0 Товаров - 0 руб.
/ Повышение самоочистительной способности водного объекта
Система, включающая очистку водоёма от загрязненных донных отложений, создание замкнутого искусственного водооборота и струйновихревой аэрации, была реализована при реконструкции Большого пруда Московского зоологического парка.
Местность, где в настоящее время располагается Московский зоологический парк, расположена в долине рек Пресни и Кабанихи. Река Пресня является одним из левых притоков реки Москвы. Свое название она получила по сладкому, пресному вкусу воды. Со временем реку Пресню ждала судьба, характерная для большинства малых рек крупных городов — она обмелела и ее заключили в трубу.
Наступление и развитие городской застройки на территории зоопарка, многочисленные реконструкции и «благоустройство» самой территории привели к тому, что в настоящее время пруды, составлявшие ранее единую водную систему, не связаны друг с другом гидравлически. Образование замкнутых, непроточных водных объектов многократно усложняет задачу поддержания необходимого качества воды, заставляя сейчас делать затраты, несравнимо превышающие затраты, сделанные ранее и вызвавшие изоляцию прудов друг от друга. Большой пруд является главным водоёмом и представляет собой основной элемент водной системы зоопарка.
С учетом специфических особенностей, связанных с существованием Большого пруда как органической части Московского зоопарка — крупного общественного культурного и научного центра, было признано целесообразным применить гидравлическую систему, обеспечивающую механическую аэрацию и перемешивание воды в пруду; все элементы системы должны быть укрыты от взора посетителей. На основании предшествующего опыта была принята система замкнутого насосного водооборота и струйно-вихревой аэрации, апробированная ранее на ряде объектов в Российской Федераций.
Аэрация в этой системе обеспечивается гидравлическими вихревыми аэраторами, устанавливаемыми в конце напорной линии насосов. Пермешивание воды во всем объеме пруда обеспечивается за счет вовлечения в медленное движение массива воды под действием аэрированных струй из аэраторов.
Состав сооружений системы водооборота определяется её основными назначениями. В систему входят:
- водозабор;
- всасывающий трубопровод от водозабора до насосной станции;
- насосная станция;
- напорные трубопроводы по одному к каждому аэратору;
- вихревые аэраторы.
Рис. Схема расположения сооружений и узлов системы водооборота и аэрации Большого пруда:
1 — водозабор; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — насосная станция; 4 — напорные трубопроводы аэраторов; 5 — точки вывода напорных трубопроводов для аэраторов; 6 — направления выпуска азрированных струй
Расположение водозабора. При выборе места расположения водозабора учитывались следующие соображения:
- Водозабор желательно расположить в наиболее глубокой части пруда, чтобы обеспечить забор наиболее теплой воды в зимнее время и наиболее холодной — в летнее.
- Водозабор желательно расположить в той части пруда, где уменьшение запаха сероводорода имело бы наибольший эффект, а именно вблизи главного входа. Забирая отсюда загрязненную воду, можно освободить место для более чистой, с большим содержанием растворенного кислорода.
- Водозабор желательно расположить на участке пруда, наиболее удаленном от места скопления водоплавающей птицы, с тем чтобы содержание взвешенных частиц в воде было наименьшим и в систему водооборота поступала наиболее осветленная вода.
- Аэраторы целесообразно расположить в местах наибольшего скопления водоплавающей птицы, то есть на участках пруда, наиболее отстоящих от главного входа в зоопарк. В связи с этим именно в этих местах будут располагаться источники энергии, инициирующие движение воды в пруду. В зоне пруда, прилегающей к главному входу, такой источник энергии отсутствует. Если расположить здесь водозабор, с его помощью можно интенсифицировать сюда приток воды и несколько увеличить скорость вторичного потока.
Количество и расположение аэраторов было принято равным трем из следующих соображений.
- Количество аэраторов должно быть достаточным для исключения имеющегося дефицита кислорода и равномерного (по периметру) воздействия на массив воды с целью его вовлечения во вторичное движение.
- Конструкция аэратора не должно быть слишком громоздкой, а энергия выходящей из него струи — слишком большой по эстетическим соображениям и из условий исключения размыва дна водоёма.
- В то же время энергия выходящей из аэратора струи должна быть достаточной для того, чтобы ее часть передалась от струи к массиву воды.
При выборе места расположения аэраторов и направления выпуска аэрированных струй имелось в виду следующее:
1. Аэраторы №1 и №2 расположены там и таким образом, чтобы наиболее интенсивно воздействовать на массив воды в местах наибольшего скопления водоплавающей птицы.
Это позволит, во-первых, снять некоторую потребность в растворенном кислороде в местах формирования его наибольшего дефицита. Во-вторых, в зимнее время здесь, в привычных для птиц местах кормления, будет поддерживаться незамерзающая полынья.
2. Аэратор №3 расположен в месте, где возможно затухание скорости вторичного течения воды в пруду, чтобы поддержать эту скорость и заставить струи воды двигаться по направлению к водозабору.
В качестве формы вторичного течения воды в пруду принято вращение водного массива в связи с тем, что пруд непроточный и в нем отсутствуют условия для существования продольного течения, а очертания береговой линии и форма зеркала водной поверхности благоприятствуют поддержанию именно вращательного движения. Те же очертания, главным образом конфигурация косы, способствуют тому, чтобы массив воды в пруду вращался в направлении против часовой стрелки. Исходя из такой формы и направления вторичного течения и расположены основные элементы системы водозабора и аэрации Большого пруда, а также выбраны направления выпуска аэрированных струй из аэраторов.
Основные параметры системы водооборота и аэрации были приняты следующими:
— суммарная подача насосов порядка 200 л/с;
— напор насосов порядка 10-15 м вод. ст.;
— суммарная мощность электропривода насосов не более 50 кВт.
При выборе насосного оборудования и при проектировании насосной станции необходимо было в полной мере учитывать особенности сооружения, связанные с уникальностью водного объекта и прилегающей территории. Основные из этих особенностей таковы.
1. Конструкция насосной станции должна быть полностью скрыта от взора посетителей зоопарка; поэтому размеры насосных агрегатов должны быть небольшими; число насосных агрегатов также не должно быть чрезмерным; монтаж и демонтаж насосных агрегатов должен осуществляться автокраном через люк в крыше насосной станции; никаких кранов внутри насосной станции не должно быть.
2. Насосы для системы водооборота должны быть низконапорными и иметь небольшую производительность, что диктуется особенностями работы аэраторов и желанием иметь минимальные энергозатраты на доставку в воду единицы массы растворенного кислорода.
В насосной станции на напорной линии насосов должна быть обвязка напорной линией, позволяющей любому насосу работать на любой аэратор. Такая обвязка позволит обеспечить надежность работоспособности системы. Однако при работе через обвязку существенно повышаются потери напора, поэтому предпочтительной является работа каждого насоса на «свой» аэратор. Поэтому, учитывая принятое число аэраторов, предпочтительной является установка трех насосов.
Система была введена в эксплуатацию 7 мая 1996 г.
Сопоставление данных анализов проб воды, отобранных из пруда в 1995 г. до его реконструкции, и проб воды 1999 г. после 3-х лет эксплуатации системы, приведенное в таблице, и органолептическая оценка свидетельствуют о значительном улучшении качества воды, подтверждают высокую эффективность осуществленного комплекса инженерно-экологических мероприятий.
Очистка водоёма от загрязненных донных отложений, эксплуатация системы водооборота и струйно-вихревой аэрации позволили значительно улучшить качество воды в водоёме, в особенности по комплексному показателю загрязненности БПК.
По материалам: Бойкова И.Г., Волшаник В.В., Карпова Н.Б. и др. Эксплуатация, реконструкция и охрана водных объектов в городах. 2008
