Коммунальный комплекс России

РАБОТА СНЕГОСПЛАВНЫХ ПУНКТОВ АО «МОСВОДОКАНАЛ»:
ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ, РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ, ПЕРСПЕКТИВЫ

В большинстве регионов Российской Федерации значительная часть осадков выпадает в виде снега и не отводится самостоятельно. В Москве, одном из крупнейших городов мира, расположенном севернее 55-й широты, продолжительность снежного периода может составлять до 160 дней в году, и за это время выпадает до 190 см неуплотненного снега. Общая фактически убираемая от снега площадь в городе составляет более 80 км2, общий объем неуплотненного снега, ежегодно выпадающего на эту территорию, превышает 100 млн м3. Поэтому очистка города от снега является одной из основных задач служб коммунального хозяйства Москвы. При этом снег, удаляемый с большинства городских улиц и магистралей, нельзя оставлять на прилегающих территориях, его необходимо вывозить и утилизировать.

Снег, вывозимый с городских территорий, сильно загрязнен грубо­дисперсными веществами (в основном уличный мусор, то есть компоненты, характерные для ТБО), взвешенными веществами (глиняные частицы), нефтепродуктами и хлоридами. Велико содержание песка и гравийной фракции, в основном от разрушения дорожных покрытий. Талая вода от убираемого снега не только не соответствует нормативам по сбросу в водоемы, но и не соответствует нормам приема стоков в городскую канализацию. Загрязненность снега зависит и от метеоусловий (сезонные колебания температур), и от времени его пребывания на проезжей части, и сроков его последующего удаления. Наиболее загрязненным является слежавшийся снег и так называемый скол, характерный для конца зимнего сезона.

До 2000 г. весь убираемый снег, распределялся следующим образом:

• сброс в Москву-реку и Яузу – 35%;
• вывоз на сухие снегосвалки – 65%.

По самым оптимистичным подсчетам, каждый сезон в реки сбрасывалось около 50 тыс. т взвешенных веществ и мусора, 300 т нефтепродуктов. Такая система снегоудаления вошла в серьезные противоречия с мероприятиями по оздоровлению водоемов и потребовала скорейшего совершенствования.

Наиболее простым и экологически безопасным методом удаления снега является его вывоз на сухие снего­свалки, оборудованные сооружениями сбора и очистки талой воды. Однако для размещения даже 1 млн м3 снега необходима площадь не менее 12 га.
Кроме того, очистка талых вод в течение нескольких недель интенсивного таяния весной представляет собой серьезную инженерную задачу, не решаемую с помощью временных простейших сооружений. Устройство сухих снегосвалок возможно в тех местах, где имеются свободные площади и современные очистные сооружения ливневой канализации. Дефицит городских земель и экономическое несовершенство конструкции ограничили применение сухих снегосвалок в качестве единственного способа удаления снега. В условиях мегаполиса сухие снеговалки целесообразно рассматривать только как место для промежуточного хранения снега в периоды сильных снегопадов с последующим его вывозом.

Возможность использования городской хозяйственно-фекальной канализации для утилизации снега рассматривалась с момента появления канализационных коллекторов, способных обеспечивать плавление снега и транспортировку талой воды. Однако хозяйственно-фекальная канализационная система не подвержена периодическим ливневым промывкам, когда расход возрастает многократно, и не рассчитана на прием потоков, высокозагрязненных мусором и грунтом, что приведет к быстрому засорению нижележащих участков коллекторов, прочистка которых чрезвычайно сложна, трудоемка и затратна. Анализ сложившейся ситуации привел к выводу, что эффективное и экологически безопасное решение проблемы удаления снега в Москве все-таки возможно за счет тепла городских сточных вод при условии разработки и внедрения специальных конструкций и сооружений, обеспечивающих не только плавление снега, но и эффективное отделение от талой воды грубодисперсных примесей.

Для достижения этой цели были решены следующие задачи:

• анализ информации по объемам, свойствам и загрязненности снега, убираемого с городских улиц;
• анализ решений, применяемых в мировой практике снегоудаления;
• разработка требований к качеству очистки талой воды перед сбросом в городскую канализацию;
• получение количественных зависимостей процесса плавления снега от основных факторов (плотность, температура, использование реагентов);
• разработка технологий плавления снега и очистки талой воды, конструкций и методики инженерного расчета снегоплавильных сооружений для различных условий совместной работы с канализационной системой;
• расчет оптимальной производительности снегоплавильного сооружения для условий Москвы, разработка оптимальной схемы размещения снегоплавильных сооружений на территории города;
• изучение состава и свойств осадка, образующегося при работе снегоплавильных сооружений;
• анализ влияния системы утилизации снега с использованием тепла сточных вод на работу коммунальных очистных сооружений, анализ воздействия снегоплавильных сооружений на водные объекты;
• сравнительный технико-эконо­мический анализ решений по удалению снега с использованием системы городской канализации.

Разработанный технологический процесс переработки снежной массы на стационарном снегоплавильном пункте (ССП) заключается в ее приеме и плавлении за счет тепла сточных вод (14–160С), подаваемых в снегоприемные сооружения с последующим отделением песка и мусора в песколовках.

В зависимости от глубины заложения канализационных каналов и коллекторов, а так же расстояния до напорных трубопроводов канализационных насосных станций, разработаны три варианта реализации данной технологии. По этим вариантам подача сточной воды в сооружения ССП осуществляется одним из трех способов:

• с помощью погружных насосов, забирающих воду из канализационных каналов и коллекторов;
• из напорных водоводов от КНС;
• непосредственно из самотечного канализационного канала, коллектора (байпас).

Принципиальная схема работы ССП заключается в следующем: снег, убираемый с дорог и магистралей города, завозится на ССП и выгружается в приемные бункеры, где происходит его смешение со сточной водой, подаваемой из городской канализации. Там же и начинается процесс плавления снега, продолжающийся в следующем основном по объему отделении, так называемой песколовке, в которой отделяются оседающие и всплывающие примеси. Количество подаваемой (поступающей) плавящей сточной воды определено теплотехническим расчетом и составляет около 6 м3 на 1 м3 снега. Следует отметить, что работа ССП имеет своей целью удержание только тех загрязнений, которые при транспортировке по сети способны создавать для нее проблемы. Образовавшаяся смесь талой и сточной воды отводится в самотечном режиме по отводящему трубопроводу в систему городской канализации и далее поступает на городские очистные сооружения, где проходит полный комплекс механической и биологической очистки.

Накопленный в песколовках грубодисперсный осадок периодически извлекается и вывозится на полигон.
Работы по созданию системы удаления снега были развернуты в 2000 г. на основании разработанной специалистами МГУП «Мосводоканал» и ГУП «МосводоканалНИИпроект» Генеральной схемы снегоудаления с территории города с использованием системы городской канализации и Целевой комплексной программы организации «сухих» снегосвалок, снегосплавных камер и снеготаялок в соответствии с экологическими требованиями, утвержденных Правительством Москвы.

На сегодняшний день в городе построено и введено в эксплуатацию 35 стационарных снегосплавных пунктов, общей проектной производительностью 139 300 м3 в сутки. Единичная проектная производительность большинства ССП составляет 3500 м3 в сутки. Для измельчения снежной массы и отделения крупного мусора все снегоприемные бункеры ССП оснащены сепараторами-дробилками. Рабочим элементом этого оборудования является совокупность многочисленных роторов с закрепленными на них дробящими молотками. Направление движения роторов позволяет транспортировать недробимые включения к краю роторного поля. Применение этого оборудования значительно повысило эффективность эксплуатации ССП, что в свою очередь позволяет максимально увеличить количество принимаемого на утилизацию снега. Опыт эксплуатации ССП свидетельствует о неравномерности их загрузки, что обусловлено климатическими метео­условиями.

Безусловно, наибольшее влияние на загрузку ССП оказывают сильные снегопады. Высокая неравномерность выпадения осадков частично компенсируется продолжительностью уборки дорог, существенно превышающей продолжительностью
самих снегопадов. С учетом этого фактора неравномерность суточной нагрузки несколько снижается, однако остается чрезмерно высокой. Транспортные проблемы в городе определяют существенную неравномерность часовой нагрузки на ССП – основной завоз снега на них осуществляется в ночное время суток.

Накопленный опыт эксплуатации ССП в различных режимах потребовал ввести понятия проектной, экстремальной и форсированной нагрузки. Форсированная производительность характеризуется превышением проектной величины на 40%, экстремальная на 70%. Указанные значения производительности обеспечиваются благодаря модернизации снегосплавных камер, сепараторов-дробилок, использованию буферных площадок и схемы двухзонной разгрузки, в комплексе с системой автоматизированного учета снега. Дополнительным способом интенсификации работы ССП является продавливание снега автопогрузчиками через решетки, расположенные над песколовками, а также оснащение всех ССП системой видеонаблюдения, позволяющей контролировать не только перемещение транспорта по территории ССП, но и образование очередей на подъездных путях к ССП, что в свою очередь дает возможность перераспределения транспортного потока.

Очистка ССП от накопившегося мусора осуществляется с помощью грейфера, в соответствии с графиком, составляемым на основании ежедневных замеров уровня мусора. Извлеченный осадок вывозится на полигоны. Каждый сезон производится 75–140 чисток ССП, то есть по три–пять за сезон на один пункт. Таким образом, задерживается до 80% грубодисперсных и взвешенных загрязнений, содержащихся в снеге. В то же время такие загрязнения как нефтепродукты, аммонийный азот и хлориды на ССП практически не задерживаются и попадают в систему канализации. Однако благодаря хорошей адаптации активного ила очистных сооружений данный прирост нагрузки в зимние периоды года не влечет за собой выраженного ухудшения качества очищенных сточных вод по этим показателям.

При работе сооружений ССП в экстремальном режиме происходит активный вынос содержащихся в снежной массе взвешенных частиц и мусора в канализационный коллектор, и по мере таяния шуги оседают, приводя к заиливанию отдельных участков. Поэтому осуществление постоянного контроля работы ССП имеет большое значение для защиты сооружений городской канализации.

Развитие системы утилизации снега в городе идет в нескольких направлениях. Во-первых, продолжается поиск мест для размещения стационарных ССП. Предварительно уже определены площадки для строительства стационарных ССП производительностью до 40,5 тыс. м3/сут. Реальные сроки ввода в эксплуатацию этих ССП составляют три года. Другим направлением развития системы утилизации снега является дальнейшее расширение сети использования мобильных снегоплавильных установок (МСУ).

Необходимо отметить, что для улучшения экологической обстановки на ССП, расположенных в непосредственной близости от жилой застройки, установлены шумозащитные экраны, монтируются дезодорирующие установки, которые не позволяют распространяться неприятным запахам от эксплуатации снегосплавов.

Полученный опыт эксплуатации ССП показал обоснованность принятой концепции размещения, конструирования и организации работы системы утилизации снега и позволил в значительной степени решить одну из острейших экологических и хозяйственных проблем, стоявших перед городским хозяйством.