2015-04-20
15195
Системой водоснабжения называют комплекс сооружений и устройств, обеспечивающий снабжение водой всех потребителей в любое время суток в необходимом количестве и с требуемым качеством.
Задачами систем водоснабжения являются:
- добыча воды;
- при необходимости подача ее к местам обработки или очистки;
- хранение воды в специальных резервуарах;
- подача воды в водопроводную сеть к потребителям.
Организация систем водоснабжения происходит на основании сопоставления возможных вариантов с учетом особенностей городских территорий, требуемых расходов воды на разных этапах развития города, возможных источников водоснабжения, требований к напорам, качеству воды и обеспеченности ее подачи.
Централизованные системы водоснабжения городов по степени обеспеченности подачи воды подразделяются на следующие категории:
1 - допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более 30 % расчетного расхода и на производственные нужны до предела, устанавливаемого аварийным графиком. Длительность снижения подачи не должна превышать 3 суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается не более, чем на 10 минут;
|
|
|
2 - величина допускаемого снижения подачи воды та же, что для 1ой категории, длительность снижения подачи не должна превышать 10 суток. Перерыв в подаче или снижение подачи ниже указанного предела не более, чем на 6 часов;
3 - величина допускаемого снижения подачи воды та же, что при I категории, длительность снижения подачи не должна превышать 15суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного пределане более, чем на 24 часа.
Объединенные хозяйственно-питъевые и производственные водопроводы городов при числе жителей в них более 50 тыс. человек следует относить к 1ой категории; от 5 до 50 тысяч - ко 2ой; а населенные пункты с числом жителей менее 5 тысяч - к 3ей категории.
Для организации водоснабжения городов используют различные источники природной пресной воды. Эти источники в зависимости от используемых вод делятся на поверхностные (водохранилища, реки, озера) и подземные (артезианские скважины, трубчатые и шахтные колодцы и т.п.). Основные достоинства и недостатки подземных и поверхностных вод показаны в таблице 2.
Таблица 2. Краткая характеристика поверхностных и подземных вод.
| Источники водоснабжения | Достоинства | Недостатки |
| Поверхностные воды | Позволяют создавать и регулировать определенные запасы воды | Сильно загрязнены, требуют специальной обработки; соляной состав, температура, а также флора и фауна, которые в них содержатся, резко меняются в зависимости от сезона года, что затрудняет обработку и очистку |
| Подземные воды | Как правило, пригодны для питья без специальной обработки, их температура и соляной состав постоянны | Практически невозможно создавать и накапливать запасы подземных вод; трудно поддаются учету. |
В зависимости от используемых природных источников воды организуют процесс водоснабжения города по одной из схем показанных на рисунках 9 и 10.
|
|
|
 |
|
 |
7 8
 |
|||
 |
|||
6
|
|
|
|
Рисунок 9 Принципиальная схема организации водоснабжения города из поверхностного источника.
Водоснабжение города при использовании этой схемы организуется следующим образом: вода из поверхностного источника водоснабжения поступает в водоприемное сооружение (1), откуда насосами первого подъема (2) подается на станцию очистки воды (3). после очистки вода поступает в сборные резервуары (4), откуда насосной станцией (5) по водопроводам (6) поступает в разводящую сеть города (7), далее вода по вводам здания (8) поступает потребителям (9). Для регулирования водоподачи на городской водопроводной сети часто устанавливают водонапорные башни (10) (регулирующие резервуары).
|
|
|||
 |
|||
7
 |
 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
5
 |
 |
|
 |
||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||
 |
 |
||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
6
Рисунок 10 Принципиальная схема водоснабжения города из подземного источника воды.
Вода из подземных источников водоснабжения (артезианских скважин) (1) подается насосами в сборный резервуар (2), откуда насосной станцией (3) подает воду в водонапорную башню (4), по водопроводам (5) вода из водонапорной башни поступает в водопроводную сеть города (6) и через вводы здания (7) поступает к потребителям (8).
При использовании артезианских вод, имеющих высокие санитарно-гигиенические качества (качество воды в источнике соответствует установленным требованиям), схема водоснабжения может быть значительно упрощена, сооружения для очистки водымогут отсутствовать.
Качество воды природных источников, так же как и требования, которые предъявляются к качеству воды, используемой различными потребителями, весьма разнообразны.
Путем анализа воды природных источников выявляется наличие в ней различных веществ и микроорганизмов. Для получения правильной характеристики источника воды производится отбор проб и анализы. Отбор проб из источника, оценку и контроль качеств воды, подаваемой для питьевых нужд населения, организуют в соответствии с ГОСТ 214-1074-01 «Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» в специальных лабораториях на станциях очистки (подготовки) воды.
Приведенные схемы организации водоснабжения могут применяться как для населенных пунктов, так и для промышленных производств.
В целях обеспечения санитарно-эпидемиологической надежности проектируемых и реконструируемых водопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения в местах расположения водозаборных сооружений и окружающих их территориях организуются зоны санитарной охраны (ЗСО).
Зона санитарной охраны источника водоснабжения в месте забора воды состоит из трех поясов: первого — строгого режима, второго и третьего — режимов ограничения. Проект указанных зон разрабатывается на основе данных санитарно-топографического обследования территорий, а также гидрологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и топографических материалов.
|
|
|
Граница первого пояса зоны санитарной охраны поверхностного источника ограничивает источник в месте забора воды и площадку, занимаемую водозаборами, насосными станциями, очистными сооружениями и резервуарами чистой воды. Граница устанавливается в целях устранения возможности случайного или умышленного загрязнения воды в этом поясе.
Территория первого пояса должна быть спланирована, озеленена и огорожена, а на акватории поверхностных источников поставлены предупредительные знаки. В пределах пояса запрещены все виды строительства, не связанные с основным производством, проживание людей, купание, водопой и выпас скота, ловля рыбы, применение удобрений и ядохимикатов, рубка леса.
Границы второго пояса зоны санитарной охраныподземного источника водоснабжения устанавливаются для защиты водоносного горизонта от микробиологического загрязнения. Основным параметром, определяющим расстояние от водозабора до границы, является достаточная для гибели микроорганизмов продолжительность продвижения микробного загрязнения потоком подземных вод к водозабору.
Граница определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условия, что если микробы попадают в водоносный горизонт за ее пределами, то они не достигнут водозабора. Расчетный период времени зависит от вида подземных вод (напорные, безнапорные), наличия гидравлических связей этих вод с открытым водоемом, климатических условий и принимается в пределах 100— 400 суток.
На территории второго пояса зоны санитарной охраны разрешается отводить земли для строительства и благоустройства населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных объёктов, оздоровительных учреждений; при этом они должны быть оборудованы системой водоснабжения и канализации отвода загрязненных поверхностных вод. Одновременно с этим во втором поясе запрещается загрязнение территории, размещение складов горюче смазочных материалов, ядохимикатов, удобрений, накопителей и других объектов, которые могут привести к химическому загрязнению водоемов. Кроме того, не допускается устройство полей фильтрации, проведение орошения сельскохозяйственных угодий и т. п., что может вызвать микробное загрязнение источников водоснабжения. Запрещаются закачка отработанных вод в подземные пласты, подземное складирование твердых отходов и разработка недр земли. На территории второго пояса подземных источников необходимо проводить тампонаж бездействующих, дефектных и неправильно эксплуатируемых скважин и колодцев.
|
|
|
Границы третьего пояса санитарной зоны поверхностного источника водоснабжения вверх и вниз по течению реки или во все стороны по акватории водоема должны быть такими же, как для второго пояса, а боковые границы должны проходить по водоразделу, но не дальше 3 — 5 км от водотока или водоема.
Для подземных вод третий пояс служит для защиты подземных вод от возможного химического загрязнения. Его границы так же определяются гидродинамическими расчетами, исходя из условий, что если за ее пределами в водоносный горизонт попадут химические загрязнения, то они не достигнут водозабора или достигнут не быстрее расчетного периода, который должен быть больше проектного срока эксплуатации водозабора (25—50 лет).
На территории третьего пояса зоны поверхностного источника водоснабжения предусматривают такие же санитарные мероприятия, как и во втором поясе. В отличие второго здесь допускаются лесозаготовительные работы. На каналах и водохранилищах в границах третьего пояса должны проводиться работы по очистке дна от отложений и растительности; в химических методах борьбы допускается применение только тех препаратов, которые разрешены органами санитарно-эпидемиологического надзора.
Важнейшим элементом систем водоснабжения являются водопроводные сети. Стоимость сетей водопровода может составлять 60-70% общей стоимости системы водоснабжения. К сетям водоснабжения предъявляются повышенные требования бесперебойной подачи воды в течение суток в требуемом количестве и качестве. Сети водопровода подразделяются на наружные и внутренние.
Наружные сети делятся на магистральные и распределительные. Магистральные линия предназначены в основном для подачи воды транзитом к отдаленным объектам. Они идут обычно в направлении движения основных потоков воды. Магистрали соединяются рядом перемычек для переключений в случае аварии. Распределительные сети подают воду к отдельным объектам, и транзитные потоки там незначительны. Городская сеть водопровода должна иметь целесообразную конфигурацию (трассировку) и доставлять воду к объектам по возможности кратчайшим путем. Поэтому форма сети в плане имеет большое значение, особенно с учетом бесперебойности и надежности в подаче воды потребителям. Эти вопросы решаются с учетом рельефа местности, планировки населенного пункта, размещения основных потребителей воды и др.
Централизованная система водоснабжения городов и других населенных пунктов в зависимости от местных условий и принятой схемы водоснабжения должна обеспечивать:
- хозяйственно-питьевое водопотребление в жилых и общественных зданиях, нужды коммунально-бытовых предприятий;
- хозяйственно-питьевое водопотребление на предприятиях;
- производственные нужды промышленных предприятий, где требуется вода питьевого качества или для которых
экономически нецелесообразно сооружение отдельного водопровода;
- тушение пожаров;
- собственные нужды станции водоподготовки, промывку водопроводных и канализационных сетей и т.п.
Поэтому важнейшей задачей при организации систем водоснабжения является расчет потребностей города в воде, объемов водопотребления на различные нужды городского и местного хозяйства. Для систем водоснабжения населенных пунктов расчеты совместной работы водопроводов, водопроводных сетей, насосных станций и регулирующих емкостей необходимо выполнять по следующим характерным режимам подачи воды:
- в сутки максимального водопотребления - максимального, среднего и минимального часовых расходов, а также максимального часового расхода и расчетного расхода воды на нужды пожаротушения;
- в сутки среднего водопотребления - среднего часового расхода воды;
- в сутки минимального водопотребления - минимального часового расхода воды.
Расчет потребности города в воде является одним из разделов контрольного задания, выполняемого по данному курсу.
Таким образом, система водоснабжения города представляет собой целый ряд взаимно связанных сооружений и устройств. Это водоприемные сооружения, насосные станции I-го и II-го подъема, различные устройства станции очистки воды, водоводы и разводящие сети. Все они работают в особом режиме, со своими гидравлическими, физико-химическими и микробиологическими процессами, протекающими в различные сроки.
Специфика системы водоснабжения заключается в том, что она выполняет все функции, не свойственные другим организациям, а именно: добыча воды, подача к местам обработки, обработка до требуемого качества, хранение и раздача потребителям. При этом отдельные устройства и сооружения могут находиться на больших расстояниях друг от друга. Поэтому для управления такой сложной системой из одного места необходимо применение современных средств автоматического контроля и управления.
В целях обеспечения надежной подачи воды потребителям в необходимом количестве и требуемого качества организуют централизованную систему управления водопроводными сооружениями и сетями. Например:
- диспетчерскую, которая обеспечивает контроль и поддержание заданных режимов работы водопроводных сооружений на основе использования средств контроля, передачи, преобразования и отображения информации;
- или автоматизированную (АСУП) - включающую диспетчерскую систему управления с применением средств вычислительной техники для оценки экономичности работы и расчета оптимальных режимов эксплуатации сооружений.
В зависимости от степени автоматизации в системах водоснабжения применяют различные устройства и уровни управления. Известен так называемый автоматический контроль за различными параметрами процесса (расход жидкости, давление и др.), дистанционное управление, при котором на расстоянии вручную регулируют работу запорных органов или каких-то механизмов. Как правило, это электрическое управление, телеуправление, когда на расстоянии можно передавать сразу ряд управляющих сигналов по одной или нескольким линиям связи из пункта управления. Телеуправление используется в комплексе с телеизмерением и телесигнализацией, при этом управляется ряд устройств. Кроме этого может применяться различная технологическая сигнализация - предупредительная, аварийная, контрольная и командная.
В настоящее время системы водоснабжения постепенно переводятся, в зависимости от конкретных условий, на частичную, комплексную и полную автоматизацию.
Как показывает практика, очень важным является качество технических средств, с помощью которых осуществляется автоматизация. При автоматизации усиливается надежность работы всех устройств, снижается трудоемкость операций, повышается экономичность подачи воды и обеспечивается требуемый режим работы системы.
Внедрение автоматики приводит к сокращению численности обслуживающего персонала, повышает квалификацию его и сокращает физическую работу.
Управление системой водоснабжения при высокой ее автоматизации осуществляется диспетчерской службой. При диспетчеризации в руках одного человека концентрируется оперативное управление и контроль за всеми звеньями системы. Диспетчерская служба может быть одноступенчатой, при которой диспетчерский пункт управляет работой всей системы водоснабжения; двухступенчатой, когда имеются, кроме центрального диспетчерского пункта (ЦДП), местные диспетчерские пункты, управляющие отдельными звеньями системы (МДП). Для особо сложных систем в очень крупных городах возможна и трехступенчатая схема, когда кроме ЦДП имеются районные диспетчерские пункты (РДП) и МДП. Выбор схем автоматизации управления системы водоснабжения обусловливается схемой, масштабом и другими местными условиями.
При организации водоснабжения городских территорий необходима организация системы водоотведения (канализования).
Под системой водоотведения понимают комплекс инженерных сооружений и устройств, предназначенных для сбора, транспортировки, переработки отходов хозяйственно-бытовой деятельности.
Все элементы систем водоотведения делятся на две группы:
1. сооружения, предназначенные для приема и транспортировки сточных вод (внутридомовые канализационные устройства, наружные канализационные сети и колодцы, насосные станции и коллекторы);
2. различного вида устройства для очистки воды и утилизации сточных вод (решетки, песколовки, ивовые площадки, метан тенты, аэрофильтры, биопруды и т. д.)
В современных городах используется сплавная система водоотведения. Все сточные воды условно подразделяются на следующие группы:
1. хозяйственно-бытовые сточные воды (в санитарном отношении самые опасные, так как содержат много болезнетворных бактерий);
2. промышленные и производственные стоки: условно-чистые (допускается выпуск в водоемы без специальной очистки), условно-грязные (требуют специальной очистки на местных очистных сооружениях);
3. дождевые и снеговые талые воды.
В зависимости от того каким образом организован отвод сточных вод с территории города различают следующие системы водоотведения:
- Общесплавная система водоотведения предполагает отведение на очистные сооружения всех видов сточных вод по одной подземной сети труб и каналов;
- Полураздельная система водоотведения предусматривает устройство двух сетей — производственно-бытовой и дождевой, в местах пересечения которых устраивают разделительные камеры – дождесбростные колодцы. При малых расходах дождевой воды весь ее объем смешивается в камерах с производственно-бытовыми стоками и поступает в главный коллектор. При больших расходах дождевой воды ее наиболее значительная часть, попадая в разделительные камеры, отводится в водоем без очистки;
- Полная раздельная система водоотведения предусматривает две самостоятельные сети трубопроводов:
А) для хозяйственно-бытовых и загрязненных производственных сточных вод;
Б) для отведения поверхностного стока и условно чистых производственных сточных вод строится отдельная система ливнестоков (ливневая канализация);
- Неполная раздельная система водоотведения предусматривает сеть трубопроводов для отвода бытовых и загрязненных производственных сточных вод и устройство открытой (поверхностной) дождевой сети в виде уличных лотков, кюветов и канав;
- Комбинированная система водоотведения предусматривает наряду с общесплавной системой элементы полной или неполной раздельных систем. Такая система водоотведения складывается в тех случаях, когда бытовые сети новых районов города присоединяют к общесплавным коллекторам существующей части города.
Выбор системы водоотведения зависит от климатических условий, рельефа города и требует экологических и технико-экономических обоснований.
Применение общесплавной системы целесообразно при наличии крупных проточных водоемов в районах, характеризующихся небольшим количеством атмосферных осадков, и в городах с высокой плотностью населения (многоэтажная застройка).
Применение полной раздельной системы без очистки дождевого стока нецелесообразно по экологическим соображениям. Полная раздельная система с локальными очистными сооружениями на 11... 15% дороже других систем. Применение полной раздельной системы с центральными очистными сооружениями поверхностного стока целесообразно в климатических районах с интенсивным выпадением дождей.
Применение полураздельной системы водоотведения значительно шире, так как она лишена ряда недостатков и ограничений, присущих общесплавной и полной раздельной системам.
В нашей стране наибольшее распространение получили: в крупных городах - полные раздельные системы, в малых городах - неполные раздельные системы.
При организации очистки сточных вод используются следующие виды:
1. механическая;
2. физико-химическая;
3. биологическая.
Механическая очистка производится для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования с помощью различного рода решеток, сит, песколовок, отстойников.
Физико-химические методы очистки заключаются в том, что в очищаемую воду вводят какое-либо вещество - реагент (коагулянт и фло-кулянт).
Биологические методы очистки основаны на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах и являющихся для микроорганизмов и бактерий источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от органических загрязнений. Для биологической очистки сточных вод используется два вида бактерий:
- аэробные, для жизнедеятельности которых необходим кислород;
- анаэробные, для которых необходим газ метан (устройство - метантэнк).
Сооружения для биологической очистки сточных вод разделены на два основных типа:
1) сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным и включают сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации), и сооружения, представляющие собой водоемы (биопруды), заполненные протекающей очищаемой сточной водой;
2) сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях - аэротенки, биофильтры и аэрофильтры.
В этих сооружениях очистка протекает более интенсивно, чем на полях орошения, полях фильтрации и прудах, потому что искусственным путем создаются лучшие условия для развития активной жизнедеятельности микроорганизмов.
Выбор типа сооружений для биологической очистки сточных вод зависит от целого ряда факторов:
- объем и требуемая степень очистки сточных вод;
-размер площади для очистных сооружений (наибольшая площадь требуется для устройства полей орошения, наименьшая для аэротенков);
-характер грунтов;
-рельеф местности и т.п.
При выборе схемы организации очистных сооружений необходимо учитывать экономические показатели — строительную и эксплуатационную стоимость сооружений и устройств.
Управлением и эксплуатацией систем водоснабжения и водоотведения с территорий города занимаются муниципальные организации или акционерные общества «Водоканал», а в крупных городах наряду с ними организованы предприятия, эксплуатирующие ливневую канализацию – «Водосток» или аналогичные.
Эти предприятия предоставляет услуги по водоснабжению (добыча, очистка или улучшение качества воды, подача питьевой воды потребителю, взимание платы с населения за водоснабжение) и водоотведению (сбор, транспортировка и обезвреживание сточных вод), а так же осуществляет эксплуатацию, техническое обслуживание, ремонт водозаборных сооружений, сооружений очистки питьевой воды, магистральных и разводящих сетей водоснабжения и водоотведения.
При организации деятельности предприятий водоснабжения и водоотведения необходимо учитывать технологические особенности процессов, которые непосредственно влияют на производственную структуру предприятия. Все производственные подразделения предприятия водоснабжения и водоотведения можно разделить по выполняем основным функциям на две группы:
- ремонтно-эксплуатационные подразделения. К ним относятся производственные участки, занимающиеся прокладкой, текущим и капитальным ремонтом водопроводно-канализационных сетей, водозаборных узлов, насосных станций и других объектов систем водоснабжения и водоотведения;
- подразделения и службы, обеспечивающие процесс добычи воды, ее очистки в соответствии с требованиями государственных стандартов и санитарных норм на питьевую воду, контроль качества воды и ее подачу к потребителям, а так же процессы очистки и утилизации сточных вод.
Поэтому большую часть персонала предприятия составляют рабочие ремонтно-эксплуатационных подразделений и районов (слесаря, ремонтные рабочие, строители и т.д.). Эксплуатационные районы являются основными производственными подразделениями предприятия. Основной задачей этих подразделений является обеспечение безаварийной работой сетей и оборудования систем водоснабжения и водоотведения.
Существующая до настоящего времени система организации водоснабжения городов в силу ряда объективных и субъективных причин (низкая цены на воду, оплата по нормативу потребления и др.) не стимулирует потребителя к более рациональному ее использованию, а производителя к повышению качества услуг и надежности их предоставления. Затраты на эксплуатацию систем водоснабжения и водоотведения превышают средние по городам с аналогичными природно-климатическими характеристиками в Европе в 2-3 раза. При этом до настоящего времени, как показывают контрольные замеры, полезно используется примерно половина воды, получаемая потребителем, вторая половина сливается в систему водоотведения без использования. При анализе возможных потерь воды в различных технологических стадиях (подъем, очистка, транспортировка и распределение воды) выяснилось из практики, что более 70 процентов потерь приходится на инженерные городские сети, 30 процентов приходится на жилые здания и сооружения. Потребители, как население, так и промышленные предприятия, потребляют не более 75 процентов подаваемой холодной воды.
Не смотря на вышеизложенные факты, в настоящее время, большинство населения абсолютно не заинтересовано в экономии потребляемых ресурсов, да, в общем-то, и не имеет возможности это делать в условиях централизованного водоснабжения.
Таким образом, крайне остро стоит проблема совершенствования хозяйственного механизма и производственной структуры водопроводно-канализационных предприятий в современных условиях развития рыночных отношений.
Организация санитарной очистки и благоустройства городских территорий.
Комплексное благоустройство городских территорий – это многогранная деятельность, направленная на создание благоприятной комфортной городской среды. Включает в себя комплекс инженерно-технических, экологических работ, природоохранного и социального характера, а также деятельность по повышению архитектурно-эстетической привлекательности территории города.
Благоустройство (устройство на благо всех) должно способствовать улучшению всей среды обитания, понимаемой в данном случае как комплекс условий жизнедеятельности и хозяйствования в городском образовании.
Благоустройство территории должно включать в себя, как минимум, следующие виды работ:
- по инженерной подготовке и защите городских территории,
- обустройству и развитию улично-дорожной сети,
- мероприятия по расчистке, осушению и озеленению территории, улучшению микроклимата,
- охране от загрязнения воздушного бассейна, открытых водоемов и почвы,
- а также работы по санитарной очистке,
- снижению уровня шума и другие, которые осуществляются для приведения городских территории в состояние, необходимое для создания качественных и удобных условий жизни населения.
К основным принципам функциональной и территориальной организации объектов комплексного благоустройства относятся:
- достаточность территории для обеспечения функциональных процессов (потребности населения в передвижении, отдыхе, решении бытовых вопросов);
- рациональность использования;
- безопасность среды обитания по нормированным экологическим, санитарно-гигиеническим и противопожарным требованиям;
- доступность объектов первичного и повседневного пользования.
Вопросы организации внешнего благоустройства городских территорий как отрасли городского хозяйства находятся в компетенции органов местного самоуправления.
Как правило, в целях формирования и реализации единой политики благоустройства на территории города органы местного самоуправления поручают реализацию указанной цели подразделению администрации муниципального образования, в роли которого в большинстве случаев выступает отдел (комитет, департамент) благоустройства и является основным исполнительно-распорядительным органом в сфере городского благоустройства.
Указанная служба заключает договора на выполнение работ с организациями различных секторов сферы благоустройства: по организации санитарной очистки и уборки городов, организации по озеленению городов, предприятия дорожно-мостового хозяйства, с предприятиями, отвечающими за освещение городских территорий и другими.
В крупном городе может существовать большое количество специализированных муниципальных и частных предприятий по выполнению отдельных перечисленных видов работ и услуг. Так, например, содержанием зеленого хозяйства крупных городов занимаются специализированные предприятия, в составе которых имеются теплицы для выращивания цветов, питомники древесных и кустарниковых растений. В ряде городов существуют специальные службы инженерной защиты территории и т.д. В малом муниципальном образовании может быть всего одно многопрофильное муниципальное предприятие, обеспечивающее весь комплекс работ.
При организации работ по комплексному благоустройству городских территорий применяется система муниципальных нормативов или стандартов обслуживания, устанавливаемых органами местного самоуправления. Система этих нормативов может включать:
- степень технического состояния и объемы содержания территории муниципального образования, отдельно по магистралям, проездам, внутриквартальным территориям;
- уровень качественного санитарного состояния территорий
- объем отходов, подлежащих обработке (сбору, вывозу и утилизации);
- уровень площадей озеленения городских территорий, определяемый соотношением фактически достигнутого и нормативного уровня, при обеспечении соответствия требованиям качества зеленых насаждений;
- нормативы содержания рекреационных и других зон.
Например, при планировании жилых микрорайонов города для организации благоустройства дворов используют следующие нормативы потребностей в территории (таблица 3), а также по оборудованию в зависимости от возраста детей детских площадок (0,5 – 0,7м. кв. на 1 жителя) – таблица 4:
Таблица 3
| Элементы придомовых территорий | Единицы  измерения |
Плотность застройки жилого участка | ||
| 25,0 – 20,0 | 20,0 – 15,0 | 15,0 – 5,0 | ||
| Придомовые территории | 1м кв. терр./ 20м кв. общ. жилой застр. | 8,6 – 12,0 | 9,4 – 16,0 | 12,4 – 56,7 |
| Гостевые автостоянки | 1м кв. терр./ 20м кв. общ. жилой застр. | 0,7 | 0,8 | 0,9 |
| Территория зеленых насажд., с площадью для игр и отдыха | 1м кв. терр./ 20м кв. общ. жилой застр. | Не менее 5,0 | Не менее 6,0 | Не менее 7,0 |
Таблица 4
| Возраст детей | Оптимальный размер детской площадки | Требования к обустройству |
| до 3 лет | 50 – 75 м кв. | Не менее 10м до окон, Песочницы, качели, горка и др. оборудование. |
| От 3 до 7 лет | 70 – 150м кв. | Не менее 20м до окон, возможно совмещение с отдыхом взрослых. |
| От 7 до 12 лет | 100 – 300м кв. | Не менее 40м до окон. Активные виды игр. |
| От 12 до 16 лет | 900 – 1600м кв. | Не менее 100м до окон жилого дома |
Нормами также должно быть предусмотрено расположение на площадках исправного сертифицированного оборудования, освещение, скамьи, урны и инсоляция не менее трех часов в сутки.
Организуя спортивные площадки также необходимо учитывать следующие нормативы: 2м на одного жителя, площадь 400 – 1400 кв.м., в зависимости от специализации, радиус доступности 200 – 300м, не менее 25м до окон зданий.
В местах отдыха обязательно должны быть организованы хозяйственные площадки. В частности, площадки для установки мусоросборников, в соотношении 0,03 на одного жителя, их площадь 2 – 3м кв. на один контейнер. Располагаться они должны на расстоянии 20м до окон, 100м до входов в здание. При организации таких площадок должны соблюдаться следующие условия: асфальтированное покрытие, наличие бортиков, сопряжение с транспортным проездом больших дорог, должное освещение. Кроме того, необходимо организовать соблюдение санитарно-гигиенических норм, включая дезинфекцию и содержание в чистоте.
Озеленение пространств организованных поселений и мест, где трудится человек, прежде всего территорий городов и промышленных производств, - первостепенная по значению категория деятельности человека. Ее предназначение – минимизация экологического риска, последствий стихийных бедствий, чрезвычайных ситуаций и катастроф, ограничение патогенного воздействия промышленных предприятий и транспорта, а также природных явлений и процессов, опасных как для человека, так и для окружающей его природной среды.
Экологическая ситуация в городе достаточно сложная система. Поэтому значение зеленых насаждений особенно велико для улучшения микроклимата, снижения уровня городского шума, запыленности и загазованности воздуха. Одной из основных задач является улучшение окружающей среды. В решении этой задачи важное место принадлежит городским зеленым насаждениям. Зеленые насаждения в условиях экологического неблагополучия большинства городских поселений России являются одним из эффективных факторов оздоровления окружающей среды, повышения комфортности и качества среды жизни человека.
Поэтому зеленое хозяйство городов во многом определяет облик города, комфортность проживания в нем и является важнейшем элементом системы благоустройства города.
Зеленые насаждения на территории жилой застройки имеют большое оздоровительное значение, они очищают и увлажняют воздух, снижают силу ветра и городской шум, создают благоприятные условия для отдыха людей. Зеленые насаждения на транспортных магистралях города помогают обеспечивать безопасность движения и защищают жилые дома от вредного воздействия городского транспорта. Садово-парковое хозяйство формирует крупные зоны отдыха в городской черте. Озеленение санитарно-защитных зон крупных промышленных предприятий позволяет минимизировать вредное воздействие этих предприятий на жилые массивы города. Озеленение территории и поддержание зеленого хозяйства города, от крупных садово-парковых массивов до внутриквартального озеленения, является достаточно сложной задачей. Важно правильно выбрать типы и виды зеленых насаждений, наиболее соответствующих условиям конкретного города. Зеленые насаждения в городе включают:
1. зеленые насаждения общего пользования, к которым относятся парки, сады,скверы, бульвары, лесопарки.
В парках выделяют различные функциональные зоны, предназначенных для культурно-зрелищных мероприятий, для спортивных сооружений, зона активного отдыха, зона тихого отдыха, административно-хозяйственная зона. Рекреационная нагрузка 60 – 80чел./га.
Сад – разбивают площадью до 10 гектар. Рекреационная нагрузка до 60 чел./га.
Сквер –озелененная часть территории, площадью 1,5 – 3га, для организации кратковременного отдыха населения.
Бульвары города могут формироваться самостоятельно, а могут находиться в составе улиц, ширина их не более 18м, обязательно должна быть организована пешеходная аллея.
Лесопарк – это особая часть зеленого фонда города, которая сформировалась на базе существующих лесных массивов. В лесных угодьях рекреационная нагрузка 3 – 5 чел./га.
2. зеленые насаждения ограниченного пользования (располагаются на территории организаций, предприятий, дошкольных и школьных учреждений, объектов здравоохранения, кондоминиумов);
3. зеленые насаждения специального назначения (санитарно-защитная зона промышленных предприятий, ветрозащитные, снегозащитные и шумозащитные полосы).
По типу создания зеленые насаждения классифицируются на:
- лесного типа;
- насаждения населенных мест;
- защитные насаждения.
По категории содержания используется следующая группировка зеленых насаждений:
- 1 категория: насаждения городского значения;
- 2 категория: насаждения префектурного(районного) значения;
- 3 категория: насаждения жилой застройки.
При организации зеленых зон используется минимальная норма озеленения: в размере 6 м кв./ чел. на территории жилой застройки, 6-10 м кв./ чел. на территории общего городского значения, и нормативный показатель обеспеченности зелеными насаждениями одного жителя города (21 кв.м на человека).
Озеленение определяет не только своеобразие архитектурного облика городов, но и уровень их благоустройства. Непрерывное увеличение численности населения, средств транспорта и промышленных объектов требуют применения более современных методов озеленения, эффективность которых во многом зависит от ассортимента древесно-кустарниковых растений, а так же совершенствования структур и методов управления зеленым хозяйством города.
В связи с ростом городского населения наиболее экологически важную и сложную проблему благоустройства городов представляют процессы организации санитарной очистки городских территорий, включающие уборку улиц, дорог, вывоз снега в зимний период, а так же сбор, вывоз, переработку и утилизацию бытового мусора – твердых бытовых отходов (ТБО).
К твердым бытовым отходам (ТБО) относятся отходы, образующиеся в жилых и общественных зданиях, торговых, зрелищных, спортивных и других предприятиях (включая отходы от текущего ремонта квартир), смет, опавшие листья, собираемые с дворовых территорий, крупногабаритные отходы, а также отходы промышленных предприятий. В муниципальном секторе ТБО образуются из двух основных источников:
- жилых зданий;
- административных зданий, учреждений и предприятий общественного назначения (общественного питания, учебных, зрелищных, гостиниц, детских садов и др.).
Организация санитарной очистки городов от ТБО, применяемые технические средства и формы обслуживания во многом определяются конкретными условиями, из которых основными являются:
- численность и плотность городского населения;
- уровень благоустройства жилищного фонда (наличие канализации, централизованного отопления и теплоснабжения, этажность и наличие мусоропровода);
- климатические и другие природные условия;
- архитектурно-планировочная композиция города;
- состояние и перспективы развития жилой застройки;
- экономические возможности городских властей.
Численность городского населения является одним из основных факторов, определяющих объем работ по сбору и удалению ТБО, а также выбор оптимального варианта их обезвреживания.
Климатические условия предъявляют особые требования к эксплуатации технических средств сбора бытовых отходов (контейнеров и спецтранспорта), срокам удаления и процессам утилизации. С точки зрения организации санитарной очистки домовладений территория страны может быть условно разделена на три климатические зоны: северную, среднюю и южную.
Большинство городского населения проживает в средней зоне, в ней расположена подавляющая доля городов с населением свыше 400...500 тысяч жителей. Поэтому основные требования к условиям сбора и удаления твердых бытовых отходов обычно определяют для средней зоны с указанием тех специфических требований, которые необходимо учесть при обращении с отходами в других зонах.
Важными климатическими факторами северной зоны с точки зрения организации уборки города являются: продолжительные периоды преобладания низких температур, большое количество осадков в зимний период, наличие вечномерзлых грунтов.
Низкие температуры определяют сложность эксплуатации спецтранспорта и специального оборудования. Из-за повышенной хрупкости металла и резины происходит преждевременный износ и поломка оборудования, срок службы которого резко сокращается. Низкие температуры вызывают также примерзание отходов к сборникам и транспортным средствам. В зонах обильных снегопадов и снегопереносов усложняются подъезды к местам стоянки контейнеров и условия проведения погрузочно-разгрузочных работ. Наличие вечномерзлых грунтов затрудняет строительство и эксплуатацию полигонов ТБО, в то же время снижая их экологическую опасность. Отсутствие потребителей вторичного сырья определяет организацию систем сбора и утилизации ТБО.
Южная зона характеризуется высокими температурами и продолжительностью теплого периода, обилием овощей и фруктов и продолжительного сезона их потребления. Высокие температуры наружного воздуха способствуют быстрому разложению органических веществ отходов, ускоренному развитию микрофлоры, в том числе и патогенных микроорганизмов, и насекомых. Все это вызывает необходимость сокращения сроков хранения ТБО, повышенные требования к герметичности контейнеров и транспортных средств, необходимость их систематической и тщательной мойки и дезинфекции.
От архитектурно-планировочной композиции города зависят протяженность маршрутов по удалению отходов, размещение ремонтных баз, стоянок спецавтотранспорта, мусороперегрузочных станций, предприятий по обезвреживанию и других служб санитарной очистки города.
Первым этапом сложившейся системы утилизации бытовых отходов является организация сбора в местах их образования. Сбор производится в металлические контейнеры, устанавливаемые на территории домовладения. Тип и вместимость применяемых контейнеров зависят от количества накапливаемых отходов, типа и этажности застройки, а также от способа погрузки и вывоза ТБО. Изготовленные из металла контейнеры обладают значительной массой, невысокой коррозионной стойкостью и адгезией к влажным отходам, а также большими затратами на их эксплуатацию. Срок службы таких контейнеров не превышает 2 лет, что в 2-2,5 раза ниже нормы.
Вторым этапом является организация вывоза отходов специальным автотранспортом к местам их переработки и утилизации. В России выпускается достаточно широкий спектр машин для вывоза ТБО, которые отличаются:
- назначением (машины для вывоза отходов из жилых и общественных организаций, машины для вывоза крупногабаритных отходов);
- вместимостью кузова (мини-мусоровозы вместимостью 7-10 куб. м., средние вместимостью 16-45 куб. м., большегрузные транспортные мусоровозы вместимостью более 45 куб. м.);
- механизмами загрузки отходов;
- характером процесса уплотнения отходов (непрерывный, циклический);
- системой выгрузки отходов из кузова (самосвальный или принудительный с помощью выталкивающей плиты).
Сопоставление показателей технического уровня выпускаемых отечественной промышленностью специальных машин для санитарной очистки городов с лучшими зарубежными аналогами показало, что отечественные машины в основном обеспечивают технологический процесс загрузки, транспортировки и выгрузки ТБО, но отстают от лучших зарубежных образцов по следующим показателям:
- массе машин и спецоборудования;
- номинальной мощности двигателя;
- расходу топлива;
- эффективности работы гидравлического привода и т.п.
Отсутствуют отечественные машины для обслуживания городов Севера и Крайнего Севера, которые должны выполняться в специальном исполнении, что увеличивает в 2-2,5 раза себестоимость удаления ТБО в этих районах. Также не выпускаются серийно машины для мойки несменяемых контейнеров, что ухудшает экологическую обстановку в городах.
В связи с ростом городского населения все большее значение приобретает проблема вывоза отходов на дальнее расстояние.
Среднее по России расстояние вывоза ТБО составляет 20 км, в крупных городах с населением более 500 тыс. жителей оно возрастает до 45 км и более. По данным обследования 100 городов РФ (без Москвы и Санкт-Петербурга), около 45% всех ТБО транспортируются на расстояние 10-15 км, 40% - на 15-20 км, а 15% всех отходов - на более чем 20 км. Как показывают статистические данные, дальность вывоза ТБО ежегодно возрастает в среднем на 1,5 км, а себестоимость их транспортировки соответственно на 15-20%.
Одним из реальных путей сокращения транспортных расходов является переход к двухэтапной системе вывоза ТБО с применением мусороперегрузочных станций (МПС) и большегрузных транспортных мусоровозов. Организация двухэтапного вывоза отходов позволит, по оценкам специалистов, сократить транспортные расходы на 30%. Одновременно сокращаются выбросы в атмосферу от мусоровозного транспорта.
Следующим этапом является организация переработки или утилизации бытовых отходов. Сложившаяся в Российской Федерации система обезвреживания ТБО основана на захоронении подавляющего большинства отходов (около 98%) на полигонах и неорганизованных свалках, которые занимающие в стране свыше 40 тыс. га земли; кроме того, около 50 тыс. га составляет площадь закрытых (заполненных) свалок и полигонов. Дополнительно ежегодно для захоронения ТБО отчуждается около 1 тыс. га земли.
При этом из всего количества полигонов только около 8% отвечают санитарным требованиям, большинство полигонов представляют значительную эпидемиологическую опасность, нарушают природный ландшафт и являются источником загрязнения почвы, подземных и грунтовых вод, атмосферного воздуха. Следует отметить, что, несмотря на опасность для окружающей среды, многие из уже переполненных и формально закрытых полигонов продолжают принимать значительные объемы ТБО, что обеспечивает их владельцам получение высоких доходов.
Из-за нехватки территорий организованные свалки все дальше удаляются от городов. Чтобы сократить расстояние отходы выбрасываются в не предназначенные для этих целей места и значительная часть отходов вывозится на свалки, которые чаще всего устраивают в выработанных карьерах, оврагах, заболоченных местах вблизи населенных пунктов, что недопустимо с эколого-гигиенических позиций. Нередко их называют полигонами, однако они не отвечают требованиям, предъявляемым к сооружениям по захоронению отходов, не имеют гидроизолирующего (бетонного, глиняного или другого) основания, препятствующего распространению токсичных загрязнений по водоносным горизонтам. В результате сточные воды (фильтрат), которые вытекают из тела полигона в результате воздействия природных осадков и процессов в ТБО, содержат в большом объеме крайне токсичные органические и неорганические загрязнения. Неконтролируемые процессы в теле свалки приводят к формированию болезнетворной микрофлоры, также усугубляющей опасность фильтрата. При отсутствии необходимой гидроизоляции фильтрат попадает в почву, проникает в подземные воды и по водостокам - в открытые водоемы, отравляя источники водоснабжения. Токсичность фильтрата приводит к уничтожению окружающей свалку растительности. Кроме выделения фильтрата из тела свалки в атмосферу постоянно поступают газообразные продукты распада ТБО - метан, аммиак и пр. Они являются источником систематических пожаров на свалках, которые, в свою очередь, загрязняют атмосферу.
Все это свидетельствуют о крайней экологической опасности неорганизованных свалок даже для тех, кто не входит в непосредственный контакт с отходами. В результате распространения загрязнений по воде и воздуху у жителей, проживающих вблизи со свалками, отмечается повышенная заболеваемость и смертность, рождение детей с уродствами. Контроль за такими свалками практически отсутствует, до сих пор не разработаны принципы и условия, препятствующие их образованию, не организованы работы по контролю и ликвидации.
При организации утилизации и переработки твердых бытовых отходов необходимо учитывать, что они содержат ценные утильные компоненты, которые имеют различный морфологический и физико-химический состав в зависимости от климатической зоны расположения города. Ориентировочный состав бытовых отходов городов России, расположенных в разных климатических зонах приведен в таблице 5.
Таблица 5. Примерный морфологический и физико-химический состав
ТБО для разных климатических зон, % по массе
| #G0 Компонент | Климатическая зона | ||
| Морфологический состав ТБО | средняя | южная | северная |
| Пищевые отходы | 35...45 | 40...49 | 32...39 |
| Бумага, картон | 32...35 | 22...30 | 26...35 |
| Дерево | 1...2 | 1...2 | 2...5 |
| Черный металлолом | 3...4 | 2...3 | 3...4 |
| Цветной металлолом | 0,5...1,5 | 0,5...1,5 | 0,5...1,5 |
| Текстиль | 3...5 | 3...5 | 4...6 |
| Кости | 1 + 2 | 1...2 | 1...2 |
| Стекло | 2...3 | 2...3 | 4...6 |
| Кожа, резина | 0,5...1 | 2...3 | |
| Камни, штукатурка | 0,5...1 | 1...3 | |
| Пластмасса | 3...4 | 3...6 | 3...4 |
| Прочее | 1...2 | 3...4 | 1...2 |
| Отсев (менее 15 мм) | 5...7 | 6...8 | 4...6 |
| Физико-химический состав ТБО | |||
| Зольность на раб. массу, % | 10...21 | ||
| Зольность на сух. массу, % | 20...32 | ||
| Органическое вещество на сухую массу, % | 68...80 | ||
| Влажность, % | 35...60 | ||
| Плотность, кг/м3 | 190...200 | ||
| Теплота сгорания низшая на рабочую массу, кДж/кг | 5000...8000 | ||
| Агрохимические показатели, % на сухую массу | |||
| Азот общий N | 0,8...1 | ||
| Фосфор P2O5 | 0,7...1,1 | ||
| Калий К2O | 0,5...0,7 | ||
| Кальций СаО | 2,3...3,6 |
Как видно из приведенных в таблице 5 данных, твердые бытовые отходы российских городов содержат такие ценные компоненты, как бумага, картон, стекло, полимерные материалы, металлы. Поэтому важнейшей задачей организации эффективной системы переработки бытовых отходов является селективный сбор и сортировка отходов перед их утилизацией с целью извлечения полезных компонентов. При захоронении ТБО на полигонах эти утильные фракции безвозвратно теряются. В частности, ежегодно теряется 9 млн. тонн макулатуры, 1,5 млн. тонн черных и цветных металлов, 2 млн. тонны полимерных материалов, 10 млн. тонн пищевых отходов, 0,5 млн. тонны стекла.
Поэтому более прогрессивным представляется перероботка и утилизация бытовых отходов на мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводах. В настоящее время в России эксплуатируются 4 мусоросжигательных завода и 4 мусороперерабатывающих (табл. 6 и 7), при этом все мусоросжигательные заводы укомплектованы импортным оборудованием, все мусороперерабатывающие - отечественным.
Главный недостаток мусоросжигательных заводов - трудность очистки выходящих в атмосферу газов от вредных примесей, особенно от диоксинов и оксидов азота. На отечественных мусоросжигательных заводах используется одноступенчатая схема очистки газов, что не позволяет реализовать их полную очистку и может вызвать загрязнение воздушного бассейна. В настоящее время разрабатываются технологии более глубокой очистки газов. На всех мусоросжигательных заводах обеспечивается утилизация тепла и извлечение черного металлолома.
Таблица 6. Основные технико-эксплуатационные показатели действующих мусоросжигательных заводов
| #G0 Показатель | Местонахождение мусоросжигательного завода | ||||
| Москва N 2 | Москва N 3 | Пятигорск | Мурманск | ||
| Год пуска в эксплуатацию | |||||
| Мощность по приему ТБО, тыс. м3/год (тыс. т./год) | 370 (75) | 1500 (300) | 750 (150) | 600 (120) | |
| Изготовитель технологического оборудования | Франция | Дания | Чехия | Чехия | |
| Количество вырабатываемого тепла, ГДж/год | |||||
| Число агрегатов, шт. | |||||
| Производительность агрегата по ТБО, т/ч | 8,3 | 12,5 | |||
| Занимаемая площадь, га | 2,1 | 3,5 | 5,1 | 3,7 |
В процессе сгорания ТБО на мусоросжигательном заводе наряду с дымовыми газами образуются еще два вида отходов: шлак и зола. Важной задачей при эксплуатации мусоросжигательных заводов является утилизация или захоронение токсичных золы и шлака, масса которых составляет до 30% сухой массы ТБО. Проблема утилизации золы и шлака в настоящее время решена и находится в стадии внедрения.
При переработке на заводах из ТБО извлекаются лом черных и цветных металлов и другие утильные фракции, для чего предприятия оснащаются комплектом специального оборудования: сепараторами черного и цветного металла, стекла, пластмассы, а также грохотами, дробилками и др.
Таблица 7.Основные технико-эксплуатационные показатели мусороперерабатывающих заводов
| #G0 Показатель | Мусороперерабатывающие заводы в городах | |||
| С-П. N 1 | Нижн. Новгород | С-П. N 2 | Тольятти | |
| Год пуска в эксплуатацию | ||||
| Мощность по приему ТБО, тыс. м3/год (тыс. т./год) | 1000 (200) | 200 (40) | 600 (120) | 300 (67) |
| Изготовитель основного технологического оборудования | Россия, Украина | Россия, Украина | Россия, Украина | Россия, Украина |
| Выход компоста и биотоплива, тыс. т/год | ||||
| Выход черного металлолома, т/год | ||||
| Число биобарабанов, шт. | ||||
| Тип биобарабана | 4х60 | 4х36 | 4х60 | 4х60 |
| Занимаемая площадь, га | 5,7 |
Мусороперерабатывающие заводы работают по технологии аэробного биотермического компостирования, при которой значительная (более 50%) часть ТБО обезвреживается и превращается в компост - ценное органическое удобрение.
При переработке бытовых отходов на мусороперерабатывающих заводах необходимо учитывать что, наряду с полезными компонентами (органика, азот, фосфор, калий, кальций и др.), в компосте присутствуют микроэлементы металлов, поэтому при внесении его в почву фоновые концентрации этих элементов не должны превышать значения предельно допустимых концентраций (ПДК) в почве и в сельскохозяйственной продукции.
Целесообразность применения того или иного из перечисленных методов обращения с ТБО зависит от размера города, состава и свойств бытовых отходов данного города или региона, потребности в утильных фракциях, тепловой энергии или удобрении, климатических условий и многих других факторов.
Так для крупных городов в наибольшей степени подходит проектирование и строительство комплексных заводов, обеспечивающих использование отходов как источника энергии и вторичного сырья. Построение промышленной технологии именно по принципу комбинации различных методов переработки ТБО нивелирует недостатки каждого метода, взятого в отдельности. Именно комплексная переработка ТБО обеспечивает в совокупности малую отходность производства, его максимальную экологическую и экономическую целесообразность. При использовании технологии "сортировка + сжигание" количество шлака снижается до 15% исходного ТБО, а золы - до 1%, причем шлак может вовлекаться в промышленную переработку (производство строительных материалов по известным технологиям). При этом предварительная сортировка улучшает и ускоряет процесс компостирования органических веществ ТБО, облегчает очистку компоста от примесей, снижает потребную производительность оборудования для термической и биотермической обработки ТБО, улучшает состав отходящих газов, облегчает ведение процесса термообработки в оптимальном режиме.
Для городов с населением 100-200 тыс. жителей целесообразна организация упрощенной технологии обезвреживания и утилизации ТБО.
Для городов с населением около 100 тыс. жителей, расположенных в южных районах, целесообразно применение полевого компостирования ТБО с предварит
