Утилизация снега

Недостатки:

• Больше диаметры труб, и, как следствие, увеличение капитальных вложений на строительство сети
• Высокая стоимость насосных станций и очистных сооружений
• Сброс в водоемы во время ливней смеси бытовых, дождевых и производственных стоков

Основные условия  применимости:

• при расходах в водном потоке не менее 5 м3/с
• при малом количестве районных насосных станций
• при высокой плотности населения
• при дождях малой интенсивности

Полная раздельная система

Достоинства:

• Меньшие капитальные вложения по сравнению с общесплавной системой
• Меньшая стоимость насосных станций и очистных сооружений по сравнению с общесплавной системой
• Невозможность поступления производственно-бытовых стоков в водоем

Недостатки:

• Большая протяженность сети
• Повышенные эксплуатационные затраты
• Сброс всех дождевых стоков в водоем

Основные условия  применимости:

• при допустимости сброса всех дождевых стоков в водоем
• при большом количестве районных насосных станций
• при дождях высокой интенсивности

Полураздельная  система

Достоинства:

• Отсутствие сброса производственно-бытовых и сильно загрязненных дождевых сточных вод в водоем
• Очистка наиболее загрязненной части дождевого стока

Недостатки:

• Самая высокая стоимость строительства

Основные условия  применимости:

• при малых или непроточных водоемах
• для районов акваторий, использующихся для отдыха населения
• при повышенных требованиях к защите водоемов

 

1.4 Использование водоотводящих сетей для удаления снега

 

В последние годы особую актуальность приобрела проблема уборки и удаления снега с городских  улиц и проездов. Из-за значительной загрязненности снега, выпадающего  на городских территориях, сброс  его в городские водоемы запрещен по экологическим требованиям. Вывоз снега за пределы города на специально подготовленные полигоны экологически неприемлем.

Размещение «сухих»  снегосплавок возможно на свободных  или резервных городских территориях. «Сухая» снегосвалка располагается  на железобетонном водонепроницаемом основании.

В этой связи экономически наиболее приемлемым вариантом решения  этой проблемы является использование  транспортирующей способности самотечных канализационных коллекторов, которое  возможно по следующим направлениям: зимнее депонирование снега на «сухих» снегос-валках; сброс снега в снегосплавные камеры с последующим отводом талой воды в канализационную сеть.

При весеннем таянии накопленного за зимний период снега, талая вода по сборному каналу отводится на очистные сооружения. После локальной очистки талые воды сбрасываются в городскую канализацию и поступают на городские очистные сооружения.

Для размещения снегосплавных  камер на канализационных сетях  требуется значительно меньшая  свободная городская территория; одно из возможных конструктивных решений  таких камер загрузка снега съемная  решетка.

С экологической точки  зрения данная схема удаления снега наиболее предпочтительна (вариант полураздельной системы водоотведения), однако ее реализация обусловлена наличием достаточного количества свободных городских территорий для размещения «сухих» снегосвалок.

Наиболее приемлемым решением проблемы удаления снега, вывозимого с убираемых городских территорий, является сочетание «сухих» снегосвалок и снегосплавных камер, размещаемых с учетом наличия свободных территорий, а также диаметров и трасс городских канализационных коллекторов, способных обеспечивать растаивание снега и отвод талой воды.

Разработанная конструкция  снегосплавной камеры предусматривает  растапливание сточной водой  сбрасываемого снега в течение  всего зимнего периода уборки и вывоза снега. Выделяющиеся из снега  мусор и песок предусматривается улавливать в специальных отделениях. Отвод талой воды осуществляется через городскую канализационную сеть на очистные сооружения.

Таким образом, удаление снега с территории населенных мест и промышленных предприятий осуществляется или с помощью вывоза его автотранспортом или же ликвидацией снега передвижными или стационарными снеготаялками. Альтернативным методом является сбрасывание собранного снега в водоотводящую сеть.

Разрешается сплав чистого  снега по дождевым сетям при наличии  в них условно-чистых производственных стоков. По общесплавной и бытовой сетям сплав снега допустим в том случае, если он не оказывает существенного влияния на ход биологической очистки. Воды от стационарных снеготаялок допускается сбрасывать в любую водоотводящую сеть, но только после пропуска через песколовки.

Имеются ряд правил, которые  необходимо соблюдать при сплаве снега, например, лучше всего снег сплавлять по трубам диаметром более 300 мм.

Снег сбрасывается в  сеть через специальные снеговые шахты, а при их отсутствии – через смотровые колодцы. Наибольшее количество снега, сбрасываемого в сеть, вычисляется по формуле:

 

, (2.1),

 

где Q – расход сточных  вод,

ρ - плотность стоков,

tн и tк – соответственно  начальная температура и минимально  возможная температура сточных вод,

tсн – температура  снега,

ссн и св – теплоемкость снега и воды,

Kсн – скрытая теплота  плавления снега. 

При механической очистке  допускается снижение температуры  сточных вод до 3-4^оС, при биологической – не менее 6^оС.

 

2. Развитие систем утилизации снега в г. Москве

2.1 Технологии переработки убираемого снега

 

ГУП «МосводоканалНИИпроект» была поручена разработка Генеральной схемы удаления снега в г. Москве. Ее целью было создание рациональных технологий утилизации снега и оптимизации размещения на территории города снегоприемных пунктов. Эти пункты должны были осуществлять прием расчетного количества снежных масс, убираемых с городских территорий, для обеспечения нормального функционирования городских коммуникаций и улучшения экологического состояния водных объектов.

Технологии переработки убираемого снега определяются, прежде всего, способом таяния снега – естественным, в период оттепелей и весной, или принудительным – за счет использования энергии различных теплоносителей:

• теплых вод городской канализации;
• сбросных вод ТЭЦ;
• различных видов топлива.

Вторым определяющим моментом при разработке технологий утилизации снега являются условия сброса талых вод, которые диктуются экологическими и техническими требованиями к приему сбросных вод в системы водоотведения или в водные объекты. Соблюдение этих требований возможно при условии очистки талых вод от загрязнений, превышающих нормативы сброса.

Использование отходящих теплых вод для таяния снега рассматривалось еще в  начале прошлого века. В Москве, при  бане по Библиотечной улице, инженером  А.В.Домашневым была построена и  успешно работала в течение нескольких десятков лет снеготаялка размером 7,5х1,45 м и глубиной 1,9 м. В 1928-1929гг. в Москве было построено восемь подобных снеготаялок, а в 1931-1932гг. - две снеготаялки в Ленинграде при Щербаковских и Белозерских банях. Затем в течение 1931-1933гг. в Ленинграде были построены и успешно эксплуатировались 22 снеготаялки при банях. Заметим, что для работы этих снеготаялок использовался только сток бань или прачечных, не смешанный с фекальным стоком.

Возможность использования городской хозяйственно-фекальной канализации для утилизации снега рассматривалась с момента появления канализационных коллекторов, способных транспортировать и расплавлять снег. В 50-х годах прошлого века были разработаны рекомендации по использованию канализации для удаления снега. Основной упор в этих работах делался на возможность сброса снега в смотровые колодцы, поскольку уборка улиц осуществлялась в основном ручным способом, а погрузка и транспортировка снега считались очень дорогостоящими мероприятиями и применялись только в особых случаях. Тем не менее, уже тогда были предложены проекты устройства стационарных снеготаялок на теплых сточных водах, способных перерабатывать большие массы снега с защитой от имеющихся в снеге загрязнений.

2.2 Проблемы очистки талых вод от загрязнений

 

Проблема  очистки талых вод от загрязнений  возникла одновременно с первыми  попытками использования канализации  для уборки снега. Канализационная  сеть сильно засорялась, и по окончании  зимнего сезона приходилось тратить  немалые средства на ее очистку. Кроме того, появились случаи образования «снеговых пробок» на коллекторах при неправильной организации снегосплава. Это привело к запрету спуска в городскую хозяйственно-фекальную сеть воды от таяния снега, собственно снега и скола льда («Правила технической эксплуатации водопровода и канализации», выпуск IV, 1950г.).

В 1957-1958 годах в Москве довольно широкое  распространение получил сплав  снега в ливневую канализацию. Тогда  было построено более 30 снегоприемных  камер на коллекторах подземных рек (Неглинки, Пресни и др.). Опыт их эксплуатации показал неудачное размещение камер и, главное, необходимость устройства очистных сооружений на выпусках коллекторов в водоток.

В середине 80-х годов прошлого века институт Мосинжпроект разработал проект снегосплавного пункта на самотечном канализационном коллекторе. Параллельно  основному коллектору прокладывалась байпасная линия с устройством  на ней камеры, размером в плане 12х3м и глубиной ниже нижней отметки коллектора. Камера перекрывалась стальными решетками, через которые снег продавливался с помощью бульдозера. В летний период байпасная линия отключалась от коллектора затворами и осуществлялась очистка от загрязнений, собиравшихся в камере. По этому проекту было построено 6 снегосплавных пунктов, которые эксплуатировались до 2001 г.

Ухудшение качества привозимого снега привело к тому, что объем для накопления загрязнений, предусмотренный авторами проекта, оказался недостаточным. Емкость быстро наполнялась, и загрязнения переносились дальше в основной коллектор. Естественно, такое положение не устраивало службы эксплуатации московской канализации.

2.3 Тепловые ресурсы для таяния снега

 

Проведенная в рамках разработки Генеральной схемы оценка тепловых ресурсов, пригодных для таяния снега показала, что наибольшим резервом тепловой мощности обладает сеть хозяйственно-фекальной канализации. Широкое использование канализации для таяния снега, собираемого с дорог, вполне оправдано и может быть ограничено лишь местными конкретными особенностями, затрудняющими реализацию этого решения.

Значительными резервами тепловой мощности обладают также сбросные воды ТЭЦ. По данным Мосэнерго в 2000 году в Москве имелось 15 крупных объектов, сбрасывающих теплые воды в системы водоотведения (водосток, реки Москву, Кровянку, Чуру). Общий объем «бросовой» теплой воды составил 518 млн. м³/год, т.е. 16,4 м³/с, из них в водосточную сеть сбрасывалось всего 61 млн.м³/год (1,9 м³/с), в водотоки – 457 млн. м³/год (14,3 м³/с). Температура сбрасываемых вод колеблется от 7,7 ⁰С до 30,5⁰С.

К сожалению, на пути использования сбросных вод ТЭЦ для таяния снега возникают серьезные проблемы, связанные с очисткой талых вод до уровня, позволяющего сбросить их в водные объекты города. Смесь растаявшего снега и сбросных вод ТЭЦ имеет значительные расходы и может быть очищена от относительно крупных взвесей и мусора в отстойнике при снегосплавном пункте. Для очистки же таких расходов от тонких взвесей и нефтепродуктов приходится строить дополнительные технологические сооружения, занимающие большую площадь.

С давних пор рассматривалась возможность использования топлива для непосредственного плавления собираемого с дорог снега. Были разработаны и опробованы конструкции снеготаялок на дровах, угле, дизельном топливе и электричестве. Подавляющее большинство этих конструкций предназначалось для использования во дворах, поэтому снег в них загружался вручную, производительность была минимальной, а экологические аспекты их эксплуатации и вовсе не учитывались.