Требования к степени очистки поверхностного стока

Поверхностный сток формируется из дождевых, талых и поливомо-ечных вод и отводится по дождевой (ливневой) или общесплавной канализационной сети. Даже при раздельной системе канализации совместно с поверхностным стоком отводятся дренажные воды, а на территории промышленных зон- и производственные стоки, прошедшие локальную очистку.

Состав стока в любой момент времени практически непредсказуем, его характеристики выявляются в результате длительных исследований и накопления представительного ряда наблюдений. Из наиболее характерных примесей в составе поверхностного стока выделим несколько видов.

В дождевых водах присутствуют всевозможные загрязнения, поступающие из атмосферы и накапливающиеся на поверхности.

Дренажный сток включает подземные воды с присущими им компонентами загрязнений: железом, алюминием, марганцем, медью, фенолом.

Талый сток, помимо загрязнений местного происхождения, может содержать примеси, попавшие в атмосферу вдалеке от места осаждения. Разнообразие условий формирования стока затрудняет прогноз качества воды. Сравнивая показатели загрязнения с предельно-допустимыми концентрациями (ПДК) в воде, используемой для хозяйственно-питьевых либо рыбохозяйственных целей, не следует упускать из вида агрегатное состояние отдельных компонентов. Большая часть примесей (иногда до 90% от общей массы) сорбирована поверхностью дисперсных примесей, включающих взвешенные вещества и коллоидные частицы. Поскольку ПДК тяжелых металлов относится к растворимым формам примесей, сопоставление фактической концентрации с ПДК должно производиться после тонкого фильтрования (ультрафильтрации) воды; в противном случае в массу вредных веществ будут включены нерастворенные примеси, на которые не установлены ПДК. Для выяснения всех аспектов данной проблемы необходимы обширные исследования с привлечением методов определения фактической токсичности сточных вод. Не исключено, что многие из токсичных металлов находятся в виде менее токсичных металлорганических комплексов и могут не оказывать суммирующего вредного воздействия.

Характерной чертой формирования поверхностного стока является возможность превышения расчетного расхода, в силу чего какая-то часть дождевой воды не попадает в канализационную сеть и сбрасывается по рельефу местности в ближайшие водоемы. Учитывая стремление органов Госкомэкологии и Санэпиднадзора к минимизации сброса дождевого стока в водоемы, проектные организации в большинстве слу­чаев принимают период однократного превышения расчетного расхода равным одному году. Влияние этого параметра на расчетный расход воды в сети покажем на примере типичного для Санкт-Петербурга бассейна водосбора, включающего 42% водонепроницаемых поверхностей, 38% грунтовых спланированных площадок и 20% газонов (табл. 9.1).

Анализ данных табл. 9.1 показывает, что можно существенно снизить расчетный расход сточных вод, принимая период однократного превышения равным 0,33 года, при незначительном (с 2,1 до 5,1%) повышении сброса неочищенной дождевой воды. Такой прием сущес­твенно уменьшает капитальные затраты на строительство очистных сооружений. В табл. 9.2 приведена ориентировочная стоимость очистной станции, включающей узлы осветления воды, механического и сорбци-онного фильтрования, обезвоживания осадка. Стоимость узлов принята по укрупненным показателям аналогичных по конструкции типовых очистных сооружений.

Выпадение осадков, их поступление в канализационную сеть носят случайный, вероятностный характер, и не всегда можно оценить экстре­мальную ситуацию. Например, в 1993 г. был зарегистрирован довольно редкий по интенсивности дождь с суточным слоем выпавших осадков порядка 56 мм (такой дождь выпадает один раз в пять лет), но чрезвы­чайная ситуация в городе не сложилась, поскольку сопутствующие обстоятельства (длительность междождевого периода, насыщенность почвы водой, время выпадения дождя) не способствовали формиро­ванию интенсивного поверхностного стока.

Значения стоимости приведены в % от общей стоимости очистных сооружений

Вероятность превышения расчетного расхода следует выбирать на основе гидрологического и экономического анализа на отдаленную перспективу. Стоимость сооружений, которые рассчитывают на расходы разных ливней, сопоставляют с соответствующими возможными убытками, приведенными к общей временной основе, например, в виде годовых затрат. Каждому расчетному расходу соответствует вероятность превышения в любой год. Вероятности превышения каждого расхода умножаются на убытки от этих ливней. Они могут включать стоимость ремонта после затопления, нанесенный ущерб и убытки от нарушения транспортного сообщения. Решать вопрос о соотношении между стоимостью проекта и ущербом от сильных ливней должны не проекти­ровщики, а ответственные органы власти и страховые общества. Необхо­димо информировать население (налогоплательщиков) угрожаемых районов о надежности возводимых сооружений, уровнях затопления и условиях страхования.

Информация о дополнительных или предельных затратах полезна, когда проектировщик или подрядчик должны учесть перерасход по страховым выплатам. Например, для принятия решения о строительстве следует знать стоимость сооружений, возможные убытки и какая часть убытков покрывается путем страхования. Обоснование критериев расчета сети и сооружений должно стать важной задачей исследо­вательских и проектно-конструкторских разработок. В ходе исследо­ваний необходимо провести точную оценку экологического ущерба, наносимого сбросами сточных вод через ливнеспуски. Полная ликви­дация сбросов в период выпадения сильных дождей и снеготаяния практически невозможна, поэтому важно определить допустимые пределы их воздействия на городские водотоки. Повышение качества уборки городских территорий и снижение загрязненности атмосферы могут существенно уменьшить уровень вредного воздействия сбросов. Этим инженерным и санитарно-профилактическим мероприятиям должно быть уделено первостепенное внимание.

Из-за недостатка финансирования экологических программ основное внимание должно быть уделено мероприятиям по перехвату основной массы загрязнений, что предопределяет строительство водо­очистных систем большой пропускной способности при относительно неглубокой очистке воды. Между тем наблюдается другая тенденция: повышение требований к очистке воды, вследствие чего строительство упрощенных очистных сооружений фактически остановлено. Переход к поэтапному вводу элементов очистной станции (отстаивание воды, отстаивание с коагуляцией, отстаивание с безреагентным и реагентным фильтрованием, а затем - сорбционной очисткой) позволит охватить большее число выпусков, нежели возведение единичных комплексов по глубокой очистке поверхностного стока. Для примера можно привести случаи, когда в один и тот же водоем сбрасываются глубоко очищенные и совсем не очищенные стоки, в результате чего обесцениваются затраты на очистку воды. Таким образом, третьей важной задачей становится обоснование требований к качеству сбросной очищенной воды в увязке с комплексом мероприятий экологического характера.

В ходе анализа проблемы удаления и очистки воды необходимо обратить внимание на удаление твердых осадков в результате снего­таяния. Запасы собственного тепла сточных вод либо привлеченных источников низкопотенциального тепла могут помочь ликвидировать складирование снега в центральной части города при относительно небольшом радиусе его транспортировки, рационально загрузить очистные станции в зимнее время, уменьшить тепловое загрязнение

водостоков.

Законодательство в области защиты водных объектов должно строиться на компромиссе между желаниями и экономическими возможностями. Проблема охраны поверхностных вод должна решаться поэтапно. На первом этапе объектом стандартизации должны быть непосредственно водные источники, на втором - сточные воды, на третьем - очистные сооружения, на четвертом - приоритетные загря­знители. На пятом следует перейти от централизованных администра­тивно-законодательных мер к системе, при которой многие функции центральных природоохранных ведомств будут переданы местным

властям.

Во многих странах Америки и Европы установлены стандарты как для природных вод различных классов, так и для сточных вод, но нигде нет одинаковых нормативов для природных и сточных вод. В развитых странах нормативы по взвешенным веществам и БПК₅ в очищенных сточных водах соответствуют требованиям биологической очистки

(табл. 9.3).

Определение требуемой степени очистки следует увязывать с техническими и экономическими возможностями, а также с санитарно-гигиеническим эффектом, получаемым в результате инвестиций. Здесь немаловажным фактором является расход электроэнергии. Так, снижение БПК₅ с 300 до 15 мг/л (95 %) требует в 1,5 раза больше электроэнергии, чем снижение БПК₅ с 300 до 40 мг/л (87 %).

Эффективность капиталовложений в строительство сооружений доочистки на порядок ниже, чем в строительство сооружений полной биологической очистки.