/ Инженерная система искусственного водооборота и аэрации городского пруда
Практика показывает, что в условиях крупного города невозможно обеспечить приемлемое качество воды в городских водных объектах, не производя постоянно или периодически специальных технологических мероприятий. Большое, исчисляемое тысячами в масштабе страны и сотнями для Москвы, число водных объектов, требующих очистки, вынуждает применять простые, дешевые, но эффективные технологии.
В условиях сокращенной или отсутствующей проточности и невозможности постоянной подпитки водного объекта извне, из-за всеобщего дефицита воды и ее дороговизны в водопроводной сети единственным способом поддержания стабильной экосистемы водоёма и приемлемого качества воды является создание системы замкнутого насосного водооборота, обеспечивающей искусственную проточность или циркуляционное течение воды в изолированном водном объекте. Создание такой системы целесообразно совместить с применением аэрации, простейших очистных устройств и с другими мероприятиями, обеспечивающими повышение качества воды в процессе эксплуатации водного объекта.
Эффективность создания циркуляционного течения одного и того же объема воды ниже, чем организация прочности (водообмена), однако при наличии водоочищающих устройств циркуляция (водооборот) также дает хорошие результаты.
Идея создания замкнутого водооборота заключается в следующем:
В нижнем течении участка реки, каскада прудов: или в каком-либо благоприятном месте непроточного водного объекта (по соображениям гидрогеологии, архитектурно-ландшафтным, экономическим и другим) вода забирается и подается к насосной станции, от которой по напорным водоводам она передается и поднимается в вышележащие участки.
В месте выпуска воды или по трассе водовода могут быть размещены аэраторы, фонтаны или подобные им устройства для обогащения воды растворенным кислородом. С верхних участков реки или каскада прудов аэрированная вода самотеком спускается вниз, обеспечивая перемешивание всего массива и улучшение качества воды по всему течению водотока.
В непроточных водоёмах забор и выпуск воды должны быть организованы таким образом, чтобы была обеспечена циркуляция воды в той или иной форме, и чтобы с помощью системы водооборота были выполнены те же функции, что и в проточных водоёмах.
Впервые схема замкнутого насосного водооборота была предложена для р. Славянка и каскадов прудов в Павловском парке Ленинградской области. Первая реализованная схема искусственного водооборота была пущена в эксплуатацию в 1987 г. на водохранилище доочистки сточных вод комбината искусственного волокна в Красноярском крае. С тех пор этот метод применён и на других водоёмах.
Практика расчета и проектирования систем водооборота для ряда водных объектов показала, что определение основных параметров системы водооборота — подачи и напора насосной станции — полностью связано с местными гидрографическими, гидрологическими, гидрогеологическими, гидрохимическими, архитектурно-ландшафтными, функциональными характеристиками водного объекта и индивидуальными задачами, ставящимися перед системой.
Основными среди этих задач могут быть следующие.
1. Обеспечение проточности водотока или каскада прудов, достаточной для создания необходимого водообмена, предотвращения образования застойных зон и развития сине-зеленых водорослей, улучшение кислородного баланса, создание эстетического восприятия текущей воды.
2. Обеспечение интенсивной аэрации водных масс с помощью аэраторов, фонтанов, перепадов и других устройств для достижения требуемой концентрации растворенного кислорода в воде.
3. Обеспечение, в случае необходимости, дополнительной очистки воды с помощью несложных и малогабаритных очистных устройств, например, механических фильтров, озонаторов и т. п.
4. Обеспечение циркуляции массива воды в непроточных водоёмах с целью предотвращения образования застойных зон, стратификации и равномерного распределения объемов воды, обогащенных растворенным кислородом.
5. Обеспечение, в случае необходимости, незамерзающей полыньи в зимнее время года за счет подачи на поверхность водоёма придонных масс воды, обладающих достаточным количеством теплоты.
В «типовых» проектах систем замкнутого водооборота и аэрации, разрабатываемых для условий городов и парковых комплексов Российской Федерации, значения основных параметров составляют:
— подача насосной станции от 0,05 до 2,0 м/с;
— статический напор насоса до 25 м;
— напор насоса на преодоление гидравлических сопротивлений в напорной сети до 50 м.
Эффективность систем замкнутого насосного водооборота и струйновихревой аэрации определяется следующими факторами.
1. Интенсивностью гидромеханических и гидрохимических процессов, обуславливаемой общей технической идеей и конструкцией аэраторов.
2. Возможностью применения адекватных методов расчета общего эффекта системы и производительности отдельных ее устройств, обуславливаемой достаточной изученностью происходящих процессов.
3. Надежностью эксплуатации системы, обуславливаемой простотой применяемых устройств и подтвержденной многолетним опытом эксплуатации струйно-вихревых аэраторов и систем замкнутого насосного водооборота.
4. Экологической чистотой энергоисточников, используемых для привода в действие систем водооборота и аэрации, в том числе возможностью непосредственного использования экологически чистых возобновляющихся источников энергии.
Для расчета производительности (подачи воды) системы замкнутого насосного водооборота необходимы следующие исходные данные:
—- размеры и конфигурация пруда, глубина и объем воды;
— исходное содержание растворенного кислорода в воде и значение биохимической потребности в кислороде.
По материалам: Бойкова И.Г., Волшаник В.В., Карпова Н.Б. и др. Эксплуатация, реконструкция и охрана водных объектов в городах. 2008
