36Таблица 10 - Параметры, определяющие выбор типа биоинженерных сооруженийСооружениеФильтрационныесклоныФильтрационныеканалыБиоплатоБиопрудыФитофильтрыМенее 2 ГаМенее 2 Га10-20 Га10-20 ГаМенее 2 ГаПлощадь (в % отплощади водосбора)--5-10%0,6-3%1-4%ВысокаястепеньурбанизацииВозможноВозможноНе рекомендуетсяНе рекомендуетсяРекомендуетсяВозможно приуклонах до 20%Возможно приуклонах до 20%При возможностиустройства плоскойплощадки требуемойплощадиРекомендуетсяВозможноУсловия прим-яОбслуживаемаяплощадьГорный рельефУмеренный климат*ВозможноВозможно, с учетомзначительногосниженияэффективности вхолодные периодыВозможноРекомендуетсяРекомендуетсяВозможно приустройстведренажной системыВозможно.

Объемканала удобноиспользовать длязимнего накопленияснегаОграничено, т.к.возможно полноепромерзаниесооружения. Приэтом территориюудобно использоватьдля зимнегонакопления снегаВозможно, приграмотномпроектированииподводящих иотводящих систем воизбежание ихзатопленияВозможно, припринятии мер поувеличениюэффективностиочистки в периодынизких температур*Все сооружения требуют применения видов растений, подходящих для климатических условий региона36Грунты с плохойводопроницаемостью371.5 Выводы по главе 11. Поверхностный сток является сложной многокомпонентной системой, вкоторойприсутствуютингредиентыприродногоиантропогенногопроисхождения в растворенной, коллоидной и грубодисперсной формах.Особенностями поверхностных сточных вод с урбанизированных территорийявляются периодичность поступления, значительные колебания качественногосоставаиколичественныххарактеристик,одновременноеприсутствиевзвешенных веществ, нефтепродуктов, тяжелых металлов.2.

В настоящее время для очистки поверхностного стока применяютсятрадиционныеУстановлено,сооружениячтоглавныммеханическойнедостатком,ифизико-химическойограничивающимихочистки.широкоеприменение, является высокая стоимость строительства и эксплуатации.3. Альтернативой традиционным сооружениям выступают биоинженерныесооружения, среди которых наиболее универсальными являются фитофильтры.До настоящего времени использование фитофильтров в условиях умеренногоклимата было затруднено вследствие снижения эффективности процессов фито- ибиоочистки при низких температурах.4.Требуетсяразработкатехническихрешенийпоприменениюфитофильтров в условиях умеренного климатического пояса.5.

Поверхностный сток после соответствующей очистки может бытьиспользован как для промышленных, так и для хозяйственно-бытовых нужд.Требуетсяразработкатехническихрешений,позволяющихосуществлятьхранение поверхностного стока в условиях умеренного климата, обладающихумереннойстоимостьюфитофильтрования.иконструктивносочетаемыхссооружениями38ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ РЕШЕНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮФИТОФИЛЬТРОВ В УСЛОВИЯХ УМЕРЕННОГО КЛИМАТАПочвенная очистка сточных вод, по всей вероятности, является наиболеедревним, возникшим почти стихийно, способом очистки сточных вод. Активноераспространение методы почвенной очистки начали получать в середине XIXвека.

Сооружения почвенной очистки применялись для очистки бытовых, режепроизводственных, сточных вод. Однако в дальнейшем из-за увеличения объемовсточных вод, снижения количества свободных земельных участков на городских ипригородных территориях и появления методов искусственной биологическойочисткиразвитиесооруженийпочвеннойфильтрацииприостановилось.Причиной этого также были: невозможность работы в зимнее время, высокаявероятность кольматации поверхности и сложность размещения в городскойсреде по санитарно-гигиеническим соображениям.

Однако, применительно кливневым водам данные недостатки не столь существенны.Впервые идея целенаправленного использования естественных механизмовпочвенной очистки для очистки ливневых вод была высказана Диком Бринкером(Dick Brinker) и Лари Кофманом (Larry Coffman) в США в 1990 г.

На основанииинформация из смежных областей: лесного и сельского хозяйства, агрономии,почвоведения и др. – в 1993 г. было разработано первое руководство попроектированию и эксплуатации фитофильтров: Bioretention manual. PrinceGeorge's County, Maryland [105]. В 1997 г.

совместно с Университетом Мэрилендастартовала программа исследований работы фитофильтров.Параллельно с этим началось развитие технологии очистки ПСВ нафитофильтрах в Университете Монаша (Monash University), Мельбурн, Австралияпод руководством Тима Флетчера (Tim Fletcher), Ребеки Браун (Rebekah Brown),Белинды Хатт (Belinda Hatt), Джастина Льюиса (Justin Lewis) и др.Дальнейшее развитие фитофильтров проходит в рамках формированиянового подхода к поверхностному стоку с урбанизированных территорий. В СШАи Канаде данный подход получил название Low Impact Development (LID), в39Великобритании – Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS), в Австралии Watersensitive Urban Design (WSUD). Данный подход подразумевает интеграцию системотведения и очистки ливневых вод в городскую среду с целью уменьшениянегативного влияния на гидрологию и экологию городских территорий иповышения эстетической привлекательности «зеленых» технологий.

Сегоднябиоинженерные сооружения, в т.ч. фитофильтры, относятся к наилучшимдоступным технологиям (best management practice) и рассматриваются в качествеальтернативы традиционным системам отведения и очистки ливневых вод,занимая промежуточное положение между природными и антропогеннымиобъектами.ДляРоссииприменениетехнологиифитофильтрациидляочисткиповерхностного стока является новым направлением развития систем ливневойканализации. Важным аспектом внедрения новых технологий в практику,являетсяотсутствиесуществующимипротиворечиймеждупредлагаемыминормативно-техническимирешениямидокументами.иСогласноФедеральному Закону об охране окружающей среды [106] допускается созданиеприродно-антропогенных объектов – природных объектов, измененных врезультате хозяйственной и иной деятельности, и (или) объектов, созданныхчеловеком,обладающихсвойствамиприродногообъектаиимеющихрекреационное и защитное значение.

К подобным природно-антропогеннымобъектам, в соответствии с [107 ], и с учетом передового зарубежного опыта,могут быть отнесены фитофильтры, которые одновременно могут использоватьсяи для защиты водных объектов от загрязнения, содержащихся в поверхностномстоке, и являться элементом благоустройства территории. Согласно п. 8.6.3.рекомендаций НИИ ВОДГЕО [ 108 ] очистка (или доочистка) поверхностныхсточных вод может осуществляться в естественных условиях на почвенныхфильтрах, в биологических прудах, на биологических плато, гидроботаническихплощадках.ВсправочникеНДТИТС10 ─ 2015«Очисткасточныхводсиспользованием централизованных систем водоотведения поселений, городских40округов» фитотехнологии очистки городских сточных вод, в т.ч.

ПСВ отнесены кперспективным технологиям, при этом отмечается снижение эффективностиработы сооружений в периоды околонулевых температур.Таким образом, концепция технологии фитофильтрации согласуются спринципами,сформулированнымивнормативно-техническихдокументах,действующих на территории РФ. Для оценки возможности применениятехнологии фитофильтрации в условиях Российской Федерации необходимопроанализировать факторы, влияющие на основные технологические параметрыфитофильтров: производительность и эффективность.2.1 Производительность фитофильтровПроизводительность фитофильтра зависит от трех основных параметров:площади фитофильтра; пропускной способности фильтрующей загрузки; объемаПСВ, который может быть накоплен над поверхностью фитофильтра.Производительность фитофильтра пропорциональна его площади.Предусматриваемоеконструкциейфитофильтрапространствонадзагрузкой, заполняемое в период поступления ПСВ, выступает в качестве буфераи позволяет накапливать ливневые воды в период пиковых расходов с цельюпоследующего медленного срабатывания в течение некоторого времени послепрекращения дождя.

Это приводит к снижению требуемой площади фитофильтра,а также снижает величину пиковых расходов на отводящих коллекторах всреднем на 80% [109]. Однако при определении объема зоны накопления стоитучитывать, что длительный застой воды в ней может негативно сказаться нарастениях, а также привести к появлению неприятных запахов и размножениюнасекомых, что недопустимо в городской среде. В связи с этим не рекомендуется,чтобы вода находилось в зоне накопления более суток.