ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ «МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОКОВ С АВТОТРАСС»

Значительное число малых населенных пунктов используют подземные воды в качестве основного источника, как для хозяйственно-питьевых, так и для бытовых нужд. В свою очередь для населенных пунктов, расположенных вдоль автомагистралей, является существенным качество воды в источнике, т.к. на него весьма негативно оказывает влияние поверхностный сток с транспортных магистралей, причем на последние нагрузка с каждым годом возрастает.

В последнее время вопрос о необходимости очистки поверхностного стока с автомагистралей ставится на повестку дня в ведущих мировых странах, так как на сегодняшний день проблема очистки поверхностных вод с автомагистралей решается неудовлетворительно. Загрязнение дождевых и талых вод, отводимых с эксплуатируемых автотрасс при высокой интенсивности транспортного потока, нефтепродуктами, взвешенными веществами и тяжелыми металлами достигает высоких отметок.

Особенностью поверхностных сточных вод является меняющийся объем и состав, зависящие от интенсивности, чистоты и продолжительностью дождя (или интенсивности таяния снега), вида покрытия территорий и ее загрязненности и др.

Основными загрязняющими компонентами поверхностного стока, подлежащих очистке, являются нефтепродукты, попадающие на поверхность автотрассы в результате поломки автотранспорта, вымываемые компоненты дорожного полотна, бытовой мусор, разнообразные реагенты, применяемые в зимний период для таяния снега и др.

Нефтепродукты оказывают достаточно негативное влияние на почву и подземные воды. Имея слабую растворимость в воде, они крайне медленно разлагаются естественным способом. Другие источники загрязнения, такие как моторные масла или различные смазки, наиболее опасны так как более токсичны. Так же большое негативное воздействие на окружающую среду оказывает охлаждающая жидкость для автомобилей.

Первой стадией является механическая очистка поверхностного стока. При механической очистке эффективность удаления взвешенных веществ из сточных вод достигает 90-95 %.

Для механической очистки могут быть применены решетки, песколовки, фильтры, отстойники, и др.

Вторая стадия должна обеспечивать очистку по взвешенным веществам до 10,0 мг/л, по нефтепродуктам 0,3 - 0,05 мг/л соответственно.

Существует множество различных методы очистки нефтесодержащих сточных вод, но все методы, применимых для поверхностного стока с автомагистралей, можно разделить на две основные группы [3].

• Локальные очистные сооружения (ЛОС), в которых очистка сточной воды с автотрасс проходит с помощью физических, химических и физико-химических процессов. Главным преимуществом этих сооружений является возможность доведения состава воды до очень строгих показателей качества. Недостатки способа — высокие производственные и эксплуатационные затраты (реагенты, электроэнергия, замена фильтрующего материала, обслуживание установок). Примерная стоимость одной установки ЛОС от 1 до 5 миллионов рублей.
• Гидроботанические площадки (ГБП), очистка на которых основана на естественных процессах самоочищения. Естественные биохимические процессы в почве и водоемах связаны с эффектами усвоения, задержания и разложения многих загрязняющих веществ в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов.

Одним из самых частоиспользуемых вариантов локальных очистных сооружений для очистки поверхностных стоков с автотрасс являются зернистые фильтры. Которые могут быть выполнены в закрытом варианте (напорные) и в открытом (безнапорные).

Из ГБП стоит отметить «Constructed wetlands» - буквально, искусственные или сконструированные болота. «Мокрая земля» представляет собой искусственные системы, построенные для очистки сточных вод с автотрассы, состоящие из элементов подобных естественному природному ландшафту местности со встроенными техническими оснащениями. Главными их признаками являются: 1) искусственно созданные водно-растительные сообщества для очистки сточных вод: 2) наличие низких скоростей потока воды от источника загрязнения к приемнику очищенных вод. Из минусов стоит отметить, необходимость большой территории для монтажа.

2. Использование торфа для очистки поверхностного стока с автомагистралей

Поглощение нефтепродуктов при фильтрационном методе очистки происходит в результате начального быстрого смачивания поверхности фильтрующего материала нефтепродуктами. Затем они постепенно проникают в пористую структуру материала, заполняя все пустоты под действием, капиллярных сил.

В качестве загрузки может быть использовано множество материалов природного и искусственного происхождения. Чаще всего используют гранулированный активный уголь, который для снижения эксплуатационных затрат подвергают регенерации, приводящей к повторному загрязнению воды, что нельзя назвать целесообразным. По мере использования, эффективность данной загрузки для использования для очистки нефтесодержащих сточных вод снижается из-за образования на поверхности загрузки масляной пленки, изолирующей пористую структуру активированного угля и препятствующей процессу сорбции [2].

На сегодняшний день значительной стала проблема поиска материала, лишенного этого недостатка. Трудность очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов можно решить, используя взамен активированного угля торфяной материал. Емкость торфяного материала по нефтепродуктам достаточно высока и достигает 12 кг/кг_сух.

Торф – отложения органического происхождения, состоящие из остатков болотных растений, подвергшихся неполному разложению из-за недостаточного доступа воздуха [2]. В России размещено около 40 % мировых запасов торфа.

Многолетний опыт, полученный при применении торфяного фильтрующего материала, показал его высокую результативность по задержанию загрязняющих веществ. Учитывая, что материал натуральный и доступен для применения в больших масштабах, внедрение торфяных фильтрующих материалов является актуальным для решения вопросов очистки поверхностных стоков. Торфяные фильтры позволяют усилить процессы очистки сточных вод, уменьшить затраты на эксплуатацию очистных сооружений, уменьшить себестоимость очистки.

Торф один из наиболее недорогих и доступных источников сырья, свойства которого можно надежно регламентировать в процессах получения продукции. Торф натуральный органический экологически чистый материал, и использование продукции на его основе оказывает слабое техногенное воздействие на природу. Природоохранное направление использования торфяной продукции основано на характеристиках торфа как натурального адсорбента. Утилизация торфа не вызывает проблем с повторным загрязнением окружающей среды, так как конечный продукт может быть использован в качестве вторичного топлива.

При фильтровании воды через пористую среду взвешенные частицы задерживаются в фильтрующем материале или на его поверхности.

Размеры пор торфяного фильтрующего материала не менее 70,0 мкм, это означает, что частички 70,0 мкм и более будут полностью удалены при фильтрации. Постепенно меньшие частицы также удаляются, в связи с уменьшением пор.

Для очистки используется торфяной фильтрующий материал под названием «Элемент, фильтрующий торфяной» (ЭФТ), который изготавливается в соответствии с ТУ [2] из природного торфяного сырья в виде пористой волокнистой сухой плиты (рис.2 [2]).

Рисунок 2. Вид элемента фильтрующего торфяного

Рисунок 3. Схема работы локальной очистной станции:

1 – щебёнчатый фильтр; 2 – торфяной фильтр

Список литературы:

1. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий и определению условий выпуска его в водные объекты. – М.: ФРУП «НИИ ВОДГЕО». 2006.
2. Михайлов А.В. Водоотведение и очистка поверхностного стока на торфяных фильтрах. Михайлов А.В., Ким А.Н., Продоус О.А. и др. – Спб.: Коллектив авторов, 2014.
3. Федеральное государственное унитарное предприятие. «Информационный центр по автомобильным дорогам». Автомобильные дороги и мосты. ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ. Обзорная информация. Выпуск 3-2004.