В городском снеге накапливается большое количество взвешенных частиц и биологически трудноокисляемых органических соединений. Так, например, содержание тяжелых металлов может превышать предельно допустимые концентрации (ПДК) от 1,5 до 330 раз.
Результаты проверок речных свалок в Москве даны в таблице 1. Столь высокий уровень загрязнения убираемого с городских дорог снега (а только в российской столице за год вывозится 35 млн м3) превращает проблему его утилизации из технической и организационной в серьезную экологическую. Ее оптимальное решение – вывоз снежной массы в места, где при плавлении снега имеется возможность очистки.
Таблица 1 Содержание примесей в вывозимом на свалки снеге
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Способы утилизации снежной массы
В настоящее время применяются следующие технологии утилизации вывозимой с дорог снежной массы:
- Постоянные места складирования, т. н. «сухие» снегосвалки с очистными сооружениями.
- Снегосплавные пункты на коллекторах хозяйственно-фекальной и ливневой канализации, бросовых водах производственных предприятий и руслах подземных рек.
Камеры таких пунктов должны обладать гидравлическим и термическим потенциалом, способным быстро утилизировать значительный объем снежной массы. Снегосплавные камеры можно подразделить на:
- Камеры со свободным таянием снега и снежно-ледяных образований в водном потоке
- Снегосплавные камеры с использованием оборотной воды
- Снегосплавные камеры с подачей снежно-ледяных образований через молотковую дробилку
- Снегосплавные пункты
- Работающими на газе или дизельном топливе погружными горелками в камерах для таяния снега
- Речные свалки
В реки сбрасывается снег с площадей с небольшой транспортной нагрузкой и минимальным расходом противогололедных материалов. Речные свалки в городах следует рассматривать как временный фактор. В дальнейшем, по мере роста числа оборудованных «сухих» свалок и снегосплавных пунктов, они будут использоваться только для аварийных случаев сброса снега.
Снегосплавные пункты
Снегосплавной пункт представляет собой комплекс инженерных сооружений, расположенный на канализационных или водосточных сетях, имеющий приемную камеру (или камеры), энергетическое и насосное оборудование, систему трубопроводов и затворов, обеспечивающих круглосуточный прием и плавление снега с отведением талых вод в систему канализации города. Конструктивно снегосплавные пункты – в зависимости от конструкции снегосплавных камер, способов подачи снежной массы и воды для активного плавления – можно разделить на несколько типов:
- Однокоридорные снегосплавные пункты
- Снегосплавные пункты, совмещенные с песколовками
- Снегосплавные пункты
- Подачей снежной массы через молотковую дробилку
- Снегосплавные пункты
- Погружными горелками
Однокоридорный снегосплавной пункт на коллекторе
Исходя из практического опыта, проводить снегосплав в водосточный коллектор целесообразно, если тот имеет диаметр не менее 1500 мм, постоянный расход воды – более 500 л/с и скорость водного потока не менее 0,4–0,5 м/с. Загрузка сети сточной жидкостью не должна превышать половины ее диаметра. Прием снега производится через специальную камеру. Устройство камеры непосредственно на водосточном коллекторе или коллекторе промышленных стоков представляется неудобным, поэтому делается отвод от основного коллектора, так называемая байпасная линия, внутри которой имеется отстойник для сбора загрязнений, размером 2,5х8,0 м и глубиной 1,2 м. Выгружаемый самосвалами на решетку снег проваливается в поток жидкости в коллекторе и расплавляется.
Решетка служит не только для раздробления крупных комьев снега и снежно-ледяных образований на более мелкие части путем их продавливания гусеницами или колесами бульдозеров, но и для задержания крупногабаритного мусора. В процессе разгрузки бульдозеры на колесном или гусеничном ходу направляют снег на решетку и продавливают. По мере заполнения отстойника, камера закрывается, металлические решетки снимаются, и производится ее очистка илососами или экскаваторами. Грязь и другие отложения вывозятся самосвалами на отведенные места складирования.
Выпадение взвеси из потока сточной и талой воды в камере способствует снижению загрязнений в коллекторах и водоемах, куда транспортируются стоки. По результатам наблюдений можно отметить, что лучше всего через решетку проходит сухой рыхлый снег; хуже –обводненный, и почти не проходит снег, смерзшийся в комья. Наибольшее влияние на время прохождения снега через решетку оказывает тип снегопогрузчика, которым производилась загрузка подвозящих снег самосвалов. Если использовался роторный снегопогрузчик, снег хорошо разрыхляется и его прохождение через решетку заметно ускоряется. В случае же применения лапового снегопогрузчика комья снежно-ледяных образований необходимо разрушать гусеницами бульдозера. Размер площадки у камеры сплавного пункта должен обеспечивать одновременное маневрирование нескольких машин и возможность временного складирования снега у камеры.
Таблица 2. Технические показатели однокоридорных снегосплавных пунктов
|
Эксплуатационная производительность однокоридорного снегосплавного пункта достигает 300 т/час. В зависимости от глубины заложения канализационных каналов и коллекторов, сточная вода может подаваться непосредственно из коллектора или водовода (при этом камера устраивается на обводной (байпасной) линии канализационного коллектора) или с помощью погружных насосов, забирающих воду из канализационных сетей. Сточная вода также может забираться из напорных водоводов от городских насосных станций. Технические показатели однокоридорных снегосплавных пунктов представлены в табл. 2.
Снегосплавной пункт, совмещенный с песколовкой
В однокоридорном снегосплавном пункте в транспортирующей жидкости вместе со снежно-ледяными образованиями перемещаются загрязнения и мусор (обычно это песок и мелкий щебень). Во взвешенном состоянии они достигают коллектора и по мере таяния ледяных образований откладываются по его дну. Пункт, оснащенный песколовкой, перехватывает эти материалы в камере песколовки. Расстояние между снегоприемной камерой и камерой песколовки зависит от температуры воды и скорости ее течения и устанавливается эмпирически или расчетом.
Снегосплавные пункты с погружными горелками (установки для принудительного таяния снега)
Снегосплавной пункт такого типа эксплуатируется в Москве, в автобусном парке №10. Плавление снега происходит в специальной камере при контакте с горячей водой, нагретой исходящими из погружных горелок высокотемпературными газами. Отведение талой воды осуществляется в городской коллектор. Имеющий два отделенных друг от друга сетками отсека приемный резервуар размером 4,7х4,6 метров и глубиной 2,85 метра выполнен из монолитного железобетона. В рабочем отсеке, закрытом сверху рабочей решеткой, происходит таяние снежно-ледяных образований и снега, а в боковом установлены погружные газодизельные горелки. Сгорая, факел выделяет теплоту, необходимую для плавления снега.
Особенность работы горелок заключается в том, что сгорание топлива происходит ниже уровня воды и его продукты поднимаются кверху через талую воду. Происходит так называемое «барботирование» – тепло активно отдается воде, и тем самым обеспечивается эффективное перемешивание и теплоотдача от воды снежно-ледяным образованиям и снегу. Коэффициент полезного действия такой системы достигает 98%. Снегосплавной пункт имеет следующие показатели (см. таблицу 3).
Таблица 3. Технические показатели снегосплавных пунктов с погружными горелками
|
Представляется перспективным применение в качестве топлива природного газа, который в несколько раз дешевле дизельного топлива и при сгорании выделяет минимум вредных веществ. Его расход составит до 10 м3 на 1 тонну снежной массы. Необходимая территория при наличии очистных сооружений и резервной площадки для складирования – 0,1 га.
Снегосплавной пункт с подачей снега через молотковую дробилку
Рис. 1. Внешний вид снегосплавного пункта с молотковыми дробилками
Производительность снегосплавных пунктов (рис. 1) зависит от плотности снега и снежно-ледяных образований, попадающих в талые воды и стоки фракций, температуры стоков. Максимальный размер фракций определяется размерами ячеек рабочей решетки. Большие плотные фракции плавятся медленно. Мало того, скапливаясь у выходного отверстия камеры, они значительно снижают ее производительность. Значительно повысить эффективность работы камеры можно предварительным измельчением снежно-ледяных фракций.
Мелкие фракции имеют значительно большую удельную поверхность, чем крупные и, соответственно, больший теплообмен, а значит, и плавятся во много раз быстрее. На этом основан принцип работы снегосплавного пункта с принудительным измельчением принимаемой снежной массы. Измельчение достигается за счет разгрузки самосвалов в бункер с роторно-молотковыми дробилками (рис. 2). На валу барабана (ротора) длиной 2800 мм и диаметром 150 мм через 100 мм установлены диски диаметром – 320 мм. Между дисками (один на пару) устанавливается металлический нож (молоток), выступающий на 30 мм за диск. Приемный бункер имеет 6 вращающихся в одну сторону барабанов. Частота вращения 150 об/мин.
В составе пункта: приемный бункер (рис. 3) с роторно-молотковыми дробилками, снегосплавная плавильная камера с гидравлическим перемешиванием, площадка для временного складирования и обезвоживания осадка. Плавление снежной массы происходит с применением высокотемпературных хозяйственно-бытовых стоков, исходя из возможностей коллекторов канализации. Из снежной массы извлекаются крупнодисперсные и тяжелые примеси и плавающие предметы для предупреждения их попадания в канализационный коллектор. Суточная производительность при плотности снежной массы 0,3 т/м3 – 8000 м3, (техническая – 10 м3/мин). Задерживается 95% загрязнений. Потребление электроэнергии – 250 квт/час. Обслуживающий персонал – 5 человек в смену.
«Сухая» снегосвалка (проект ООО «Ин Эко Транс»)
Рис. 2. Разгрузка снежной массы самосвалом и погрузчиком в бункер молотковой дробилки
Площадь этой снегосвалки без очистных сооружений – 1,1 га (100х110 м). Площадка должна иметь твердое водонепроницаемое покрытие с уклоном 0,007 и протяженностью от въездной стороны к торцу 100 м. В ее торце устраивается прижимная стена высотой 2,0 м, с боковыми бетонными стенками по краям высотой 0,5 м. (Внутренние бетонные стенки позволяют задерживать крупные загрязнения в снежной массе непосредственно на площадке). Над стенками устраивается сетчатый забор высотой 1,5 м, предупреждающий попадание крупногабаритного мусора за пределы площадки. В нижней части прижимной стены и боковых бетонных стенок предусматриваются отверстия для пропуска талой воды с поверхности снегосборной площадки.
В торцевой стороне снегосвалки, между прижимной и внешней водонепроницаемой стенками, укладывается коллектор водоотвода с водоприемниками, перекрытыми приемной решеткой. Из середины коллектора монтируется выход на очистные сооружения, расположенные вне территории снегосвалки. К коллектору водоотвода снегосвалки присоединяются водосточные сети, отводящие поверхностные дождевые воды с поверхности автомагистрали, что повышает эффективность использования очистных сооружений. Технология работы на площадке заключается в перемещении с помощью бульдозера привезенной снежной массы к прижимной стене и с одновременным ее уплотнением.
Очистные сооружения талой воды
Согласно данным ряда исследований концентрация основных загрязняющих веществ в талой воде снегосвалок составляет:
- по нефтепродуктам – до 500 мг /л;
- по хлоридам – до 640 мг/л.
Данные по содержанию мусора представлены в таблице 4.
Таблица 4. Содержание мусора в талой воде
|
Принимая во внимание, что вся площадь снегосборной площадки будет работать как отстойник, то эффективность очистки по взвешенным веществам составит до 95%. Поскольку содержание нефтепродуктов в стоках, принимаемых в канализацию, не должно превышать 4 мг/л, требуется доочистка талой воды. Количество взвешенных частиц в воде прогнозируется порядка 75 мг/л. В таких случаях рекомендуется использовать двухступенчатую фильтрацию на крупнозернистых фильтрах и на фильтрах с загрузкой сорбентом.
Рис. 3. Внешний вид бункера молотковой дробилки с роторно-молотковым барабаном
Сорбент подбирается исходя из конкретных условий и предыдущего опыта эксплуатации сооружения. Это может быть: керамзит, дробленый антрацит, активированный уголь, шунгит, цеолит. Фильтры устраиваются внутри бетонных емкостей. В обоих фильтрация происходит сверху вниз. Фильтр первой ступени – крупнозернистый, длиной 10 м; прессующие слои – гравий (крупностью 20–5 мм) и щебень (5–2 мм); высота загрузки – 1 м; эффективность очистки по взвешенным веществам – 50% и более. Фильтрация происходит сверху вниз.
Длина емкости фильтра второй ступени – 10 м; прессующий слой – гравий, крупностью 20–5 мм; фильтрующий материал имеет крупность 0,8–1,5 мм; высота загрузки – 0,5 м. Двухступенчатая фильтрация гарантирует очистку воды по нефтепродуктам до 4 мг/л. Обслуживание сооружения заключается в смене фильтров после окончания снеготаяния или по мере их отказа.
Сегодня по данным «Мосводоканал НИИ Проект» 53% убираемой снежной массы складируется в несанкционированных местах, 34% вывозится на речные свалки, 11% – на сухие свалки и только 2% утилизируются в снегосплавных камерах и водосточных коллекторах. Применение прогрессивных методов утилизации снега позволит сделать чище не только улицы наших городов, но и окружающие их воздушную и водную среды.
Автор: Борисюк Н.В.
Источник: Дорожная техника / Стройка
