bbk 000000

УДК 628.212.2

Ганбаров Э. С., Гулиев Ф. С.

Развитие системы водостока г. Баку

Аннотация

В результате теоретических и экспериментальных исследований предложена технологическая схема безреагентной очистки загрязненного ливневого стока на компактной установке «плот-фильтр», размещаемой в радиальном отстойнике. При необходимости производится последующая доочистка фильтрованием с помощью инертной загрузки. Рекомендуемая технология может быть использована при разработке Генеральной схемы отвода и очистки поверхностного стока с территории г. Баку. Технология обеспечивает глубокую очистку ливневого стока со снижением концентрации загрязнений до нормативных требований. Очищенную воду можно повторно использовать для технологических нужд промышленных предприятий, мойки автомобильного транспорта, полива улиц и зеленых насаждений.

Ключевые слова

очистные сооружения , канализационные сети , ливневые сети , магистральный коллектор , поверхностные сточные воды , водосборный бассейн

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

В Баку основные коллекторы и сооружения канализации построены и введены в эксплуатацию в 1930-х годах. В результате технико-экономического сравнения вариантов общесплавной и раздельной схем водоотведения города была рекомендована и построена раздельная система канализации с двумя самостоятельными сетями. Одна сеть – для отвода хозяйственно-бытовых и загрязненных производственных сточных вод с последующей механической очисткой на очистной станции, расположенной в поселке Зых. Другая – для отвода и сброса без очистки в водоем стока, образующегося из атмосферных осадков, дренажных вод, нормативно-чистых вод промышленных объектов, потерь водонесущих коммуникаций города.

Механической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на Зыхской очистной станции было недостаточно, поэтому было решено вывести комплекс биологических очистных сооружений за пределы городской черты – в поселок Гоусаны. При этом предусматривалось максимальное использование существующих канализационных коммуникаций. Система канализации центральной и юго-западной частей города организована относительно просто. Канализационные и ливневые сети, транспортируя стоки в нижнюю часть города, соединялись с магистральным коллектором, ранее проложенным открытым способом. Канализационные и ливневые сети от верхней части города, имея запас пропускной способности, справлялись со своим назначением, однако магистральный коллектор, проложенный с малыми уклонами и небольшой скоростью течения сточных вод, вскоре не смог принимать их в полном объеме.

Прокладка дублирующего коллектора открытым способом по многим причинам оказалась невозможной. Требовались новые технические решения с использованием прогрессивных методов строительства инженерных сетей, учитывающие местные условия.

В результате рассмотрения многочисленных вариантов было принято решение о строительстве закрытым способом магистрального Приморского коллектора вдоль набережной Бакинской бухты. Приморский тоннельный коллектор является Главным коллектором нижней части города. Его бассейн охватывает западную часть Бакинской бухты, мыс Баилов, прибрежную Шиховскую зону отдыха и застройку в центре города. Протяженность Приморского коллектора составляет 9,6 км, диаметр щита – 2,6 м, пропускная способность – 200 тыс. м³/сут. Коллектор проходит вблизи береговой полосы Каспийского моря, пересекая территорию Бакинского морского порта, приморский бульвар и Рабочий проспект, и транспортирует сточные воды на насосную станцию № 2.

Согласно проекту, разработанному ЦНИИЭП инженерного оборудования, сточные воды города по разгрузочным коллекторам с помощью районных насосных станций направляются к Главной насосной станции, расположенной на территории Зыхской очистной станции. Далее сточные воды по самотечному каналу с тоннельным участком длиной 4 км подаются на биологическую очистку Гоусанинской станции аэрации и отводятся через выпуск в море. Проектная мощность станции составляет 640 тыс. м³/сут, фактическая – примерно 456 тыс. м³/сут.

В 1970-е годы институтом «Гипрокоммундортранс» (Москва) разрабатывалась схема ливневой канализации г. Баку, которая не была завершена.

В 1997–1998 годах фирма «Montgomery Watson» в сотрудничестве с «Азспецпроминвест» разрабатывала мастер-план «Реконструкция систем водоснабжения и канализации Большого Баку», включающий схему ливневой канализации. В последующие годы эта работа была продолжена с немецкой фирмой, однако завершить ее так и не удалось.

В настоящее время на территории города имеются 11 главных бассейнов стока с главными ливневыми коллекторами и ряд второстепенных коллекторов небольшого сечения и малой протяженности. Коллекторы ливневой сети имеют прямоугольные сечения различных типоразмеров, большинство из которых подлежат пересмотру в сторону увеличения. Устьевая часть некоторых коллекторов разрушена.

В течение длительного времени значительный объем недоочищенных хозяйственно-бытовых и загрязненных производственных сточных вод по техническим причинам сбрасывается в Каспийское море через шесть ливневых коллекторов. Данное обстоятельство существенно снижает пропускную способность этих коллекторов, предназначенных для ливневых стоков.

В целом ливневая сеть г. Баку, формировавшаяся на протяжении многих десятков лет, недостаточно развита, имеет определенные недостатки, связанные с отсутствием нормативной базы и эффективных технологических приемов на момент ее проектирования и строительства. Сети работают с большой перегрузкой из-за существенного увеличения площади обслуживаемого водосбора, резкого увеличения площадей водонепроницаемых поверхностей, недостаточности сечений коллекторов, установленных в свое время в соответствии с заниженными расчетными нормами предшествующих лет. Поскольку концевые участки основных коллекторов не в состоянии своевременно пропускать образующиеся на нижних участках поверхностные потоки, их сечения должны быть увеличены, т. е. требуется их полная замена или устройство дублирующих коллекторов. Недостатки в проектировании элементов водоотводящей сети в ряде случаев (в период летних дождей повышенной интенсивности) приводили к затоплению городской территории.

Укоренившаяся практика сброса неочищенных сточных вод в водоем в пределах городской черты оказывает на него отрицательное влияние и ухудшает санитарное состояние прибрежной полосы. Ужесточение требований к санитарному состоянию прибрежной части водоема в пределах города требует очистки поверхностного стока, отводимого ливневыми сетями полной раздельной системы водоотведения. Водовыпуски коллекторов не оборудованы устройствами очистки сбрасываемых ливневых вод. При этой системе проблема очистки поверхностного стока может решаться либо за счет локальных очистных сооружений на сети перед выпусками, либо созданием централизованных очистных сооружений поверхностного стока за пределами города с перехватывающим стоки сборным коллектором.

Однако невозможность выделения земельных площадей для локальных сооружений в черте города в условиях плотной городской застройки и на загруженной территории приморского бульвара практически исключает положительное решение этого вопроса. Возможно лишь ограничиться устройством разделительных камер на выпусках для разделения стока на две части: первая – концентрированные стоки от дождей, включая постоянно стекающие в бухту «в сухую погоду», для направления по сборному коллектору дождевой сети на централизованные очистные сооружения поверхностного стока; вторая – наименее концентрированная часть стока от значительных по слою дождей для сброса в бухту.

В последние годы проводятся мероприятия по реконструкции и благоустройству территории приморского бульвара (планируется существенное его продление), а также по очистке Бакинской бухты от загрязнения. В прежних разработках Генеральной схемы ливневой канализации вопросы очистки поверхностного стока не затрагивались.

При разработке Генеральной схемы отвода поверхностного стока должны учитываться экологические, организационные и другие факторы: дифференцирование водосборных бассейнов по характеру формирования стока и видам загрязнений (разбивка территории города по категориям в зависимости от степени загрязненности водосборного бассейна, интенсивности транспорта и др.); установление количественно-качественных характеристик стока с городской территории в целом и по водным бассейнам; разработка предложений с максимальным использованием альтернативных методов обработки поверхностного стока с устройством систем очистки как в местах максимальной концентрации загрязнений, так и на концевых участках сети; разработка рекомендаций по технологии очистки отводимого стока, размещению сооружений очистки поверхностного стока в условиях крайнего дефицита свободных земельных площадей.

Оценка загрязненности водосборных бассейнов должна производиться по показателям, которым соответствуют наибольшие превышения ПДК: взвешенные вещества, БПК₅, нефтепродукты, железо и т. д. Необходимо предусмотреть мероприятия по поэтапному достижению нормативов по приему в ливневую сеть прошедших соответствующую локальную очистку стоков с промышленных площадок, автомоек и других объектов.

В настоящее время при сильных ливнях в ряде районов города частично реализуется общесплавной принцип канализования. В связи с этим следует выявить потенциальную возможность приема дополнительного стока, пропускной способности канализационной сети при наличии свободной мощности. На основании этого могут быть предусмотрены устройства для перепусков поверхностного стока в городскую канализацию на уровне квартальной сети.

Заслуживают внимания разработанные ОАО «НИИ ВОДГЕО» четыре основные технологические схемы очистки поверхностных сточных вод, которые могут быть рассмотрены в качестве альтернативных методов [1]. Технологии очистки ливневых сточных вод основаны на безреагентном длительном отстаивании в аккумулирующих резервуарах-отстойниках и реагентном контактном осветлительно-сорбционном фильтровании на фильтрах с плавающей загрузкой. Технологии реализованы на крупных станциях производительностью до 33–50 м³/сут и обеспечивают глубокую очистку ливневых вод до нормативных требований.

Наряду с данными методами целесообразно было бы рассмотреть технологию безреагентной очистки поверхностного стока отстаиванием и фильтрованием в доочистном блоке – комбинированном компактном устройстве «плот-фильтр» [2], размещаемом в радиальных отстойниках. Эта установка, совмещающая в едином комплексе процессы тонкослойного осаждения и фильтрования через плавающую загрузку из пенополистирола, отличается достаточной эффективностью очистки и компактностью.

В АзНИИ водных проблем разработана технология очистки высокомутных природных вод на плавучей водоочистной установке «плот-фильтр» производительностью до 1000 м³/сут. Предварительно проводились исследования эффективности этой установки для доочистки биологически очищенных сточных вод [2; 3]. В них совмещались два технологических процесса – удаление путем тонкослойного осаждения не успевших осесть в радиальных отстойниках примесей и частиц взвеси активного ила и задержание мелкодисперсных частиц (фильтрованием через плавающую загрузку). Результаты теоретических и экспериментальных исследований подтвердили эффективность использования подобной установки в качестве устройства доочистки с размещением его непосредственно во вторичном радиальном отстойнике.

Для изучения эффективности доочистки поверхностного ливневого стока были проведены соответствующие исследования в производственных условиях на опытной установке, имеющей диаметр наклонного тонкослойного модуля и фильтровальной колонки 100 мм с высотой фильтрующего слоя 50–80 см, загруженной пенополистиролом с эквивалентным диаметром гранул 1,5–3 мм [3].

В процессе исследований производился порционный отбор проб ливневой воды в районе водосборного бассейна перед очистными сооружениями, а также непосредственно у водосборных решеток дождеприемников, обслуживающих несколько улиц. Содержание загрязняющих веществ определялось по общеизвестной методике, контроль и измерения проводились через каждые 1–2 часа. Продолжительность экспериментов устанавливалась в зависимости от времени, в течение которого осуществлялся устойчивый режим очистки воды. На рис. 1 показан общий вид вторичных радиальных отстойников и экспериментальных стендов на фоне прилегающей к очистным сооружениям территории.

Результаты наиболее характерных экспериментальных данных по доочистке поверхностного стока на опытных установках в обобщенном виде представлены в таблице, а изменение содержания загрязнений в зависимости от продолжительности работы установки приведено на рис. 2.

На территории очистных сооружений поселка Зых с учетом специфических особенностей (частота выпадения осадков, неравномерность формирования его количественных и качественных характеристик, дальность транспортирования дождевого стока) необходимо предусмотреть устройство аккумулирующих резервуаров (для накопления, выравнивания расходов и концентраций загрязнений стока), рассчитанных на прием и предварительное отстаивание наиболее загрязненной части стока.

Оснащение радиальных отстойников станции блоком доочистки «плот-фильтр» дает возможность одновременно использовать его как дополнительный аккумулирующий резервуар и гравитационный отстойник, создавая благоприятные условия для последующей очистки по схеме «тонкослойное отстаивание – безреагентное фильтрование через плавающую загрузку».

Результаты экспериментальных исследований работы установки показали, что эффективность очистки по взвешенным веществам составила 80–94% (исходное содержание 250–520 мг/л), по БПК₅ 14–26% (25–35 мг/л), по нефтепродуктам 52–62% (6–10 мг/л). Это свидетельствует о высокой эффективности предложенной технологии. С таким содержанием загрязнений дождевые сточные воды, очищенные в радиальном отстойнике, оборудованном блоком доочистки «плот-фильтр», могут служить дополнительным водным ресурсом – для орошения лесных массивов и сельскохозяйственных культур, полива улиц и др. При необходимости более глубокой очистки (для технических нужд промышленных предприятий) в схему следует дополнительно включить фильтры, позволяющие снизить концентрацию загрязнений до нормативных требований.

Выводы

1. Существовавшая до настоящего времени концепция развития системы ливневой канализации г. Баку не предусматривала очистку поверхностного стока с учетом экологических требований. Создавшееся положение требует пересмотра ранее разработанной Генеральной схемы отвода поверхностного стока с территории города с целью включения в нее очистных установок.

2. Предлагается технологическая схема безреагентной очистки загрязненного ливневого стока с использованием компактной установки «плот-фильтр», размещаемой в радиальном отстойнике, и, при необходимости, с последующей доочисткой фильтрованием. Рекомендуемая технология может быть использована при разработке Генеральной схемы отвода и очистки поверхностного стока с территории г. Баку, поскольку обеспечивает глубокую очистку ливневого стока до нормативных требований, а также позволяет повторно его использовать для технологических нужд промышленных предприятий, мойки автотранспорта, полива улиц и зеленых насаждений.

Список цитируемой литературы

1. Журба М. Г., Говорова Ж. М. и др. Разработка и внедрение водоочистных комплексов поверхностного стока // Водоснабжение и сан. техника. 2001. № 5.
2. Ганбаров Э. С. Безреагентная технология очистки высокомутных вод, содержащих техногенные примеси. – Баку: Элм, 2009.
3. Гулиев Ф. С., Гулиев Р. Ф. К вопросу отвода и очистки поверхностного стока с городской территории и промышленных площадок: VI Междунар. Бакинский конгресс «Энергетика, экология и экономика». – Баку, 2002.