Утилизация поверхностного стока с целью оптимизации водопользования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Утилизация поверхностного стока с целью оптимизации водопользования

В статье рассмотрена возможность утилизации поверхностного стока с крыш зданий урбанизированных территорий, сопровождающейся выработкой электроэнергии, использованием собранного и очищенного стока для орошения и других хозяйственных нужд.

В условиях климата Ростовской области среднегодовая норма осадков - около 500 мм. Сбор воды может традиционно происходить с площадей крыш зданий и сооружений. Согласно несложному расчету, 1 литр воды получается при выпаде 1 мм осадков на 1 кв. м поверхности [1]. Так, среднемесячная норма выпада осадков в Ростовской области составляет 42 мм. Таким образом, с крыши здания площадью 100 кв. м можно собирать в среднем 4200 литров пресной воды ежемесячно.

Этот объем осадков, после дополнительной очистки, может использоваться на оросительные и хозяйственно-бытовые нужды той локации, где сток был собран. Это позволит повысить эффективность утилизации, ее экологичность, и обеспечить экономию воды питьевого качества.

В настоящее время известен ряд технических решений рассматриваемого направления, наиболее эффективными из которых являются:

1. Сеть отвода ливневых и талых вод, являющаяся элементом полной раздельной системы водоотведения, состоящая из водоприемных колодцев, водоотводящих труб и локальных очистных сооружений поверхностного стока (Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточ¬ных вод: учеб. для вузов. - М.: АСВ, 2002. - С. 17, рисунок 1.5, б) [2].

Данная сеть производит сбор и очистку вод ливневого и талого стока, сбрасывая его в дальнейшем в водоем, но не обеспечивает его опера¬тивное использование на хозяйственные нужды, исключая экономию питьевой воды, которая в значительной мере расходуется на орошение и прочие хозяйственные нужды.

2. Устройство отвода и утилизации ливневого и талого стока (Патент на изобретение РФ № 2347039 «Устройство отвода и утилизации ливневого и талого стока», Бюл. № 5, опубликованный 20.02.2009 г.) [3].

Данное устройство уменьшает поступление поверхностного стока с селитебных территорий в подземные коллекторы ливневой канализации, производит его очистку и позволяет использовать сток на хозяйственные нужды. Однако это изобретение не предназначено для сбора и утилизации стока непосредственно с крыш зданий, не обеспечивает энергоэффективность утилизации стока и производство дополнительных продуктов за счет полученной электроэнергии.

На основании вышеизложенного, представляется весьма актуальным разработка и применение устройства утилизации дождевых и талых стоков с крыш зданий урбанизированных территорий (рисунок 1) с целью решения следующих основных задач:

1) уменьшения поступления стока с крыш зданий урбанизированных территорий в подземные коллекторы ливневой канализации;

2) обеспечения энергоэффективности утилизации стока;

3) производства гипохлорита натрия (окислителя-бактерицида) за счет полученной электроэнергии;

4) повышения эффективности очистки собранных стоков;

5) определения возможности оперативного использования собранной и очищенной воды для орошения и других хозяйственно-бытовых нужд.

Рисунок 1. Схема конструктивного решения предлагаемого устройства утилизации поверхностного стока: 1 - водоприемная воронка; 2 - водоотводящая труба; 3 - минигидротурбина; 4 - электропровода; 5 - аккумуляторные батареи; 6 - корпус; 7 - здание производства гипохлорита натрия; 8 - вентиляционное устройство; 9 - фильтрующий заполнитель; 10 - фильтрующие колодцы; 11 - подземный накопительный резервуар; 12 - люк доступа

поверхностный сток утилизация

Утилизацию собранного дождевого стока целесообразно сопровождать выработкой электроэнергии, направляемой в дальнейшем на производство окислителя-бактерицида - гипохлорита натрия (NaClO). Собранный и очищенный сток может использоваться для систем пожаротушения, орошения и других хозяйственных нужд, предъявляющих высокие требования к качеству воды. Применение такого устройства, помимо этого, предупреждает постепенное разрушение элементов цоколя и фундамента зданий, расположенных на урбанизированных территориях. Следует отметить, что эффективное функционирование устройства возможно в период положительных температур. В остальное время эксплуатация происходит в режиме обычного ливнеотвода с тем отличием, что талый сток является обособленным, дополнительно фильтруется и аккумулируется в подземном резервуаре.

В качестве электролизера малой мощности могут быть использованы аналоги электродного блока для установок получения раствора гипохлорита натрия, изготовленные согласно ТУ 6-ВМ.72075.000-2005.

Такие электродные блоки предназначены для получения раствора гипохлорита натрия, используемого в целях улучшения качества воды и в качестве дезинфицирующего средства при санитарной обработке. Блок может использоваться в лечебно-профилактических учреждениях, санитарно-эпидемиологических службах, детских и учебных учреждениях, предприятиях общественного питания и др. (таблица 1).

В качестве исходных растворов для работы блока могут использоваться искусственные и природные водные растворы поваренной соли.

Электролизер является неразборным и неремонтопригодным изделием и представляет собой блок из пяти титановых пластин, имеющих высокостабильное металлооксидное покрытие, заключенных в полимерный корпус. Подвод электрического тока осуществляется электрическим шнуром, залитым полимером той же марки, что и корпус. В качестве источника питания электролизера могут быть использованы аккумуляторные батареи, выпрямители или зарядные устройства с напряжением постоянного тока 12 В и мощностью не менее 200 Вт. В качестве рабочих сосудов для получения растворов гипохлорита должны использоваться емкости из полимерных материалов или стекла.

Таблица 1. Технические характеристики электродного блока

В качестве мини-гидротурбин могут быть использованы аналоги мини-ГЭС-гидрогенераторов следующих конструкций: Stream Engine, LH1000 и Water Baby спроектированных для зарядки аккумуляторов. Мини-ГЭС-гидрогенераторы вырабатывают напряжение 12, 24 и 48 В.

Электроэнергия производится при относительно устойчивой скорости, и хранится в аккумуляторах для дальнейшего использования. Во время низкого потребления мощность аккумулируется. Также может устанавливаться дополнительная обмотка для получения большого напряжения (120, 240 Вольт). Для получения переменного тока используется инвертор. Мини-ГЭС оснащены подключаемой электропроводкой, что позволяет устанавливать стандартные генераторы в любом удобном месте.

Вода из потока направляется в трубопровод для получения необходимой высоты истока (вертикальное расстояние высоты падения воды). Для работы мини-ГЭС-гидрогенератора Stream Engine необходима высота истока 2 метра и более. Вода попадает на гидравлические насадки, там получает необходимое ускорение, затем ударяет колесо турбины, которое вращает вал мини-ГЭС-гидрогенератора. На одной гидротурбине может быть установлено до 4 гидравлических насадок.

При условии использовании данного технического обеспечения, предлагаемое устройство позволит:

1) сократить расходы на строительство отводящей сети к водному объекту и, соответственно, уменьшить его загрязнение;

2) обеспечить выработку электроэнергии, направляемую в дальнейшем на производство окислителя-бактерицида - гипохлорита натрия, который эффективно используется в борьбе с сине-зелеными водорослями;

3) эффективно очистить поступающие с крыш зданий урбанизированных территорий стоки за счет их прохождения через фильтрующий заполнитель;

4) произвести экономию питьевой воды, которая значительно расходуется на орошение и другие хозяйственно-бытовые нужды.

Применение предлагаемого устройства в практике водохозяйственного строительства позволит получить значительный экономический и экологический эффект.

поверхностный сток утилизация

Список использованных источников

поверхностный сток утилизация

1. Алексеев, М. И. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий: учеб. пособие / М. И. Алексеев, А. М. Курганов. - М.: АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 2000. - 352 с.

2. Яковлев, С. В. Водоотведение и очистка сточных вод: учеб. для вузов / С. В. Яковлев, Ю. В. Воронов. - М.: АСВ, 2002. - 704 с.

3.Устройство отвода и утилизации ливневого и талого стока: пат. 2347039 Рос. Федерация: МПК Е03F 1/00, 5/14 / Васильев А. М., Шкура В. Н.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «НГМА». - № 2007115974; заявл. 26.04.07; опубл. 20.02.09, Бюл. № 5. - 3 с.

Размещено на Allbest.ru