Технолого-экономические аспекты очистки ливневых вод

Высокий уровень загрязнения гидросферы влияет не только на здоровье человека, но и его потомство, состояние растений и животных, объектов инфраструктуры, урожайность сельскохозяйственных культур. Как По свидетельству экспертов ООН, отчёты которых публикуются ежегодно в преддверии Всемирного дня воды (22 марта), количество людей, заболевающих и умирающих по причине употребления загрязнённой воды, соизмеримо с количеством жертв различных видов насилия. По оценкам независимых экспертов, от заболеваний, вызванных употреблением чрезмерно загрязнённой воды, ежегодно погибает около 1,8 миллиона детей до пятилетнего возраста. Более того, с ростом индустриализации и урбанизации степень загрязнения гидросферы стабильно повышается [2].

Одной из важных проблем является достоверное прогнозирование и расчёт размера вреда, наносимого объектам окружающей среды при эксплуатации любых технических сооружений. Поэтому, перед началом строительства проектными организациями разрабатывается ряд документов для расчёта наносимого вреда в период строительства и эксплуатации. В нашем случае рассмотрим более подробно актуальность и возможность очистки ливневых вод на железнодорожных мостах.

Несложно понять, что данные сооружения находятся в непосредственной близости и контакте с водными объектами различного назначения. Доказано, что загрязнённые ливневые воды оказывают негативное воздействие на различные сферы жизни человека. Сточные воды, идущие с железнодорожных мостов, требуют дополнительной отчистки перед сбросом в водные объекты, для защиты окружающей среды от техногенных воздействий человека. Однако, многие технологии очистки являются дорогостоящими и требуют адекватных рациональных решений в данном направлении.

Рассмотрим конкретную ситуацию на участке железной дороги с мостом через реку Пыть-Ях (Ханты-Мансийский АО). Объекты железнодорожного транспорта (локомотивы), проезжающие по мосту через реку Пыть-Ях, относятся ко II категории и оказывают умеренное негативное воздействие на окружающую среду (в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 31.12.2020 N2398 (ред. от 07.10.2021) "Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий") [1]. На мосту для сбора воды предусмотрены лотки для сбора ливневых (талых и дождевых) вод. Сбор указанных вод необходим для последующей их очистки от взвешенных веществ, нефтепродуктов и дальнейшего сброса в водные объекты. На входе в указанные водосборники в сточных водах концентрация взвешенных веществ и нефтепродуктов составляет 400мг/л и 20мг/л соответственно. Без предварительной очистки такая вода наносит экологический ущерб, поскольку концентрация, разрешённая к сбросу в водоём, составляет 3 мг/л для взвешенных веществ и 0,03 мг/л для нефтепродуктов.

На данном мосту используются четыре фильтр-патрона с комбинированной загрузкой (ФПК), каждый из которых состоит из цеолита, лавсана и угля МАУ-2А, D580 x H1200, установленные в железобетонный колодец. Производительность такого фильтра составляет 2-4 м3/час или 1,2 л/с. Механическую очистку обеспечивает цеолит и лавсан, в них задерживаются взвешенные вещества, а адсорбционную очистку от нефтепродуктов обеспечивает уголь.

На данном участке не предусмотрен подъезд для работников и нет возможности ежегодно производить замену фильтр-патронов и ежемесячно очищать крышки фильтр-патронов от крупного мусора. В связи с этим необходимо вместо фильтр-патронов поставить фильтрующий выпуск, который заменять необходимо будет раз в 25 лет.

На сегодняшний день есть множество видов фильтр-патронов, различающихся не только по степени очистки, но и по производительности. На качество очистки влияет высота фильтр-патрона, а его диаметр - на производительность. Однако, существует технологический недостаток, который ограничивает область применения данного очистного сооружения. Это регулярная чистка крышки патрона от мусора (ежемесячно) и замена самого фильтр-патрона (не реже 1 раза в год). Поэтому необходимо найти альтернативный способ очистки ливневых вод, в котором главными критериями будет дешевизна и долгосрочность очистки без частой замены составляющих самой системы очистки.

Вместо ФПК можно спроектировать фильтрующие выпуски, которые будут экономически выгоднее, поскольку замену сорбционного и механического фильтров можно производить намного реже в сравнении с технологией ФПК. Более подробнее остановимся на данном тезисе.

В каждом ФПК содержится по 0,15 м3 активированного угля, следовательно, на четыре ФПК затрачивается 0,6 м3 активированного угля, цена которого в среднем составляет 80 тысяч рублей за 1 м3. Альтернативная замена активированного угля опокой (не уступающей ему в фильтрующей способности при очистке от нефтепродуктов) в фильтрующем выпуске экономически целесообразнее, поскольку её стоимость за 1 м3 существенно ниже (от 900 рублей).

Цеолит можно так же, как и в ФПК использовать для очистки ливневых вод от взвешенных веществ. Этот материал относительно не дорогой в сравнении с синтепоном, и может быть использован для механической очистки. Более того, цеолит лучше очищает сточные воды, а его средняя цена за 25 кг составляет 1700 рублей.

В заключение отметим, во-первых, несмотря на все положительные стороны применения рассмотренных очистных сооружений, ежегодная замена комплектующих экономически затратна, что требует дополнительной разработки и проектирования. Во-вторых, при проектировании очистных сооружений необходимо предусматривать выполнение экологических требований к их строительству и эксплуатации. В-третьих, за эксплуатируемыми очистными сооружениями необходимо осуществлять постоянный надзор, проводить своевременные регламентные работы, осуществлять лабораторный контроль концентрации веществ в очищенных стоках и не допускать превышения установленных нормативов, согласно выданному разрешению на сброс загрязняющих веществ в водную среду.