Екологічно безпечні технології очищення поверхневого стоку з урбанізованих територій (на прикладі м. Києва) - Автореферат

Києва є водними обєктами переважно дощового живлення, тому якість їхніх вод значною мірою залежить від якісного складу поверхневого стоку, який в достатній мірі не досліджений, нестабільний і за відсутності його очищення може призвести до замулення водойм і негативного впливу на водні екосистеми. стік забрудненість очисний споруда екологічний урбанізований Відповідно до мети дисертаційної роботи поставлені такі задачі: - провести аналіз літературних даних, нормативних і рекомендованих документів по впливу поверхневого стоку з урбанізованих територій на навколишнє середовище, визначенню якісних та кількісних характеристик поверхневого стоку, способам та методам його очищення; розроблено екологічно безпечні технології очищення поверхневого стоку з урбанізованих територій та визначено параметри їх вибору залежно від потужності очисних споруд, рівня забрудненості поверхневого стоку, вимог до якості очищення води, капітальних та експлуатаційних витрат (на прикладі м. запропоновано екологічно безпечні технології очищення поверхневого стоку та конструктивні рішення, які дозволили скоротити площі забудови під очисні споруди, розмір санітарно-захисних зон, зменшити кількість та покращити санітарно-гігієнічні характеристики відходів, покращити екологічну ситуацію в місті Києві; У другому розділі проаналізовано основні закономірності утворення поверхневого стоку, характеристику забрудненості поверхневого стоку з урбанізованих територій за різними літературними даними, а також методи визначення розрахункових якісних і кількісних характеристик поверхневого стоку за нормативною та рекомендованою літературою.Розроблено екологічно безпечні технології очищення поверхневого стоку з урбанізованих територій на прикладі м. Києві з урахуванням витрат атмосферних опадів за місяцями, сезонами, роками та періодами на основі досліджень за період 1871 - 2004 роки, а саме: - аналіз середньої кількості опадів на рік за чотирма періодами показав, що відбувається постійне зростання середньої кількості опадів на рік на 8,1 % (від 582,6 до 629,7 мм); Виявлено і науково-методично обґрунтовано причини щодо необхідності змін та доповнень до існуючих нормативних документів, які є визначальними для виконання розділу проекту «Оцінка впливу на навколишнє середовище» (згідно ДБН А.2.2-1-2003) при проектуванні очисних споруд, а саме: - вдосконалено методику кількісного визначення річного поверхневого стоку, запропоновано внести зміни у формули, рекомендовані ДСТУ 3013-95, оскільки в діючому нормативному документі не враховано поливно-мийний стік, не передбачено вивезення частини снігу при прибиранні територій і не наведено формули для розрахунку поверхневого стоку, який направляється на очисні споруди; Розроблено екологічно безпечні технології очищення поверхневого стоку з урбанізованих територій з урахуванням проведених досліджень по його формуванню та забрудненості (на прикладі м.

1. Розроблено екологічно безпечні технології очищення поверхневого стоку з урбанізованих територій на прикладі м. Києва з метою створення умов екологічно стійкого функціонування природних екосистем і урбоекосистем. Науково обґрунтовано та експериментально доведено на прикладі м. Києва, що для розроблення технологічних схем, методів та споруд очищення поверхневого стоку і визначення діапазону їх застосування необхідно проведення досліджень по формуванню і забрудненості поверхневого стоку в конкретній місцевості.

2. Вперше визначено наукові закономірності формування поверхневого стоку у м. Києві з урахуванням витрат атмосферних опадів за місяцями, сезонами, роками та періодами на основі досліджень за період 1871 - 2004 роки, а саме: - аналіз середньої кількості опадів на рік за чотирма періодами показав, що відбувається постійне зростання середньої кількості опадів на рік на 8,1 % (від 582,6 до 629,7 мм);

- аналіз різниці між максимальною і мінімальною кількістю опадів по періодам показує, що в 1976-2004 рр. вона скоротилася на 57 % (з 447,1 до 210,8 мм);

- середньорічна кількість опадів перевищувала регламентовану БНІП 2.01.01-82 по різним періодам і градаціям на 15,6-37,9 %;

- визначено кількість опадів по місяцям та сезонам: фіксується постійне зростання за сезонами літо (до 34,7 % кількості опадів) і осінь;

- дослідження опадів за різними градаціями по рокам і періодам дозволяє запропонувати коефіцієнти у розрахункові формули визначення обємів поверхневого стоку.

3. Виявлено і науково-методично обґрунтовано причини щодо необхідності змін та доповнень до існуючих нормативних документів, які є визначальними для виконання розділу проекту «Оцінка впливу на навколишнє середовище» (згідно ДБН А.2.2-1-2003) при проектуванні очисних споруд, а саме: - вдосконалено методику кількісного визначення річного поверхневого стоку, запропоновано внести зміни у формули, рекомендовані ДСТУ 3013-95, оскільки в діючому нормативному документі не враховано поливно-мийний стік, не передбачено вивезення частини снігу при прибиранні територій і не наведено формули для розрахунку поверхневого стоку, який направляється на очисні споруди;

- запропоновано методику визначення висоти добового шару опадів (на прикладі м. Києва) для розрахунку обєму накопичувача очисних споруд поверхневого стоку;

- запропоновано внесення змін до рекомендованих ДСТУ 3013-95 коефіцієнтів стоку: конкретизування для водонепроникних поверхонь і скасування для газонів та ґрунтів;

- визначено розрахункові кліматичні параметри, які є складовими кількісного визначення поверхневого стоку для м. Києва (середня кількість опадів на рік - 629,7 мм, у т.ч. за теплий період - hg = 425,6 мм, за холодний період - hc = 204,1 мм; висота добового шару опадів - hoc = 7,5 мм; період перевищення розрахункової інтенсивності дощу - Р=0,075 року; середня кількість діб з опадами на рік - 150; середня кількість діб з опадами за теплий період - 80);

- запропоновано нові розрахункові концентрації забруднюючих речовин у поверхневому стоці для м. Києва, конкретизовані для дощового і талого стоку, оскільки регламентовані ДСТУ 3013-95 показники узагальнені, не конкретизовані для талого стоку і завищені для м. Києва.

4. Розроблено екологічно безпечні технології очищення поверхневого стоку з урбанізованих територій з урахуванням проведених досліджень по його формуванню та забрудненості (на прикладі м. Києва): - визначено і обґрунтовано параметри вибору технології очищення поверхневого стоку залежно від потужності очисних споруд з урахуванням екологічних (рівень забрудненості поверхневого стоку, вимоги до якості очищення води) і економічних (капітальні та експлуатаційні витрати) критеріїв;

- розроблено принципову технологічну схему очищення поверхневого стоку для обєктів невеликої потужності у складі пісковловлювача, нафтосепаратору та біофільтру (або біоплато) з використанням нафтосорбційних бонів і запропоновано 10 варіантів її реалізації;

- розроблено принципову технологічну схему очищення поверхневого стоку для обєктів великої потужності у складі пісковловлювача, установок «ФЛОКФІЛ» (гідроциклон, флотатор, відстійник, фільтр, стабілізатор осаду) і біоплато.

5. Розроблено на пріоритетному рівні інженерну споруду доочищення води біоплато, яка передбачає екологічно безпечне функціонування очисних споруд, завдяки тому, що: - реалізовано можливість повної промивки і відновлення роботи споруди після аварійної ситуації або тривалої експлуатації з поверненням промивних вод на повторне очищення;

- на науковій основі визначено спосіб роботи біоплато у трьох режимах, що розширює функціональні можливості споруди;

- здійснено підбір вищої водної рослинності і спосіб її культивування у біоплато;

- здійснено вибір бактеріального препарату з урахуванням його складу як для очищення стічних вод, так і безпечності для навколишнього середовища.

6. Показано, що якість очищеного за розробленими технологіями поверхневого стоку на початковому етапі експлуатації очисних споруд відповідала вимогам на скид у водойми культурно-побутового призначення. Середні концентрації забруднюючих речовин в очищених водах становили: завислі речовини - 5,5 - 11,6 мг/л, ХСК - 22,7 - 25,9 МГО2/л, БСК5 - 1,2 - 2,0 МГО2/л, нафтопродукти - 0,121 - 0,198 мг/л. Середні концентрації забруднюючих речовин в суміші очищеного поверхневого стоку і вод від миття транспорту становили: завислі речовини - 13,9 - 18,8 мг/л, ХСК - 24,0 - 28,4 МГО2/л, БСК5 - 1,4 - 2,7 МГО2/л, нафтопродукти - 0,154 - 0,204 мг/л.

7. Впроваджено результати досліджень в проектну документацію ТОВ НІЦ «Потенціал - 4», ряд очисних споруд побудовано та введено в експлуатацію в м. Києві (трамвайне депо по вул. Якутська, 14; тролейбусне депо по вул. Трутенка, 32-А; ВАТ «АК «Укртранс»» по вул. Народного ополчення, 25; по вул. Набережна Рибальська на ПК 18 75; ЗАТ «Дніпровська Пристань» по проспекту Ватутіна та вул. Вершигори; парк «Перемога»; база комунального підприємства по утриманню зелених насаджень Печерського р-ну «Зеленбуд»).

8. Показано, що реалізація розроблених технологій дозволила скоротити необхідні виробничі площі під очисні споруди, забезпечити утворення мінімальної кількості відходів, забезпечити високу ефективність очищення поверхневого стоку та передбачити повторне використання очищених вод, що в цілому сприяло покращенню екологічної ситуації в місті Києві.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО У ПРАЦЯХ: 1. Діренко Г.О. Визначення нормативних якісних і кількісних характеристик поверхневого стоку при проектуванні очисних споруд / Г.О Діренко // Водне господарство України. - 2008. - № 6. - С. 28-36.

2. Діренко Г.О. Дослідження формування поверхневого стоку в м. Києві / Г.О. Діренко // Екологія і ресурси. - 2007. - № 17. - С. 81-94.

3. Діренко Г.О. Характеристика поверхневого стоку з урбанізованих територій та його вплив на стан водних обєктів і екологічну ситуацію / Г.О. Діренко // Екологія і ресурси. - 2007. - № 16. - С. 73-79.

4. Діренко Г.О. Використання біоплато для очистки стічних вод / Г.О. Діренко // Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки. - 2006. - Випуск 7. - С. 114-121.

5. Коцарь Е.М. Технологи и оборудование для переработки и утилизации осадков промышленных и коммунальных сточных вод / Е.М. Коцарь, А.А. Диренко // Праці Ін-ту електродинаміки НАН України. Спец. випуск. - 2005. - С. 115-118.

6. Коцар О.М. Запровадження енергоефективних екобезпечних технологій очищення забруднених вод / О.М. Коцар, Г.О. Діренко. - Праці Ін-ту електродинаміки НАН України. Спец. випуск. - 2004. - С. 114-118.

7. Пат.84646 Україна МПК С02F 3/32. Біоплато фітоочисного комплексу та спосіб його роботи / Г.О. Діренко, С.О. Подзерей ; власники патенту Г.О. Діренко, С.О. Подзерей. - № a200704049 ; заявл. 12.04.2007 ; опубл. 10.11.2008, бюл. № 21/2008.

8. Коцарь Е.М. Свойства высших водных растений с позиций их использования для очистки загрязненных вод в инженерно-биологических сооружениях / Е.М. Коцарь, А.А. Диренко // V Міжнародна науково-практична конференція «Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення», 7-11 вересня, 2009 р., Алушта : Зб. наук. ст. у 2-х т. Т. 2 / УКРНДІЕП. - Х.: Райдер, 2009. - С. 312-315.

9. Удод В.М. Вирішення проблеми екологічної безпеки навколишнього середовища при очистці поверхневого стоку з урбанізованих територій / В.М Удод, Г.О. Діренко // Екологічна безпека та природокористування. - Київ, 2008. - № 1. - С. 86-97.

10. Диренко А.А. Обезвоживание осадков сточных вод / А.А. Диренко // Сантехніка, опалення, кондиціювання. - 2006. - № 7 (31). - С. 22-25.

11. Диренко А.А. Использование высших водных растений в практике очистки сточных вод и поверхностного стока / А.А. Диренко, Е.М. Коцарь // Сантехніка, опалення, кондиціювання. - 2006. - № 4 (28). - С. 12-15.

12. Діренко Г.О. Очистка поверхневого стоку з урбанізованих територій / Г.О Діренко // Сучасні проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів та очистки природних і стічних вод : наук.-практ. конф., 11-14 квітня 2006 р., Миргород : труди. - К.: Знання, 2006. - С. 59-67.

13. Коцарь Е.М. Очистка загрязненных дождевых и талых вод / Е.М. Коцарь, А.А. Диренко // Сантехніка, опалення, кондиціювання. - 2005. - № 3 (15). - С. 12-14.

14. Коцарь Е.М. Современное эффективное оборудование и технологии для очистки загрязненных дождевых и талых вод, обработки и утилизации осадков / Е.М. Коцарь, А.А. Диренко // Отопление. Водоснабжение. Вентиляция кондиционеры. - 2005. - № 1. - С. 48-50.

15. Коцарь Е.М. Загрязненные возвратные воды: проблемы и методы их решения / Е.М. Коцарь, А.А. Диренко // Отопление. Водоснабжение. Вентиляция кондиционеры. - 2004. - № 3. - С. 46-47.

16. Діренко Г.О. Новий концептуальний підхід до конструювання та способу роботи інженерної споруди «біоплато» / Г.О. Діренко // Підвищення ефективності використання водних, теплових та енергетичних ресурсів та охорона навколишнього середовища: міжнар. наук.-практ. конф. молодих вчених і студентів, 27-29 квітня 2009р. : тези допов. - К.: КНУБА, 2009. - С. 38-40.

17. Діренко Г.О. Екологічні аспекти при проектуванні споруд очистки поверхневого стоку з урбанізованих територій / Г.О. Діренко // Наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студ., 17-19 жовтня, 2006 р. : тези допов. - К.: КНУБА, 2006. - С. 86-87.

18. Очистка стічних вод від нафтопродуктів і завислих речовин: Методичні вказівки до виконання дипломного проектування для студентів спеціальності 7.070801 «Екологія та охорона навколишнього середовища» спеціалізації 7.070801.10 «Екологія будівництва» / Уклад.: В.М. Удод, О.С. Волошкіна, В.В. Трофімович, Л.О. Василенко, Г.О. Діренко. - К.: КНУБА, 2007. - 40 с.