Инженерные методы активизации процессов самоочистки в водных объектах

В водных объектах происходящие природные процессы спо­собствуют очищению воды от взвесей, органических загрязните­лей, тяжелых металлов, нитратов, фтора и других загрязняющих веществ. Вместе с тем стабилизировать или активизировать эти процессы без инженерного вмешательства, особенно на малых ре­ках, практически не удается по многим причинам. Например, тонкие загрязняющие взвеси не успевают осаждаться в достаточно турбулизированных потоках рек небольшой протяженности со значительными продольными уклонами их русл.

Процессы самоочистки в реках протекают достаточно медлен­но (ориентировочно 2-10 суток и более), а в реках небольшой про­тяженности проходят от истока до устья за 1-3 суток, что недоста­точно для реализации процессов самоочистки.

Наличие в акваториях водных объектов завалов русл рек отмер­шими деревьями, мусором, очагов загрязненных донных отложе­ний также затрудняет процессы самоочищения.

Поэтому инженерные мероприятия должны быть направлены на создание в водных объектах режимов, обеспечивающих эффек­тивность очищающих процессов в воде, а также ликвидацию ис­точников руслового загрязнения.

К инженерным методам активизации процессов самоочистки, протекающих в водных объектах, относят: создание биоводохра­нилищ; устройство водохранилищ-отстойников; замедление дви­жения воды; активизацию окислительных процессов; устройство проточных мелководий — биоплато, биолагун; очистку воды фильтрованием; использование биофильтров и фильтров; другие методы.

Все перечисленные методы являются инженерной интерпрета­цией существующих в природе аналогов. В качестве технических средств используют водоочищающие гидротехнические сооруже­ния, создающие необходимые условия для протекания очищаю­щих процессов в водных объектах [3].

Пруды-биоотстойники

Для очистки воды от взвешенных минеральных частиц и заг­рязняющих веществ устраивают так называемые верховые пруды-биоотстойники, возводя плотины из местных строительных мате­риалов.

Плотины возводят обычно высотой 3-7 м, обеспечивая тем са­мым вместимость пруда до 1 млн.м³, которые слу­жат для осаждения крупных и тонких фракций взвесей, выполняя при этом роль отстойников, и доочистки сточных и сбросных вод как биопруды. В составе гидроузла предусматривают водосброс шахтного типа для сброса очищенной воды из верхних уровней пруда-биоотстойника. Такие водоочищающие сооружения обыч­но располагают в верховьях рек, подверженных антропогенному воздействию.

В среднем течении малых рек, подверженных антропогенному воздействию, для очистки воды от взвешенных минеральных час­тиц, загрязняющих веществ, а также для выравнивания стока уст­раивают пойменные водохранилища-биоотстойники, для чего возводят плотину из местных строительных материалов высотой 5-12 м., обеспечивающую вместимость водохранилища до 3 млн.м³.

Возводимая плотина состоит из двух частей: глухой и водосбросной. Глухую часть плотины выполняют как частично, так и полностью фильтрующей, а водосброс­ную — как водослив с высоким порогом, обеспечивающим посто­янный слив с верхних слоев водохранилища осветленной и очи­щенной воды. При этом высоту порога назначают из условия обеспечения процесса аэрирования сбрасываемой воды. Для обеспечения работы водохранилища в режиме биоотстойника продолжительность водообмена в нем в период меженных расхо­дов должна составлять не менее 10 суток. В режиме работы как от­стойника, из условия осаждения мелких взвесей, скорость на по­верхности водохранилища не должна превышать 1 м/с. Мелко­водные участки, расположенные вблизи уреза воды, засаживают растениями-сапрофитами, а поступающие в водохранилище воды аэрируют.

Пруды и отстойники являются речными сооружениями и функционируют, подчиняясь гидрологическому режиму водного объекта, и рассчитывают их на пропуск паводковых расходов рас­четной обеспеченности.

Накапливаемые в прудах-биоотстойниках и водохранилищах донные отложения и остатки водной растительности периодичес­ки удаляют [3].

Фильтрующие плотины и запруды

Для очистки воды от загрязнений в малых реках, подвержен­ных антропогенному воздействию, можно использовать так назы­ваемые фильтрующие плотины и запруды с добавлением специального материала, например, природного цео­лита, вступающего во взаимодействие с химическими веществами, содержащимися в воде (микропористые каркасные алюмосилика­ты кристаллической структуры). Природные цеолиты обладают уникальными сорбционными, ионообменными, ионоселективны­ми и другими свойствами.

Хороших результатов при очистке воды малых рек можно дос­тичь, устроив в пределах русла каскад подпертых бьефов - часть реки, канала, водохранилища или другого водного объекта, примыкающая к гидротехническому сооружению [6] без выхо­да на пойму и аэрирования. Для подпора воды в данных случаях используют затапливаемые во время высоких паводков перепады-аэраторы с повышенным порогом. Каскад русловых бьефов с аэраторами замедляет скорость движения воды в реке, создавая необходимый промежуток времени для реализации про­цессов очистки, и интенсифицирует их за счет аэрирования сбра­сываемого потока и его перемешивания в нижнем бьефе каждого сооружения.

Длину бьефа и высоту перепада-аэратора определяют из усло­вия обеспечения очищающих процессов и топографии.

Русловые перепады-аэраторы выполняют в виде русловых пло­тин автоматического действия с развитым водосливным фронтом, рассчитанных на пропуск максимальных расходов при перепаде на сооружении не более 0, 3 м., обеспечивающих неразмывающие режимы при выходе воды на пойму при ее затоплении. Для полу­чения большего эффекта аэрации устраивают различного вида рассекатели потока. При эксплуатации подобных сооружений следует учитывать условия прохождения льда и плавающего мусо­ра или принимать меры по их задержанию в верхнем бьефе каждо­го сооружения. Если необходимо, то скопившийся мусор изымают тем или иным способом.

Русловые запруды и полузапруды представляют собой располагае­мые в пределах русла переливные камненабросные плотины. Эф­фект очистки воды при устройстве русловых запруд и полузапруд аналогичен эффекту, достигаемому при устройстве русловых бье­фов с аэраторами [3].

Биоплато

Для очистки вод, загрязненных различными веществами, в том числе и тяжелыми металлами, используют биоплато – живой фильтр для водоема, устраиваемое как на пойме, так и в русле малых рек.

Эффекта очистки достигают за счет прохождения загрязненной воды через мелководный участок, засаженный водными растениями-сапрофитами. Береговое биоплато располагают по берегам реки, образуя мелководные участки путем вертикальной планировки прибрежной полосы.

Русловое биоплато имеет вид мелководья, полностью перегораживающего русло реки и расширяющегося в результате планировки береговой полосы.

Основные размеры биоплато зависят от его очищающей способности, гидравлических и гидрологических условий водного объекта. Отмирающую водную растительность в процессе эксплуатации биоплато
скашивают и удаляют для захоронения.

Применением рассмотренных инженерных методов интенси­фикации процессов самоочистки при их сравнительно невысокой стоимости и незначительных эксплуатационных издержках дос­тигается комплексность очистки сразу от нескольких загрязните­лей, а также достаточно высокая степень очистки от поступающих загрязняющих веществ в больших концентрациях.

Однако следует отметить то, что, несмотря на комплексность очистки от самых различных загрязняющих веществ, интенсив­ность и эффективность очистки от разных компонентов неодина­кова и требования к их допустимой начальной концентрации сильно различаются. Кроме того, возможны случаи, когда очистка от некоторых компонентов загрязняющих веществ в акваториях водных объектов не происходит вообще.

Например, водные объекты, подверженные большой антропогенной нагрузке, имеют донные отложения, сильно загрязненные тяжелыми металлами. Поэтому после ликвидации первичных источников загрязнения подобные донные отложения вызывают вторичное загрязнение водного объекта. С целью ликвидации источников вторичного загрязнения необходимо удалить загрязненные донные отложе­ния, обезвредить их и утилизировать [3].

⇐ Предыдущая12

Поделиться: