bbk 000000

УДК 628.25

Галкин C. М., Каньовский А. А.

Новые решения для сбора, очистки и сброса ливневых сточных вод

Аннотация

Описываются технологические схемы сбора, очистки и сброса ливневых сточных вод с использованием блочно-модульных конструкций Q-Bic фирмы Wavin-Labko OY (Финляндия). Системы Q-Bic могут быть применены в качестве накопительных и регулирующих емкостей, а также в комплекте с очистными сооружениями хозяйственно-бытовых сточных вод.

Ключевые слова:

ливневые и хозяйственно-бытовые сточные воды , система очистки , накопительная и регулирующая емкость , блочно-модульная конструкция

Скачать статью в виде журнальной верстки PDF

Финская компания Wavin-Labko OY (ранее Labko) – ведущий в Европе производитель систем для очистки сточных вод. В России фирма приобрела широкую известность как поставщик оборудования для очистки нефтесодержащих промышленных и поверхностных сточных вод, жироотделителей, а также хозяйственно-бытовых стоков. За более чем 15-летний срок работы на российском рынке компания Wavin-Labko OY оснастила своим оборудованием более 3000 предприятий. Продукция компании постоянно совершенствуется в соответствии с техническими требованиями и коммерческими интересами российского рынка. Так, например, корпус очистных модулей стал изготавливаться не из армированного стеклопластика GRP, а из полиэтилена, что привело к значительному снижению стоимости продукции. Появились более эффективные модели сепараторов и фильтров, новые системы контроля и сигнализации.

Наибольшая доля поставок Wavin-Labko OY как в Европу, так и в Россию приходится на системы очистки нефтесодержащих ливневых сточных вод с территорий паркингов, промышленных площадок, АЗС и т. д. Обычно поставке оборудования на объект предшествует долгая совместная работа с проектировщиками и заказчиками по выбору состава оборудования, производительности, способа и места установки, эффективности очистки и др. Как правило, каждый проект имеет свои особенности, поэтому компания Wavin-Labko OY накопила богатый опыт по сбору, очистке и сбросу ливневых сточных вод. Поэтому при разработке систем очистки дождевого стока компания Wavin-Labko OY использует новые технические решения.

При проектировании очистных сооружений ливневых сточных вод одной из главных задач является правильный выбор схемы водосбора, очистки и сброса сточной воды. Правильность выбора обусловлена рациональностью технических решений, удобством эксплуатации, стоимостью строительства и обслуживания. Очистные сооружения Wavin-Labko OY используются как в накопительных, так и в проточных схемах очистки ливневых стоков.

При накопительной схеме очистки вода сначала собирается в накопительный (обычно железобетонный) резервуар, затем в течение длительного времени перекачивается на очистку. Достоинством такой схемы является то, что вследствие длительного периода откачки возможно использование компактных очистных систем достаточно низкой производительности. Недостатки заключаются в следующем:
необходимость строительства бетонных резервуаров, что связано с большими трудностями, особенно в районах с высоким уровнем грунтовых вод, поскольку приводит к увеличению сроков и затрат на строительство очистных сооружений;
необходимость подвода электроэнергии для насосов;
высокая стоимость и сложность строительства, оснащения и дальнейшей эксплуатации бетонных резервуаров.

При проточной схеме дождевая вода поступает на очистные сооружения непосредственно из водосборной сети. Излишняя, не подлежащая очистке вода сбрасывается по отводящему трубопроводу. Главным достоинством этой схемы является отсутствие необходимости в строительстве накопительного резервуара и подвода электроэнергии, что позволяет значительно сократить сроки монтажа очистных сооружений. К недостаткам проточной схемы можно отнести следующее:
необходимость использования очистных систем большей производительности, чем при накопительных схемах;
зачастую при значительной площади водосбора вследствие большой протяженности сети труба, подходящая к очистным модулям, находится слишком глубоко. Это приводит к необходимости глубокого заложения очистных модулей, их удорожанию и неудобству в обслуживании, а также к невозможности сбросить очищенную сточную воду самотеком. В настоящее время эти проблемы решаются с помощью насосных станций. Однако вследствие того, что перекачка требуется для всего дождевого стока (очищенного и избыточного, поступающего по обводящему трубопроводу), это приводит к огромным затратам на строительство и эксплуатацию насосной станции.

Для устранения недостатков, присущих проточным и накопительным схемам очистки, а также для решения проблем сбора, очистки и сброса ливневой воды компания Wavin-Labko OY предлагает использовать сборно-модульные конструкции Q-Bic. Единичный элемент системы Q-Bic представляет собой параллелограмм размером 1200Ч600Ч600 мм с полым основанием и перфорированными водопроницаемыми боковыми поверхностями (рис. 1) из полипропилена. Единичные элементы можно соединять по принципу конструктора Lego, получая при этом высокопрочные конструкции любого объема и размера (рис. 2) в зависимости от реальных условий данного объекта. Основной задачей систем Q-Bic является подземное аккумулирование большого объема сточных вод с дальнейшей их фильтрацией в грунт или подачей на очистку в зависимости от принятой схемы сооружений.

Рассмотрим применение системы Q-Bic для различных схем сбора и очистки ливневых сточных вод.

Проточная схема очистки. Как было отмечено выше, при такой схеме очистные модули могут находиться слишком глубоко. Проблему разгрузки очищенной воды можно решить подпочвенной фильтрацией с использованием системы Q-Bic (рис. 3). Объем емкости Q-Bic соответствует объему сточной воды, подлежащей сбросу на рельеф. Накопительная способность резервуара Q-Bic очень высока за счет объемных полостей, имеющихся внутри элементов, и достигает 95% общего объема всей конструкции. Внутренние перегородки и внешние поверхности водопроницаемы, что позволяет собранной в резервуаре воде постепенно фильтроваться в грунт.

На рис. 4 показана установка системы Q-Bic на объекте. Сначала подготавливается котлован, затем из единичных элементов собирается конструкция. На следующем этапе монтажа внешние поверхности конструкции покрываются геотекстильной тканью, способной пропускать воду и задерживать твердые вещества (песок, камни, грунт). Это сделано, чтобы устранить возможность проникновения внешнего грунта внутрь Q-Bic резервуара и соответственно его засорения. Очевидно, что существенным ограничением в использовании резервуаров Q-Bic является высокий уровень грунтовых вод.

Обычно большие площади водосбора включают участки с различными покрытиями (асфальт, гравий, газоны). Зачастую это участки с высокой водопроницаемостью (низкими значениями коэффициента стока), и они наиболее удалены от очистных сооружений. Объем стока с таких участков очень мал, однако в условиях единой водосборной сети коллектор, подходящий к очистным сооружениям, заглублен, что приводит к трудностям сброса очищенных вод, необходимости использования специального оборудования, усложнению и удорожанию эксплуатации очистных сооружений.

Для решения этих проблем подходят насосные колодцы Labko SP и Labko MP (рис. 5). Колодцы предназначены для установки в них погружных насосов малой производительности, выполнены из полиэтилена и снабжены подводящими безнапорными и отводящими напорными патрубками, платформой для установки насоса, при необходимости сигнализацией предельного уровня жидкости. Стоимость их невысокая, и в комплекте с погружными насосами малой производительности представляют собой элементарную насосную мини-станцию. Если установить такие станции на сетевые трубопроводы в местах, где сбор воды с некоторых поверхностей (газоны, гравийные покрытия) уже произошел, и сетевая труба находится уже достаточно глубоко (рис. 6), а расход собранной воды еще невелик, то глубину заложения сетевых трубопроводов, устанавливаемых после насосных станций, можно значительно сократить (ограничиваясь глубиной промерзания грунта). Вместе с тем уменьшается глубина заложения очистных сооружений и, возможно, решается проблема сброса сточной воды, что дает существенный выигрыш в стоимости очистных сооружений, позволяет упростить их конструкцию, условия монтажа и обслуживание.

Накопительная схема очистки. Для такой схемы очистки в стандартном ее исполнении компания Wavin-Labko OY предлагает использовать систему Q-Bic в качестве накопительного водосборного резервуара (рис. 7). В сравнении со строительством бетонной емкости установка системы Q-Bic имеет неоспоримые преимущества, поскольку сокращается срок и упрощается процесс возведения накопительной емкости. При установке резервуара Q-Bic наиболее трудоемкими являются подготовка котлована и последующая засыпка собранной конструкции. Другие работы не требуют больших трудозатрат и времени. Например, для того чтобы разгрузить блоки Q-Bic, разместить их на объекте, а затем собрать в единую конструкцию требуется участие 2–3 рабочих, при этом скорость сборки достаточно высока – 100–200 м³/сут и более. После того как конструкция емкости Q-Bic собрана, для обеспечения ее герметичности наружные поверхности резервуара покрываются водонепроницаемым материалом и защитным геотекстилем.

Важным моментом в возведении резервуара Q-Bic является его обсыпка песком и засыпка котлована в целом. Слой песка вокруг наружных поверхностей резервуара должен быть тщательно утрамбован, чтобы компенсировать нагрузку от воды, находящейся внутри резервуара, а также нагрузку от грунта, действующего через водонепроницаемую ткань на внешнюю поверхность модулей Q-Bic. Необходимо отметить, что каждый модуль Q-Bic обладает собственными ребрами жесткости и поэтому прочность резервуара, собранного из таких модулей, очень высока и не уступает прочности резервуаров из бетона или армированного стеклопластика GRP, который ранее обычно предлагала компания Wavin-Labko. Резервуары Q-Bic можно устанавливать в местах с высокой вертикальной нагрузкой, например под дорогой, парковкой, где есть движение тяжелого автотранспорта.

Важнейшим аспектом в выборе схемы, конструкции и материала очистных сооружений является стоимость установки в целом. Опыт применения систем Q-Bic в Европе, а также предварительный анализ российского рынка показывают, что стоимость накопительных емкостей Q-Bic не превышает, а зачастую значительно ниже стоимости бетонных емкостей. С учетом приведенных выше преимуществ конструкций Q-Bic выгода в использовании такой технологии очевидна.

Как отмечалось выше, при большой площади водосбора и соответственно при большой протяженности водосборных сетей труба, подходящая к очистным сооружениям, находится глубоко, а донная часть водосборного резервуара – еще глубже, что часто существенно ограничивает выбор месторасположения очистных сооружений, условий монтажа, схемы очистки воды, конструкции очистных модулей и водосборного резервуара. На рис. 8 приведена самотечная схема очистки с использованием накопительного резервуара Q-Bic. В отличие от обычной накопительной схемы очистки резервуар находится выше очистных модулей. Ливневая вода сначала идет в распределительный колодец Bypass, откуда расход воды, не превышающий его расчетное значение, поступает напрямую на очистку. По мере увеличения интенсивности дождя объем ливневого стока превышает расчетное значение, регулирующая задвижка распределительного колодца прикрывает подачу воды на очистку, и избыточный сток поступает в накопительный резервуар Q-Bic, заполняя его по принципу сообщающихся сосудов между резервуаром и подающим трубопроводом. После окончания дождя вода из резервуара Q-Bic постепенно возвращается самотеком в распределительный колодец, а затем поступает на очистку. Достоинствами такой схемы являются отсутствие необходимости использования насосного оборудования, подвода электроэнергии и т. д. Кроме того, накопительный резервуар располагается выше в сравнении с напорными схемами очистки, что снижает затраты на их установку и соответственно уменьшает ограничения на применение конструкций Q-Bic.

Противники самотечной накопительной схемы очистки считают, что при заполнении накопительного резервуара происходит подтопление подающего трубопровода, поперечное сечение трубы полностью заполняется водой. Это может привести к быстрому ее засорению взвешенными веществами вследствие пониженной скорости течения воды. Однако основные загрязнения поступают на очистные сооружения с первой порцией дождя, когда расход стока не превышает его расчетное значение. На рис. 9 показана интенсивность ливневого стока, а также интенсивность загрязнений, поступающих на очистку. Когда интенсивность стока становится значительной, загрязнений практически нет, поэтому опасность засорения коллекторов взвесью отсутствует.

Системы Q-Bic можно использовать также в комплекте с очистными сооружениями БиоМастер, которые предназначены для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод с неканализованных объектов (коттеджные поселки, отдельно стоящие фабрики, заводы, гостиницы и др.). Работа системы основана на механическом, биологическом и химическом методах очистки воды. Аналогично системам очистки ливневых стоков система БиоМастер также выполнена по модульному принципу, все технологическое оборудование размещено внутри стеклопластиковых емкостей, устанавливаемых под землей. Установка герметична – утечки стока в грунт исключены, снабжена системой вентиляции – запахи отсутствуют. Качество очистки стока соответствует нормативам по сбросу воды в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Однако одним из существенных недостатков биологических очистных сооружений является зависимость качества очистки от жизнеспособности бактерий. Во время запуска сооружений или после аварийных ситуаций (сброс в систему токсичных веществ, уничтожающих биоценоз, поломка воздуходувки и др.), когда количество бактерий недостаточно, параметры очищенной воды могут не соответствовать требованиям сброса в водоем рыбохозяйственного назначения. Это особенно важно для поселков, расположенных в водоохранных зонах, где зачастую здания находятся в непосредственной близости к водоему. Для решения этой проблемы предлагается схема, приведенная на рис. 10. Герметичные и надежные очистные сооружения располагаются недалеко от зданий (с учетом санитарно-защитной зоны). Очищенный сток попадает в насосную мини-станцию Labko SP, Labko MP и по трубопроводу подается в безопасно удаленную зону на систему Q-Bic, где очищенный сток фильтруется в грунт.

Важным вопросом является очистка резервуара. В данном случае компания придерживается традиционного способа очистки с использованием илососов. Этим же способом производится выемка осадка из емкостей и сепараторов. Кроме того, компания предлагает использовать небольшую роботизированную машину, которая, двигаясь по дну резервуара, выполняет взмучивание осажденной взвеси.

Таким образом, исходя из реальных условий, возможны различные модификации схем очистки сточных вод с помощью блочно-модульных конструкций Q-Bic, например, в качестве накопительных и регулирующих емкостей, схем с частичной фильтрацией и т. д. Однако главная идея состоит в замене бетонных конструкций пластиковыми системами Q-Bic – прочными, легко и быстро возводимыми, недорогими.

Следует отметить, что эта идея нашла активную поддержку в Европе. Технологии Q-Bic развиваются очень быстро. Реализовано большое количество проектов с использованием различных оригинальных решений. Например, на стадионе в Берлине система Q-Bic установлена под местом парковки автомобилей (рис. 11), а на стадионе во Франкфурте – непосредственно под футбольным полем (рис. 12).

Компания Wavin-Labko OY надеется, что блочно-модульные системы Q-Bic найдут свое применение в России и приглашает к сотрудничеству всех, кого заинтересовала эта продукция.