...
Самый ранний трубопровод для отвода дождевой воды, собранный из металлических труб, был обнаружен в Египте, в дворцовой части пирамиды короля Сахуре в Абусире. Примерное время его создания – 2500 г. до н. э.
На даче или в поселках, где отсутствуют магистральные инженерные коммуникации, зонами для устройства ливневой канализации могут служить близлежащие водоемы, канавы или специально устроенные дренажные колодцы в качестве точечного дренажа. В местности с таким уровнем коммунального развития не менее важную роль играет линейный дренаж. Он состоит из лотков, которые уложены на осушаемой территории вровень с поверхностью в тех местах, где существует вероятность скопления дождевой или талой воды. С помощью таких лотков ливневая канализация затем подключается к коллектору или иному месту водосброса. Кстати, совсем не обязательно отводить атмосферные сточные воды под землей.
В том или ином сочетании схема ливневой канализации включает в себя:
– систему водоотвода с кровли сооружений, которая состоит из водосточных желобов, воронок и труб;
– колодцы и дождеприемники точечного водосбора;
– подземные трубы, ведущие от дождеприемников и отводящие все стоки ливневой канализации через коллекторы в систему лотков линейного водоотвода.
В полноценную схему ливневой канализации дополнительно входят такие элементы, как:
– песколовки-уловители, собирающие мусор;
– заглушки, препятствующие обратному току воды;
– сифоны, препятствующие выходу из канализации неприятного запаха.
Задачи ливневых очистных сооружений
Ливневые стоки нужно очищать для того, чтобы вместе с атмосферными водами в водоемы не попали вредоносные вещества, которые могут погубить обитателей этих водоемов и превратить воду в среду, непригодную для существования живых организмов. Кому-то может показаться, что вода, проливающаяся на землю из атмосферы, не в состоянии нанести значительный ущерб природной среде, а потому очистка ливневых стоков не столь важна для экологии. Можно осознать, насколько важна качественная очистка ливневых стоков для сохранения чистоты водоемов, если представить себе, что с каждого гектара поверхности городской территории, загрязненной автомобилями, автозаправочными станциями, промышленными объектами и котельными, иногда ливневый сток достигает скорости 150 л/с. И вся эта загрязненная вода поступает в естественные водоемы, которые служат источниками питьевой воды. Ливневые стоки сильнее всего загрязнены во время весеннего таяния снегов и в период дождей. Дело в том, что гидрофобные молекулы нефтепродуктов, попадая в воду, распределяются на поверхности воды в мономолекулярный слой. Они покрывают поверхность водоема тонкой пленкой, которая препятствует естественному воздухообмену и лишает воду кислорода. В итоге, граммы нефтепродуктов покрывают сотни квадратных метров поверхности воды и создают массу проблем всем организмам, населяющих водоем. Конечно, в сельской местности проблема очистки ливневых стоков не столь остра, как в городе. Но здесь присутствуют свои загрязнители, не менее опасные, чем городские.
Существуют три основных способа очистки ливневых стоков, которые помогают сохранить чистоту водоемов и соблюсти закон, налагающий запрет на выбросы в водоем воды, в которой содержание загрязнений превышает предельно допустимые нормы. Ливневые стоки можно очищать, используя биологический, механический и физико-химический методы.
Биологическая очистка ливневых стоков осуществляется с использованием специальных микроорганизмов, способных нейтрализовать опасные вещества. Механическая очистка ливневых стоков сводится к фильтрации и отстаиванию воды до того, как она поступит в водоем. Химическая очистка ливневых стоков заключается в растворении вредных веществ с помощью специальных реагентов до безопасного состояния.
Комплексы для очистки ливневых стоков предназначены для защиты фундамента строений, газонных насаждений и дорожного покрытия. Также система позволяет отводить атмосферные воды после предварительной очистки в централизованную городскую канализацию. Обычно очистные сооружения ливневой канализации состоят из трех основных элементов: системы сбора осадков (каналы, лотки и желоба), фильтров для их очистки от различного рода загрязнений и цистерны (резервуара) для их хранения.
...
В начале эпохи (начало XIX в.) правления королевы Виктории средняя продолжительность жизни в британских городах с населением свыше 100 тыс. человек не превышала 29 лет, по всей вероятности, столь короткий срок жизни британцев можно объяснить отсутствием канализации в городах.
Степень и характер загрязнения поверхностного стока с территорий городов и поселков определяет множество различных факторов. Прежде всего, в их числе стоит назвать санитарное состояние бассейна водосбора и приземной атмосферы, плотность населения, интенсивность движения транспорта, вид поверхностного покрова и уровень благоустройства территории, частоту уборки улиц – это факторы влияния хозяйственной деятельности человека на природу. Существуют и природные факторы в виде гидрометеорологических параметров выпадающих осадков: интенсивность и продолжительность дождей, долгота предшествующего периода сухой погоды, интенсивность процесса весеннего снеготаяния.
Концентрация загрязняющих веществ обычно меняется в широком диапазоне в течение сезонов года. Концентрация основных примесей в дождевом стоке повышается в зависимости от длительности периода сухой погоды и количества выпадающих осадков. Она может зависеть от интенсивности ливня. Степень концентрации загрязняющих веществ в атмосферных стоках достигает максимума в начале стока дождевых вод, а затем отмечается интенсивное снижение.
В водах после таяния снега скопление примесей определяется количеством осадков, выпадающих в холодное время года, долей грунтовых поверхностей в балансе площади стока и объемами притока талых вод с прилегающих незастроенных территорий.
Главными загрязняющими компонентами поверхностного стока на территориях городов и поселков являются:
– продукты эрозии почвы, смываемые с газонов и открытых грунтовых поверхностей;
– пыль и плавающий мусор в виде листьев, веток, бумажных и пластмассовых упаковок, пробок и тряпья;
– вымываемые частицы дорожных покрытий и строительных материалов, хранящихся на открытых складских площадках;
– соли, преимущественно хлориды, которые используют для борьбы с гололедом в зимний период; содержатся в талом стоке и во время оттепелей;
– нефтепродукты в виде автомасла, топлива для автотранспорта, оказывающиеся на поверхности водосбора вследствие неисправностей автотранспорта и иной техники;
– химические вещества, состав которых зависит от состава атмосферного воздуха в районе, наличия и профиля промышленных предприятий;
– бактериальные загрязнения, попадающие в водосток из-за плохого санитарно-технического состояния территории и канализационных сетей.
По большей части поверхностный сток смывает характерные загрязняющие элементы с территорий промышленных зон или вымывает их из приземной атмосферы (грязный дождь).
При выборе технологической схемы очистки атмосферных стоков, учитывая сезонность образования атмосферных сточных вод в течение года и сравнительно небольшие их объемы, следует ориентироваться на обобщенные показатели качества воды: содержание взвешенных веществ, солей тяжелых металлов, нефтепродуктов, а также значение показателей, суммарно характеризующих присутствие органических соединений различной степени окисляемости. На очистные сооружения полагается отводить самую загрязненную часть поверхностного стока, который образуется в период выпадения дождей, таяния снега и мытья дорожных покрытий. Вместимость регулирующих емкостей (накопителей) нужно определять в зависимости от возможности аккумулирования всех дождей интенсивностью до 10 мм/сут., а также загрязненной части дождей большей интенсивности, с учетом региональных коэффициентов, характеризующих поверхность водосборного бассейна.
При проектировании очистных сооружений для атмосферных стоков их производительность нужно определять, исходя из периода опорожнения регулирующих емкостей, но при его длительности не более 3-х суток. Очистные сооружения дождевых вод рекомендуется располагать в устьевых участках коллекторов перед выпусками в водные объекты. Технологические схемы очистных сооружений поверхностных атмосферных вод должны быть спроектированы на возможность задержания плавающего мусора, крупно– и мелкодисперсных взвешенных частиц (размером до 10 мкм), всплывающих, эмульгированных и растворенных нефтепродуктов, а также на сбор, удаление и дальнейшую обработку образующихся осадков (шламов) и задержанного мусора. При проектировании очистных сооружений нужно предусмотреть способы и места складирования или утилизации образующихся в технологических процессах отходов: мусора, нефтепродуктов, шламов, заменяемых загрузочных материалов. Работа сооружений для очистки дождевых вод должна быть спроектирована на автоматический режим без присутствия постоянного персонала, но с периодическим плановым или аварийным осмотром и обслуживанием выездными бригадами. Периодическое удаление осадков из очистных систем должно производиться в "сухой" период года. Периодичность удаления осадка следует установить в процессе эксплуатации. При этом нужно учитывать вероятность загнивания осевших взвешенных веществ.
С городских лесопарков или территорий небольших поселков водосборной площадью до 20 га, которые имеют автономный выпуск в водный объект, допускается сбрасывать поверхностные воды без очистки, если эти водные объекты не являются источниками питьевого водоснабжения.
Степень очистки поверхностного стока, с учетом принятой схемы отведения, обусловливается требованиями к качеству воды, применяемой в технологических процессах, или условиями спуска его в водные объекты. Степень очистки атмосферных сточных вод, которые сбрасываются в водные объекты, должна отвечать требованиям Сан-ПиН 2.1.5.980-00 "Гигиенические требования к охране поверхностных вод от загрязнения" и "Правил охраны поверхностных вод", исходя из установленной категории водопользования водного объекта, местоположения хозяйственного объекта относительно него и условий сброса очищенных вод.
В пределах населенных пунктов, если хозяйственные объекты расположены за пределами водоохранной зоны водного объекта и выпуска очищенных дождевых вод на рельеф, допустимо ограничивать степень очистки вод нормативами для водных объектов культурно-бытового назначения.
Необходимо предусматривать глубокую очистку дождевых стоков, если хозяйственные объекты расположены в режимных зонах, которые установлены водным законодательством, или на особо охраняемых территориях, если сток отводится в водные объекты питьевого или рыбохозяйственного назначения.
...
Согласно историческим сведениям и археологическим данным, появление металлических труб уходит своими корнями в глубину веков. Их научились изготавливать в странах Ближнего Востока и Передней Азии. Жившие здесь народы первыми вступили на путь общественно-культурного развития, они умели добывать руду и выплавлять металлы.
Дождевые стоки должны быть очищены до такой степени, чтобы их можно было использовать для мойки дорожных покрытий, полива зеленых насаждений, газонов и сельскохозяйственных угодий. Степень очистки атмосферных стоков должна соответствовать нормативам условий их применения. Показатели качества воды, которая в дальнейшем будет использована на производственные цели, учреждаются в каждом конкретном случае в зависимости от разных факторов:
– предназначения воды;
– запросов технологического процесса;
– характера применяемого сырья;
– используемого оборудования;
– направления готового продукта;
– санитарно-гигиенических условий.
Желательно также учитывать возможность использования емкостных сооружений для очистки атмосферных стоков в целях пожаротушения на особый период.
Схемы отведения и очистки поверхностного стока
Атмосферные стоки можно отводить с городских и поселковых территорий различными системами канализаций: полураздельной, раздельной и общесплавной. Очистка этих стоков в городах может проводиться как самостоятельно, так и совместно с городскими сточными водами. Но в большинстве случаев экономичнее осуществлять раздельную очистку стоков. Для раздельной ливневой канализации населенного пункта в основном типично наличие таких загрязняющих веществ, как взвешенные вещества и нефтепродукты. Поэтому очистку стоков необходимо осуществлять методами, нацеленными на удаление именно этих компонентов. В ливневых стоках промышленных предприятий или иных хозяйствующих объектов обычно присутствуют в качестве основных компонентов как взвешенные вещества и нефтепродукты, так и специфические. Попадая в ливневую канализацию вместе с дождевыми стоками с промышленных площадок, они нуждаются в специальных технологиях для их удаления. Сточные воды из смешанной ливневой канализации промышленного предприятия, где также присутствуют и хозяйственно-бытовые стоки, являются наиболее сложной категорией стоков. Они требуют многоступенчатой комплексной технологической системы очистки. К ливневым стокам, сбрасываемым в водоемы из городских и промышленных сооружений ливневой канализации, предъявляются очень жесткие требования. В водоемах, имеющих рыбохозяйственное назначение, и в воде, сбрасываемой туда, содержание нефтепродуктов не может превышать 0,05 мг/л.
Если предполагается построение очистных сооружений общесплавной и полураздельной систем канализации, когда на очистку совместно отводят все виды сточных вод, то при их проектировании необходимо следовать указаниям СНиП 2.04.03–85 по проектированию бытовой канализации и других нормативных документов, регламентирующих работу этих систем, в том числе и региональных. Схему отведения и очистки поверхностного стока, конструкцию очистных сооружений следует выбирать в зависимости от качественных и количественных характеристик атмосферных стоков, а также от условий их отведения. Выбор осуществляется на основании оценки технической возможности реализации какого-либо варианта и сравнения технико-экономических показателей различных вариантов.
При определении схемы очистных сооружений ключевое значение имеет расход подаваемого на очистку поверхностного стока и требуемая степень очистки. В расчетах всегда принимают во внимание годовой объем атмосферных стоков. Годовой объем дождевых и талых вод определяется с учетом:
– расчетной площади водосбора и коэффициентов, характеризующих поверхность бассейна стока;
– слоя осадков за теплый период (для разных районов уточняется по данным местных метеостанций);
– слоя осадков за холодный период (для разных районов уточняется по данным местных метеостанций).
При проектировании очистные сооружения можно рассчитывать или на полный цикл очистки, т. е. на окончательную очистку, или на предварительную очистку с дальнейшей доочисткой поверхностного стока на станциях водоподготовки или очистки сточных вод.
Места размещения сооружений дождевой канализации, прохода коммуникаций и выпусков очищенных вод в водные объекты нужно согласовывать с органами местного самоуправления. Кроме того, если предполагается производить выпуск очищенных атмосферных вод с территорий городов и других населенных пунктов в водные объекты, то необходимо опираться на требования "Водного кодекса Российской Федерации", Федерального закона РФ "Об охране окружающей среды", "Правил охраны поверхностных вод" и другие нормативные документы. При этом необходимо учитывать конкретные особенности формирования и отведения поверхностного стока в водные объекты.
...
Благодаря современным физико-химическим способам исследования древних вещественных памятников, было установлено, что древние жители Малой Азии начали применять металлы еще в VIII–VII тыс. до н. э.
Места выпуска дождевых стоков в судоходные реки нужно согласовывать с надлежащими органами управления речного флота, гидрографическими службами.
Поверхностные воды следует отводить в самотечном режиме в пониженные места рельефа, водотоки и водоемы через соответствующие гидротехнические устройства (выпуски). При этом должны учитываться условия и требования органов охраны окружающей природной среды. Кроме того, при выпуске водостока на рельеф следует предусматривать мероприятия, которые могут предотвратить размыв грунта ниже места выпуска. Нельзя устраивать выпуск поверхностного стока в размываемые овраги, в непроточные водоемы, в замкнутые ложбины или заболоченные территории.
Расчет водосточных сетей нужно производить на дождевой сток по методу предельной интенсивности. Минимальный диаметр водосточных сетей должен равняться 200 мм.
На территории населенных пунктов обычно предусматривают закрытую систему водоотвода.
Открытые водоотводящие устройства допустимы в районах малоэтажной индивидуальной застройки, на парковых территориях с устройством мостков или труб на пересечениях с дорогами.
Отвод атмосферных стоков с поверхности автодорог и территории объектов дорожного сервиса за пределами населенных пунктов разрешается выполнять лотками и кюветами.
Подготовка и проектирование ливневой канализации
Эффективная ливневая канализация всегда начинается с исследований, которые состоят в целом комплексе работ. Необходимо провести работы по изучению территории, расчетам нагрузок и уровня осадков, подобрать оптимальное оборудование и составить четкий проект. Только проведя эти работы, можно приступать к монтажу оборудования. Точный предварительный расчет ливневой канализации имеет не меньшее значение, чем квалифицированная установка оборудования.
Существуют различные методы расчета расхода дождевого стока для водосточных сетей с застроенных территорий и автодорог, где площадь водонепроницаемых поверхностей превышает 30 %. Расчетные расходы дождевых вод допустимо определять, используя метод предельных интенсивностей. Для этого существует специальная формула, которая учитывает расчетную площадь стока, коэффициент стока и расчетную продолжительность дождя. Этот показатель следует уточнять по данным гидрометеостанций конкретного населенного пункта.
Различные поверхности имеют свои показатели коэффициента стока. Наивысший показатель присущ кровле зданий и сооружений, а также асфальтобетонным покрытиям. С них вода скатывается быстрее всего. Почти наполовину меньший коэффициент типичен для брусчатки и булыжных покрытий, вода сквозь них частично просачивается в почву.
Невысокий коэффициент имеют гравийные дорожки в садах и парках, спланированные грунтовые поверхности. Наконец, меньше всего ливневых стоков скатывается с газонов.
При проектировании водостоков следует принимать абсолютное заполнение водосточных трубопроводов, допустима кратковременная работа водостоков в напорном режиме, когда вода проходит со скоростью до 1,5 м/с.
В водосточных сетях из различных материалов вода движется с разной скоростью, поэтому следует принимать следующие расчетные скорости движения воды:
– для неметаллических труб допустима наибольшая скорость 7 м/с;
– для пластмассовых труб допустима наибольшая скорость 10 м/с;
– наименьшая скорость может составлять 0,7–1 м/с.