4. ПРОГНОЗ ОБЪЕМА СТОЧНЫХ ВОД
4.1. Сведения о фактическом и ожидаемом поступлении сточных вод. Прогнозный баланс системы водоотведения
Прогноз объема сточных вод, принимаемых на очистные сооружения города Челябинска, приведен в приложении 6. Согласно расчетным данным, к 2025 году объем стоков, обрабатываемых на очистных сооружениях, составит 130922,8 тыс. куб. м/год, что составит 94 % от существующего объема.
При расчетах принимался один сценарий развития системы водоотведения, в связи с тем, что сложившаяся структура системы технически не предусматривает других вариантов развития.
Расчет изменения численности населения для прогноза приведен в приложении 4.
4.2. Расчет мощности очистных сооружений с разбивкой по годам
Номинальная производительность очистных сооружений города Челябинска составляет 600 тыс. куб. м/сутки.
Исходя из графика 3, с учетом часовой неравномерности поступления сточных вод на очистные сооружения, а также коэффициента сезонного колебания водоотведения (К = 1,1) определена проектная производительность очистных сооружений, которая составляет 500 тыс. куб. м/час.
В таблице 10 приведены значения по производительности очистных сооружений по годам.
Таблица 10
Год | Среднесуточная обработка сточных вод, тыс. куб. м/сутки | Проектная производительность очистных сооружений, тыс. куб. м/сутки |
2012 | 362,53 | 600,00 |
2013 | 362,53 | 600,00 |
2014 | 360,65 | 600,00 |
2015 | 361,28 | 600,00 |
2016 | 361,63 | 600,00 |
2017 | 362,64 | 440,00 |
2018 | 357,44 | 440,00 |
2019 | 353,81 | 440,00 |
2020 | 349,87 | 440,00 |
2021 | 351,60 | 440,00 |
2022 | 353,33 | 440,00 |
2023 | 355,06 | 440,00 |
2024 | 356,64 | 500,00 |
2025 | 357,71 | 500,00 |
4.3. Анализ гидравлических режимов и режимов работы отдельных элементов системы водоотведения
Согласно выданным исходным данным, была построена электронная гидравлическая модель системы водоотведения города Челябинска (магистральные водоводы). Электронная схема сетей водоотведения создана в программном комплексе Zulu Drain.
Целью гидравлического расчета сетей канализации на первом этапе выполнения работы является выявление проблемных зон на магистралях. Расчет не принимает во внимание устройство внутриквартальных сетей и носит оценочный характер. Предлагаемые решения по оптимизации коммуникаций рассчитаны для обеспечения оптимальных нормативных показателей движения жидкостей в трубопроводах при самотечном и напорном режимах (наполнение, скорость движения, напор).
Общее видение сетей системы водоотведения - устойчивая сеть с достаточным резервом мощности (данные идеальной модели) и проблемами заиленности и, возможно, неправильной прокладки (сравнение результатов идеальной модели и фактических уровней наполнения сети). Сеть обеспечивает подачу стоков в необходимом количестве. По имеющейся информации, недостаточно отрегулирована работа канализационных насосных станций для совместной работы.
Полученные расчетные данные были сверены с результатами фактических замеров наполнения по сетям водоотведения. В результате проведенной работы установлено, что единственными спорными узлами системы являются:
- коллектор N 28 диаметром 2000 мм, расположенный в Курчатовском районе;
- группа магистральных коллекторов, подающих стоки на ГНСК, расположенных в Калининском и Курчатовском районах.
Для уточнения характеристик был проведен детальный расчет коллекторов с использованием данных отметок топоподосновы. В результате получены пьезометрический график заполнения коллектора N 2 по состоянию на сегодняшний день (Приложение 6) и данные по расчету сетей (Приложение 7).
Коллектор N 28 - наполнение по расчету не превышает 0,716 м, что меньше значений проведенных замеров (0,8 м и 1,0 м). При этом нет возможности оценить степень заиленности коллектора. Принимая во внимание расположение коллектора в зоне интенсивной застройки, необходимость использования ресурса коллектора для переброски на ОСК сточных вод пос. Новосинеглазово, отсутствия в данном районе дублирующего коллектора рекомендуется провести проектно-изыскательские работы с подготовкой проектно-сметной документации на постройку разгрузочного коллектора аналогичного сечения.
Рассмотрение коллектора N 2, который, по данным эксплуатационной службы, находится в нерабочем состоянии в связи с переполнением, было произведено в увязке с коллекторами данного узла - NN 1, 3 и коллектора 2400 x 2400 мм. В процессе анализа данных выявлено:
- на коллекторе N 2 при приближении к ГНСК присутствует контруклон с величиной 1,86 мм/м;
- на трассе коллектора N 2 обнаружен еще один контруклон меньшей величины - 0,427 мм/м;
На трассе коллектора N 3 также обнаружен контруклон с величиной 2,105 мм/м.
Проведенный расчет с учетом отметок топоподосновы показал схожие параметры наполнения коллекторов с данными эксплуатации с учетом корректировки на заиленность трубопроводов. Этот факт, по нашему мнению, подтверждает наличие контруклонов.
Проведенный расчет, основанный на данных после устранения контруклонов сетей, показал более чем 2-кратный запас по производительности данной группы коллекторов, что позволит принять все объемы от перспективной застройки без увеличения диаметров сети и постройки новых трубопроводов. Рекомендуемые мероприятия - проведение проектно-изыскательских работ с подготовкой проектно-сметной документации на устранение контруклонов, установку запорной арматуры для устойчивой регулировки потоков (необходимо в связи с тем, что коллектора работают совместно, имея при этом различные геодезические отметки лотков) для недопущения переполнения отдельных коллекторов.
4.4. Анализ резервов производственных мощностей очистных сооружений системы водоотведения и возможности расширения зоны их действия
Согласно существующим данным о водоотведении, а также прогнозным расчетам с 2014 по 2024 годы с определением темпов изменения объемов водоотведения, выполнен расчет фактических и ожидаемых объемов водоотведения города Челябинска и городов-спутников.
Расчет выполнен с учетом требований Государственной программы "Обеспечение доступным и комфортным жильем и коммунальными услугами граждан Российской Федерации", утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации.
При расчетах использован коэффициент среднегодового роста численности населения, равный 1,05 (Доклад Главы Администрации города Челябинска о достигнутых значениях показателей для оценки эффективности деятельности органов местного самоуправления города Челябинска за 2012 год и их планируемых значениях на 3-летний период) (приложение 3).
В период с 2013 по 2024 годы ожидается снижение объемов поступающих сточных вод на очистные сооружения канализации от населения и промышленности в связи со снижением объемов водопотребления и переводом промышленных предприятий на замкнутые оборотные циклы. Динамика поступления среднесуточных объемов сточных вод на очистные сооружения до 2024 года представлена на графике 3.
Номинальная производительность очистных сооружений города Челябинска составляет 600 тыс. куб. м/сутки. Учитывая в существующей технологии отсутствие сооружений для обеспечения процессов нитри-денитрификации, сооружений доочистки, аварийное состояние метантенков, отсутствие сооружений сгущения и механического обезвоживания осадка, следует, что резерва производственных мощностей очистных сооружений нет.
График 3
Поступление объемов сточных вод по годам в тыс. куб. м/сутки
Исходя из графика 3, с учетом часовой неравномерности поступления сточных вод на очистные сооружения, а также коэффициента сезонного колебания водоотведения (К = 1,1) определена проектная производительность очистных сооружений, которая составляет 500 тыс. куб. м/сутки.
5. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ, РЕКОНСТРУКЦИИ И МОДЕРНИЗАЦИИ (ТЕХНИЧЕСКОМУ ПЕРЕВООРУЖЕНИЮ) ОБЪЕКТОВ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ
5.1. Основные направления, принципы, задачи и целевые показатели развития систем водоотведения
Целью всех мероприятий по строительству, реконструкции и модернизации систем водоотведения является обеспечение ее надежной и эффективной работы, что является важнейшей составляющей санитарно-эпидемиологического благополучия населения и сложившейся вокруг мегаполиса экосистемы.
В условиях экономии воды и устойчивой тенденции к сокращению объемов водопотребления и водоотведения приоритетными для развития систем водоотведения являются следующие направления:
- обеспечение (сохранение) необходимых мощностей для подключения к системе новых нагрузок (перспективной застройки, муниципальных образований и т.д.);
- повышение качества очистки сточных вод с обеспечением нормативных показателей на выпуске очищенных сточных вод в водоприемник;
- обработка осадков сточных вод с последующей максимально возможной его утилизацией - использование для рекультивации отвалов металлургических производств города Челябинска;
- ужесточение контроля качества сточных вод, принимаемых на очистные сооружения от промпредприятий города, с целью исключения поступления токсичных веществ, ингибирующих процессы биохимической очистки стоков;
- повышение надежности работы всех составляющих систем водоотведения: сети, насосные станции, очистные сооружения, путем применения современных материалов и технологий, энергосберегающего оборудования;
- внедрение автоматического регулирования технологических процессов обработки стоков для ведения мониторинга технологических параметров сооружений и повышения надежности работы системы в условиях экономии энергоресурсов.
Учитывая темпы развития города ввода в эксплуатацию новых площадей жилищного фонда, а также сопутствующее этому увеличение объемов стоков, необходимо провести ряд мер, направленных на оптимизацию системы водоотведения города Челябинска:
1. Разработать мероприятия по оптимизации совместной работы сети канализационных насосных станций. Объединить ряд локальных КНС небольшой мощности в более крупные;
2. Произвести модернизацию старых сетей и устройство при необходимости новых;
3. Выполнить замену устаревшего насосного оборудования.