Данная статья посвящена исследованию особенностей применения локальных очистных сооружений и фильтр патронов при строительстве автомобильных дорог. В статье был проведен анализ целесообразности проектирования систем поверхностного водоотвода, как составляющей комплекса очистных сооружений на автомобильных дорогах общего пользования; определено влияние на минимизацию затрат при расчете полосы отвода автомобильной дороги, проведен анализ существующих методов очистки поверхностного стока и целесообразность применения фильтровых патронов.
Ключевые слова: локальные очистные сооружения,фильтр патроны, строительстве автомобильных дорог, проектирование автомобильных дорог.
The article is devoted to studying features of local treatment facilities and filter cartridges use in the construction of highways. The article analyzes the feasibility of designing surface drainage systems as a component of a complex of treatment facilities on public highways; the impact on minimizing costs when calculating the right-of-way for a motor road is determined, the analysis of existing methods for treating surface runoff and the feasibility of using filter cartridges is carried out.
Keywords: local treatment facilities, filter cartridges, road construction, road design.
Актуальность поставленной проблемы . Проектирование автомобильных дорог сложный процесс, основной задачей которого является решение технических, экономических и экологических задач, связанных со строительством и эксплуатацией дорог. Проектные решения по обеспечению экологической безопасности и предотвращению негативных последствий влияния автомобильной дороги на окружающую среду принимают на основе сравнения технико-экономических вариантов строительства, в том числе затрат на внедрение природоохранных мероприятий и компенсацию экологических затрат.
Автомобильная дорога и автомобильный транспорт являются источником загрязнения окружающей среды нефтепродуктами, тяжелыми металлами, взвешенными веществами, пылью, которая образуется при износе автомобильных шин или покрытия, противогололедными материалами и тому подобное. Традиционные методы не уменьшают опасность воздействия загрязняющих веществ, а только локализуют максимальную концентрацию загрязнения в условной полосе отвода. Подавляющее число автомобильных дорог проложены через сельскохозяйственные угодья, загрязнение почв и растительности в придорожной полосе будет иметь негативные последствия для людей и животных. Часть продуктов сгорания топлива в двигателях не разлагаются в окружающей среде, другая часть испаряется и выпадает вместе с осадками, для которых характерно изменение уровня рН [4, с.116].
Анализ последних исследований и публикаций. Технические решения по проектированию автомобильных дорог регламентируются строительными нормами, также регламентируются и экологические требования. Однако, данные нормативные документы не регламентируют водоотведения как комплекс инженерно-санитарных мероприятий, влияющих на минимизацию негативного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду.
Цель работы. Проанализировать особенности применения локальных очистных сооружений и фильтр патронов при строительстве автомобильных дорог.
Основное изложение материала . Водоотведение — совокупность санитарно-технических мероприятий, обеспечивающих отвод сточных вод с территорий населенных пунктов или промышленных предприятий. Фактически поверхностный водоотвод на автомобильной дороге является составной частью комплекса по очистке загрязненного поверхностного стока. Вопрос водоотведения по покрытию автомобильных дорог в инженерной практике РФ не является решенным [1]. Только при замене традиционных решений на современные возможно достичь высоких показателей в решении вопросов:
– уменьшение величины поперечного профиля, за счет отсутствия необходимости в устройстве кювета или открытого лотка;
– снижение загрязнения откосов земляного полотна и инфильтрации загрязненного поверхностного стока при попадании на водопроницаемую поверхность;
– повышение эффективности очистки сточных вод, наиболее загрязненными являются первые порции поверхностного стока, но при попадании их в кювет именно они будут максимально всасываться в почву;
– водоотведение с покрытия и предотвращение попадания поверхностного стока в основу дорожной одежды, что обеспечивает прочность конструкции;
– расчетный срок эксплуатации существенно увеличен по сравнению с традиционными решениями [2].
Во время строительства автомобильной дороги в насыпи поверхностное применение линейного водоотвода в виде каналов с решетками дает возможность уменьшить величину поперечного профиля автомобильной дороги за счет отсутствия необходимости в устройстве канав [1, 3].
В частности, применение водоотводных каналов влияет на (рис. 2):
– отсутствие потребности в использовании бордюрного камня;
– уменьшение продолжительности нахождения стока на покрытии и, как следствие, снижение возможности возникновения аквапланирования.
В выемке ситуация с водоотведением является сложной. Стандартная схема проектирование дороги в выемке оказывает существенное влияние на эффективность работы очистных сооружений. Загрязненные нефтепродуктами и тяжелыми металлами поверхностных стоков с автомобильных дорог после отвода с проезжей части отводятся в лоток, который одновременно принимает стоки с откоса выемки — загрязненного только взвешенными веществами и мусором [3].
Очистные сооружения работают на очистку наиболее загрязненной части стока от взвешенных веществ и нефтепродуктов. Фактически получим с откосов выемки органические остатки, которые очистить традиционными методами для дождевой канализации невозможно. Поэтому, данные стоки нужно разделять: поверхностный сток с поверхности проезжей части отводить на очистные сооружения дождевого стока, а стоки с откосов выемки отводить дорожной канавой.
Для дорог II категории и при высоте насыпи или глубине выемки 3 м, экономия на землеотводе будет составлять 8–17 %.
Говоря об оценке величины загрязнения окружающей среды автомобильным транспортом, отметим, что решение вопроса минимизации загрязнений почвенной и водной сред полосы отвода автомобильной дороги состоит из эффективного сбора загрязненного стока с водонепроницаемых покрытий их транспортировки, очистки и утилизации очищенного стока. Автомобильный транспорт в РФ используется для транспортировки почти ¾ всех грузовых перевозок [2] (рис. 1).
Рис. 1. Удельный вес видов транспорта в перевозке грузов в 2020 году
В России больше всего исследуют влияние автомобильных дорог и транспорта на загрязнение атмосферного воздуха. Именно в этом направлении проведены научные фундаментальные исследования, по уменьшению техногенной нагрузки на воздушный бассейн автомобильным транспортом, что позволили дать более качественную оценку в области загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автомобильного транспорта [4, с.126].
Строительство и эксплуатация автомобильных дорог сопровождается прямым и косвенным воздействием на водные объекты. Загрязнение происходит в результате поступления дождевого стока и талых вод с поверхности покрытия. Токсичные компоненты отработавших газов и паров топлива образуют в атмосфере смог, который, насыщаясь парами воды, оседает в виде туманов или выпадает с осадками (дождь, снег), попадая таким образом в водоемы или в грунт [5, с.448].
Кроме того, при строительстве автомобильных дорог целесообразно применение фильтр патронов, которые устанавливаются в дождеприемных колодцах и необходимы для очистки ливневой канализации. Фильтрующий патрон — это доступный способ очистки ливневых (дождевых, талых и приближенным по своим показателям) сточных вод перед сбросом в городской коллектор или поверхностный водоем (рис.2).
Фильтрующие патроны — предназначены для очистки ливневых (дождевых, талых и приближенным по своим показателям иных поверхностных) сточных вод до показателей, достаточных для сброса в городской коллектор или поверхностный водоем.
Рис. 2. Фильтрующий патрон
Очистка ливневых стоков на фильтрующих патронах достигается применением последовательно механического и физико-химического методов очистки [2].
Только соблюдение правил обслуживания фильтр патронов может гарантировать качество очистки ливневых сточных вод.
Рис. 3. Фильтрующий патрон, установленный в железобетонный колодец
Механический метод используется при фильтрации сточных вод через слой механической загрузки. При этом из стоков удаляются дисперсные примеси. Физико-химический метод применяется при прохождении стока через активированный уголь, удаляются нефтепродукты и СПАВ.
Только комбинированный фильтрующий патрон в себе совмещает оба метода очистки. Все остальные фильтр-патроны необходимо использовать в паре; в результате, получиться система фильтр-патронов, состоящая из механического и сорбционного фильтр-патрона.
За счет относительно невысокой стоимости и простоты установки, Фильтрующие патроны (ФП) применяются во многих проектах очистки дождевых стоков. ФП применяются там, где нет возможности установить полноценные ливневые очистные сооружения или загрязнение сточной воды не существенное.
К таковым территориям возможно отнести:
– автомобильные дороги;
– территории стоянок;
– автомобильные и железнодорожные мосты [2].
Устанавливаются ФП непосредственно в дождеприемный колодец во время его монтажа. Некоторые типы и размеры фильтрующих патронов могут быть установлены в существующий колодец.
На сегодняшний день существует большое количество фильтрующих патронов, выпускаемых различными компаниями.
Все производимые ФП разделяются по материалу загрузки, способу монтажа в колодец, производительности (диаметру), степени очистки (высоте).
Расшифровка маркировки: ФПК 580х900.
«ФПК» — вид фильтр-патрона — фильтр патрон комбинированный.
«580» — диаметр по фланцу 580 мм, производительность до 1,5 л/с
«900» — высота корпуса 900 мм, степень очистки стока — до требований выпуска в общесплавную канализацию
Виды фильтрующих патронов по материалу загрузки:
– комбинированные фильтрующие патроны, пример: ФПК 580х900;
– механические фильтр-патроны, пример: ФПМ 580х900;
– сорбционные фильтр-патроны, пример: ФПС 580х900.
Выводы . Подытоживая вышесказанное, отметим, что современные решения по водоотведению дают возможность уменьшения величины поперечного профиля, землеотвод, за счет отсутствия необходимости в устройстве дорожной канавы или открытого лотка на 8–17 %, при высоте насыпи или глубине выемки до 3 м., снижения загрязнения откосов земляного полотна и минимизации инфильтрации загрязненного поверхностного стока; невозможным всасывание загрязняющих веществ в кюветах.
Рассмотренные факторы влияния строительства и реконструкции дорожно-транспортной инфраструктуры на окружающую среду оказывают перспективные направления разработки оптимальных мер по минимизации влияния автомобильной дороги на нее. Принципы экологического проектирования, практическое применение которых есть многофакторной задачей, требуют дальнейших исследований.
Литература:
- Горбунова В. А. Инженерная геодезия: учеб. пособие [Электронный ресурс]: для студентов направления подготовки бакалавров 270800 Строительство, профиль Автомобильные дороги / В. А. Горбунова. — Электрон. дан. — Кемерово: КузГТУ, 2012.
- ГОСТ 32960–2014. Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения. — М. Стандартинформ, 2015. — 8 с.
- Макарова Ю. А., Мануковский А. Ю. Экологическое воздействие на окружающую среду при строительстве и эксплуатации лесовозных автомобильных дорог // Наука. Мысль: электронный периодический журнал, 2016. — https://cyberleninka.ru/article/n/ekologicheskoe-vozdeystvie-na-okruzhayuschuyu-sredu-pri-stroitelstve-i-ekspluatatsii-lesovoznyh-avtomobilnyh-dorog
- Марценюк В. А. Промышленно-транспортная экология. — М.: Высшая школа, 2018. — 283 с.
- Экологическаябезопасность и охрана окружающей среды в регионах России: теория и практика [Текст]: материалы II Всерос. науч.-практ.конф., г. Волгоград, 17–18 нояб. 2016 г. / редкол.: Е. А. Иванцова (отв.ред.); Федер. гос. авт. образоват. учреждение высш. образования «Волгогр. гос. ун-т», Обществ. орг. «Волгогр. гор. клуб д-ров наук». — Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2016. — 686 с.
