Основные приемы проведения очистки ливневой канализации

Самостоятельная очистка

Самый простой, доступный для дилетанта прием очистки стоков ливневки – механический, для очистки открытой системы отвода атмосферной воды. Под механической очисткой ливневых стоков здесь понимают удаление загрязнений из желобов, каналов, лотков, решеток вручную. При этом задействуют подручный инструмент: скребки, щетки, ершики, лопаты. Финальный этап ручной очистки – промывание каналов напором воды из шланга.

Для промывки труб небольшого диаметра, до 20 см в диаметре, можно использовать керхер для мытья автомобиля. С его помощью удобно удалять загрязнения из ливневых стоков после обильных дождей, когда пробки еще нет, но ее образование более чем возможно.

Нюансы применения гидродинамического способа чистки

Способ очистки ливневой канализации предполагает использование специального оборудования — объемного источника воды, шланга и насоса. Подача воды под напором (в условиях высокого давления) позволяет в течение короткого времени удалить из канализации различный мусор — листья, бытовой хлам, песок, землю, мелкие камни и т.д. Гидродинамический способ чистки применяется при сильных засорах закрытой системы водоотведения. Подаваемая под давлением струя воды способна разрушить спрессовавшийся засор.

Можно использовать технологию и для прочистки открытых систем, но не целесообразно. Если на приусадебном участке организована глубинная «ливневка» для удаления из нее мусора, наши специалисты рекомендуют применять:

• бытовые мощные насосы;
• емкостные резервуары с водой (например, собранная дождевая);
• систему шланг.

В бытовых условиях можно применять и мойки высокого давления.

Общий обзор методов очистки

Все подходы к очистке сточных вод можно поделить на четыре основных группы. К первой относятся механические методы — с их помощью вода отделяется от крупных нерастворимых примесей без применения химических реагентов или более сложных технологий, основанных, например, на применении электрических полей или полупроницаемых мембран. Два последних примера принадлежат уже к классу физико-химических методов — «рабочей лошадки» в очистке ливневых и дренажных вод. В некоторых случаях требуются и чисто химические методы, основанные на использовании реагентов. Наконец, биологические методы очистки основаны на жизнедеятельности сообществ микроорганизмов. Эти методы подходят для очистки от органических примесей вроде пищевых отходов.

Для чего мы делаем обзор столь разных методов, если речь идет, казалось бы, о вполне типовой задаче, то есть очистке ливнево-дренажных вод? Для того чтобы было ясно, насколько решение одной и той же «типовой» задачи на деле может отличаться для разных объектов. Именно по этой причине применение некой «стандартной» системы очистки практически никогда не дает желаемого результата даже для простейших случаев (например, вод, загрязненных только взвешенными веществами). В более сложных случаях, например, при наличии примесей металлов, стандартные системы и вовсе оказываются почти бесполезными. Но это не означает, что подобная задача неразрешима или требует какого-то очень сложного подхода, вовсе нет. Просто она требует оптимальной комбинации определенных методов, подходящих конкретно под состав очищаемых вод. Тех самых методов, о которых дальше и пойдет речь.

Но прежде чем окончательно перейти к обзору, стоит вспомнить, какими показателями характеризуются ливневые и дренажные сточные воды, то есть на что в первую очередь будут направлены очистные процедуры. Самый простой способ классификации примесей основан на их растворимости. Поэтому в сточных водах отдельно устанавливаются нормы на нерастворимые вещества и на растворимые. Первые отвечают в основном за мутность воды и сравнительно проще поддаются очистке. Растворимые же примеси удаляются сложнее и включают в себя огромное количество органических и неорганических веществ, однако в рамках этого обзора мы не станем увлекаться дальнейшей их классификацией — с ней можно ознакомиться, например, в документах санитарных правил и норм (СанПиН). Скажем лишь, что содержание органических примесей, как правило, контролируют при помощи двух интегральных показателей: БПК и ХПК, то есть биологического и химического потребления кислорода. Оба этих параметра отражают, сколько требуется кислорода (или эквивалентного окислителя, например, бихромата калия или натрия) для окисления всех органических веществ в воде до более простых веществ, обычно — оксидов (воды, углекислого газа и других). При этом биологическое окисление протекает не так полно, как химическое, поэтому оно отражает содержание лишь «мягких», легкоокисляемых органических примесей. Неорганические вещества же чаще контролируются индивидуально, то есть, например, существуют нормы на все металлы (железо, марганец, медь и т.п.) и на различные анионы (нитраты, нитриты и прочее).

Теперь можно переходить к обзору.

Особенности эксплуатации ливневой канализации

На фото засорение ливневой канализации

Ливневая канализация предназначена для отвода дождевой воды с участка. Однако без постоянного обслуживания система быстро забивается мусором и перестает выполнять свои функции. Такие неприятности встречаются у всех видов водоотвода, независимо от конструкции.

Проблемы появляются по следующим причинам:

• Попадание в водостоки большого количества мусора во время осадков и с талой водой, поэтому чаще всего они забиваются весной и в сезон сильных дождей.
• Регулярное проникновение в трубы насекомых, мелких веток, песка и т.д.
• Неправильный монтаж. Собранная система должна соответствовать требованиям СНиПа 2.04.01-85. К примеру, трубы уложены с наклоном 2-7 мм/м в сторону слива. При недостаточном уклоне вода течет медленно и оставляет мусор в магистрали. Если угол слишком большой, жидкость уходит без тяжелой грязи.
• Большое количество крутых изгибов. Мусор будет скапливаться в местах поворотов.
• Объединение ливневой канализации с общедомовой. В такую систему попадает слишком много твердых элементов и жира. Они перемешиваются и после затвердевания создают очень плотную пробку, которую вода не может размыть.
• Строительные работы на участке. В желобах, лотках, водостоке могут остаться пенопласт, стружка, остатки штукатурки и другой мусор, непроходимый для воды.

Засорение ливневой канализации приводит к появлению на участке большого количества воды, что плохо сказывается на окружающей обстановке:

• Она способна размыть фундамент здания, затопить подвал, привести к заболачиванию территории т.д.
• Собравшаяся грязь на кровельной системе создает дополнительную нагрузку на крепеж, который может не выдержать и разрушить конструкцию.
• Выливающаяся через край желоба вода попадает на стены и потолок и становится причиной сырости в помещении.
• На крыше скапливается мусор, под которым всегда влажно.

Для прочистки ливневой канализации применяются такие методы:

• Механический — самый простой в исполнении вариант для открытых и закрытых систем. Грязь удаляется вручную или с помощью простых инструментов.
• Гидродинамический — мусор выводится потоком воды. Для работы понадобится специальное оборудование, обеспечивающее подачу влаги под большим давлением в трубопровод.
• Термический — в засорившуюся канализацию направляется струя горячей воды или перегретый пар.
• Химический — для прочистки используются специальные средства, растворяющие мусор. Они вредны для окружающей среды, поэтому этот способ применяют в крайнем случае.

При выборе способа очистки ливневой канализации можно воспользоваться таблицей ниже:

Способ очистки	Условия применения	Особенности использования
Механический	Для систем длиной до 100 м, диаметром 50-500 мм	Тросики со спиральными наконечниками
Гидродинамический	Для систем длиной до 50 м, диаметром 20-300 мм	Высоконапорное насосное оборудование со специальными насадками
Химический	Для труб длиной до 50 м, диаметром 20-300 мм	Технические чистящие средства, сбор и фильтрация стоков

На практике часто совмещают различные методы, повышающую эффективность очистки, например, механический с гидравлическим или химический с гидравлическим.

Читайте подробнее о том, как сделать ливневую канализацию

Что такое ХПК и БПК?

Параметры, характеризующие состояние стоков, основаны на расходе кислорода (гидролиз, окисление). В лабораториях измеряют биохимическое потребление кислорода (БПК) и химическое потребление кислорода (ХПК).

БПК оценивает объём кислорода, израсходованный аэробами на окись, разложение частиц органического происхождения. Значение вычисляют, замеряя количество О2, использованного без доступа света за конкретное время (пять — двадцать суток).

Показатель ХПК, определяющий объём органики в воде, выражается миллиграммами окислителя на литр жидкости.

Какие факторы влияют на ХПК?

Состав стоков меняется под влиянием независимых причин:

• биохимические процессы;
• наличие в составе атмосферных осадков;
• происхождение, характер сточной воды (бытовые промышленные, хозяйственные, поверхностные, подземные);
• сезонные явления.

От указанных влияний зависит состав стоков, способность их к соединению с кислородом, поскольку некоторые химические вещества, попадающие в воду, не вступают в реакцию с окислителем. Выбор реактивов для определения ХПК обусловлен составом жидкости.

Чем отличаются ХПК и БПК?

Несмотря на то что с помощью БПК и ХПК оценивают загрязнение воды, эти показатели отличаются. Как было указано выше, принцип действия лежит в окислении органических соединений. БПК представляет собой биохимический процесс, а ХПК — химический.

Советуем почитать: Закон о мусоре в сельской местности, частном секторе, многоквартирных домах

Уровень загрязнения биохимически определяется с помощью микроорганизмов в специальной среде (без света) и инкубационном периоде (до двадцати суток). При химическом процессе, чистоту определяют, используя окислители. Срок выполнения анализа сточных вод не превышает четырнадцать дней.

Химическое потребление кислорода показывает общий объём органических веществ в стоках, тогда как БПК даёт оценку загрязнения конкретного объёма воды.

Методики определения ХПК

ХПК сточных вод – это индекс уровня их загрязнения. Для заключения применяют такие способы:

• бихромный;
• перманганатный.

Первый способ предпочтителен для загрязнённой воды. При выполнении используют бихромат калия, серную кислоту. Для реакции бихромного окисления применяют катализатор — сульфат серебра, ускоряющий процесс, но не оставляющий следов пребывания в исследуемом образце. Удаление хлоридов проводят с применением сульфата ртути.

Реакция перманганатного окисления происходит с участием перманганата калия и серной кислоты.

Что такое БПК полное и БПК 5?

Как было указано выше, БПК анализируется от пяти до двадцати суток. Период, за который был проведён анализ обозначают как БПК5 или полное.

Индекс 5 возле аббревиатуры обозначает, что анаэробное воздействие на органические соединения длилось пять суток. По истечении этого времени измеряются полученные показатели количества использованного кислорода в литре сточной воды.

Период для получения полного анализа равен двадцати суткам. Это максимальный срок для процесса окисления микроорганизмами. За это время потребляется весь задействованный в реакции окислитель. Полный период потребления обусловлен характером органических соединений в образце сточной воды.

Методики определения БПК

Для анализа жидкости посредством биохимического потребления применяют скляночный способ. Лаборанты подсчитывают объём кислорода в образцах до инкубационного периода и после него. Материалы содержат при температуре двадцать градусов без света на протяжении времени, нужного для соединения находящихся в сточной воде органических соединений с кислородом.

Три склянки наполняют одинаковым количеством исследуемого материала. Пробы с кислотностью 6-8 pH нагревают (охлаждают) до температуры 20 градусов, насыщают окислителем, взбалтывая на протяжении минуты. Содержимое одной ёмкости проверяют на количество О2, а пробы двух других оставляют в термостате на срок от пяти суток. По завершении инкубационного периода измеряют содержание окислителя обеих ёмкостей. Среднее количество кислорода образцов пересчитывается на литр.

Советуем почитать: Классы, ПДК и нейтрализация вредных химических веществ

В БПК методике результат рассчитывают исходя из разницы показателей первой пробы, среднего количества двух других.

Норма показателя ХПК

Промышленные предприятия, коммунальные службы выполняют регулярную очистку сточных вод, после которой, нечистоты должны соответствовать нормативам, закреплённым законодательно (табл.1).

Таблица 1: норма использования кислорода

Параметр (мг/дм³)	Характеристика воды
0-2	Чистая
3-4	Средне чистая
4-15	Средне загрязнённая
больше 15	Загрязнённые

Как очищать сточные воды?

Разобравшись с появлением, классификацией сточных вод и их делением по загрязнителям, посмотрим, как происходит их очистка.

Все методы очистки можно поделить на несколько основных групп. Сразу стоит отметить, что деление укрупнённое, и существуют методы, находящиеся на стыке.

1) Механическая очистка. Это любые методы, при котором происходит выделение включений различной степени крупности и фазы, при этом химический состав стока не меняется или меняется незначительно (как правило, при различных дозациях реагентов), а также не меняются фазовые состояния воды. Это различные решётки, сетчатые фильтры, жироловки, песколовки, сепараторы, волоконные и плёночные фильтры. Частично сюда относится и флотация.

2) Физическая очистка. Сюда можно отнести технологии, при которой сточной воде придаётся некоторая дополнительная энергия. За счёт этого происходит выделение загрязнений и меняется химический состав воды. Дистилляция, электрокоагуляция, центрифугирование, электродеионизация – примеры таких методов. Из стыковых способов можно отметить ионообменные технологии.

3) Химическая очистка. Предполагает добавку различных реагентов, при которых происходят реакции, изменяющие химический состав стока. Целевые загрязнения при этом удаляются в виде осадка, газовыделения, коагуляции и подобных процессов. Стоит отметить, что биологический метод, широко применяемый для очистки хозяйственно-бытовых стоков, является разновидностью химического класса. Микроорганизмы используют различные ферменты для проведения реакций, разлагающих сложные органические загрязнения до простых – воды, углекислого газа, метана, азота и кислорода. Для интенсификации применяются физические методы, например принудительное насыщение кислородом — аэрация, но в основе процесса лежат именно химические реакции.

Таким образом, мы видим, что для очистки от практически любого загрязнения можно подобрать ту или иную технологию. К сожалению, не все методы являются дешёвыми и эффективными, но, как правило, дорогостоящие или низкоэффективные (в силу своей природы) методы применяются для очистки от специфичных промышленных загрязнителей

Поэтому очень важно минимизировать попадание таких веществ в стоки. Также следует иметь в виду, что смеси некоторых веществ (например, гликоли) могут вести себя непредсказуемо и требовать принципиально разных методов очистки в зависимости от соотношений в смеси и внешних факторов (например, температуры стока)

Это делает очистку таких стоков затратным мероприятием, а к тому же повышает риски неполной обработки

Поэтому сейчас пристальное внимание обращают на разведение стоков различной природы в разные системы очистки, поскольку переработка их в общей массе может быть существенно дороже и неудобнее, чем по отдельности

Профилактика засоров

Существует ряд правил, которых необходимо придерживаться, чтобы избежать возникновения засора в ливневой канализации:

• ливнёвка должна проектироваться с учётом строительных норм и правил (СНиП);
• не рекомендуется обустраивать слишком протяжённые или кривые участки;
• в местах разветвления, перепада или поворота коммуникации, необходимо устанавливать смотровые колодцы;
• для обустройства такой коммуникации лучше всего подойдут трубы с внутренней гладкой поверхностью;
• трубы для ливневой канализационной сети должны обладать хорошей устойчивостью к коррозии;
• профилактические мероприятия необходимо проводить регулярно (очистка камер, решёток, мусороприёмников и т. д.);

Особенности ливневой канализации

Работа ливневки не ограничивается простым сбором атмосферных осадков. Сточную воду необходимо утилизировать, а перед этим — очистить от вредных примесей. Водоотведение и очистка сточных вод выполняется любой канализационной сетью. К вредным примесям, которые присутствуют в сточной воде, относят:

• бензин и машинное масло;
• различные химические реагенты, которыми посыпают дороги зимой;
• разнообразный мусор, который, так или иначе, попадает в сточные воды.

Если система не оснащена очистными устройствами или не справляется с поставленными задачами, возможен засор канализационной системы.

Профилактические меры против засорения

Поскольку система ливневых стоков находится в постоянном контакте с окружающей средой, то изолировать ее от проникновения мусора и песка полностью невозможно.

Снизить вероятность засоров поможет:

• Проектирование и монтаж коммуникаций согласно СНиП № 2 от 04.03.85.
• Установка защитных решеток на открытую ливневую канализацию.
• Оборудование пескоуловителей и колодцев обслуживания над ними.
• Установка смотровых колодцев в местах разводки, поворотов, уровневых перепадов трубопровода.
• Установка жироуловителей в местах соединения ливневки с бытовыми сточными водами.

Локальный контроль и очистка ключевых мест загрязнения ливневых стоков поможет уложиться в два профилактических промыва трубопровода и сохранить систему в рабочем состоянии круглогодично.

Составные элементы частной очистной конструкции

Очистная система, которая используется в бытовых целях, имеет такие конструктивные элементы:

• специальная ёмкость для сбора жидкости;
• пескоуловитель;
• нефтеуловитель или маслоуловитель;
• сорбционное устройство.

Ливневая канализация в обязательном порядке оснащается очистной системой

Ёмкость для сбора жидкости

Этот элемент очистной системы стыкуется непосредственно с ливневой канализацией. Подобный резервуар предназначен для сбора сточных вод, которые образуются в результате сильных осадков или таянья снега.

Ёмкость для сбора сточной воды накапливает жидкость. Их этой ёмкости влага поступает в другие части конструкции, где происходит поэтапная очистка ливневых стоков. Главная функция этого резервуара — защита очистных элементов системы от перегрузки.

Пескоуловитель

Это устройство включается  в работу на первой стадии очистки. Пескоуловитель выполняет фильтрующую функцию и отделяет крупные частицы, которые содержатся в сточных водах.  Такая деталь является незаменимой, так как способна удерживать около 65% мусора, который содержит канализационная сточная вода. При эксплуатации пескоуловителя необходимо помнить о том, что он нуждается в регулярной очистке. Проверка этого оборудования должна проводиться не реже 1 раза в 3 месяца, а также сразу после выпадения большого количества осадков.

Нефтеуловитель или маслоуловитель

Любое очистное сооружение обязательно должно оснащаться нефтеуловителем или маслоуловителем. Подобное оборудование призвано очищать сточную воду ливневой канализации от нефтяных отходов и масел. Эти вещества загрязняют почву, воду и выделяются в первую очередь из автомобилей.

Специальные фильтры задерживают масло и нефтепродукты, содержащиеся в стекающей в систему воде

Очистка сточных вод от нефтяных продуктов выполняется посредством фильтрации. После того, как загрязнения отфильтрованы, их коагулируют (объединяют) в более крупные составляющие. После коагуляции маслянистые пятна попадают на поверхность и удаляются с помощью специального оборудования.

Сорбционное устройство

Сорбционный блок является последним этапом очистки от вредных примесей сточных вод. Это устройство адсорбирует мелкие частицы, которые прошли через первую ступень очистки, а также собирает остатки нефтепродуктов и масел, оставшиеся в воде после маслоуловителя.

Сорбционное устройство оснащено несколькими фильтрами, которые улавливают мельчайшие частицы. Эти фильтры подлежат периодической замене.

Составные элементы частной очистной конструкции

Очистная система, которая используется в бытовых целях, имеет такие конструктивные элементы:

• специальная ёмкость для сбора жидкости;
• пескоуловитель;
• нефтеуловитель или маслоуловитель;
• сорбционное устройство.

Ливневая канализация в обязательном порядке оснащается очистной системой

Ёмкость для сбора жидкости

Этот элемент очистной системы стыкуется непосредственно с ливневой канализацией. Подобный резервуар предназначен для сбора сточных вод, которые образуются в результате сильных осадков или таянья снега.

Ёмкость для сбора сточной воды накапливает жидкость. Их этой ёмкости влага поступает в другие части конструкции, где происходит поэтапная очистка ливневых стоков. Главная функция этого резервуара — защита очистных элементов системы от перегрузки.

Пескоуловитель

Это устройство включается в работу на первой стадии очистки. Пескоуловитель выполняет фильтрующую функцию и отделяет крупные частицы, которые содержатся в сточных водах. Такая деталь является незаменимой, так как способна удерживать около 65% мусора, который содержит канализационная сточная вода. При эксплуатации пескоуловителя необходимо помнить о том, что он нуждается в регулярной очистке. Проверка этого оборудования должна проводиться не реже 1 раза в 3 месяца, а также сразу после выпадения большого количества осадков.

Нефтеуловитель или маслоуловитель

Любое очистное сооружение обязательно должно оснащаться нефтеуловителем или маслоуловителем. Подобное оборудование призвано очищать сточную воду ливневой канализации от нефтяных отходов и масел. Эти вещества загрязняют почву, воду и выделяются в первую очередь из автомобилей.

Специальные фильтры задерживают масло и нефтепродукты, содержащиеся в стекающей в систему воде

Очистка сточных вод от нефтяных продуктов выполняется посредством фильтрации. После того, как загрязнения отфильтрованы, их коагулируют (объединяют) в более крупные составляющие. После коагуляции маслянистые пятна попадают на поверхность и удаляются с помощью специального оборудования.

Сорбционное устройство

Сорбционный блок является последним этапом очистки от вредных примесей сточных вод. Это устройство адсорбирует мелкие частицы, которые прошли через первую ступень очистки, а также собирает остатки нефтепродуктов и масел, оставшиеся в воде после маслоуловителя.

Сорбционное устройство оснащено несколькими фильтрами, которые улавливают мельчайшие частицы. Эти фильтры подлежат периодической замене.

Каков итог?

Итак, мы рассказали об основных способах очистки сточных вод, какие же подходят именно для ливневых и дренажных стоков? Чаще всего речь здесь идет о комбинации одного или нескольких механических методов очистки — отстаивания или фильтрации, причем уже на этих двух этапах добавляют коагулянты, флокулянты и другие реагенты для максимального осветления воды и осаждения примесей. Чтобы повысить эффективность отстаивания, применяются тонкослойные отстойники, рабочий объем которых разделен тонкими наклонными перегородками: в небольшом зазоре примеси оседают значительно быстрее, чем во всей толще воды, поэтому даже недолгое пребывание сточных вод в устройстве такого типа позволяет удалить большую часть взвешенных веществ. На этом же этапе возможно окисление органических примесей, что снизит БПК и ХПК. На следующих этапах в зависимости от точного состава примесей может потребоваться дополнительная аэрация для удаления различных форм азота, дополнительного окисления органики, а также удаления поверхностно-активных веществ и остаточных взвесей в составе пены. Наконец, на последнем этапе возможна доочистка вод на сорбционных и ионообменных фильтрах для окончательного удаления примесей тяжелых металлов и органических веществ.

Еще раз подчеркнем, что каким бы специфическим ни был проект, очистка сточных вод — это всегда прикладная задача, поддающаяся решению. Очистка ливнево-дренажных вод — лишь один из примеров, часто встречающихся на практике. В следующий текстах мы обсудим другие системы, для которых могут потребоваться другие подходы.