Зимова протиожеледних обробка міських автомагістралей, будучи важливим фактором забезпечення безпеки руху, одночасно викликає суттєві негативні впливи на природне середовище та інфраструктуру міста. Виникає необхідність оптимізації методів обробки дорожніх покриттів і номенклатури використовуваних реагентів, виходячи з їх вартості, мінімізації екологічних наслідків застосування, а також методів утилізації сніжної маси, що містить протиожеледних кошти.
Зазвичай схеми снегоуборкі передбачають завантаження основної частини сніжної маси в снегопріемние камери каналізації з подальшої спільної очищенням стоків на міських станціях аерації (СА). У зв'язку з цим необхідна оцінка бар'єрної ролі СА і очисних споруд системи відведення зливових вод. Оцінка лімітів скидання СА виявила наявність резервів тільки по хлоридам; по биогенной групі забруднень, що визначає азото-фосфатні стоки, фактичні скиди СА істотно перевершують нормативні показники. Споруди очищення зливових вод також не здатні затримувати зазначені забруднення.
Потрібно дообладнання СА щаблем доочистки від біогенів і тоді можливості використання нехлорідних або містять добрива (фосфатвмісних-Азот-калійних) реагентів істотно зростуть.
Реалізація такої схеми реагентної обробки дорожніх покриттів забезпечує зниження кількості хлор - іона на 23%; загальної кількості реагентів на 17%, а також знижує загальні витрати на 15%. Однак дана схема об'єктивно не здатна забезпечити радикальних змін впливів реагентів на навколишнє середовище.
Концентрації забруднень залежать від випадкових факторів, пов'язаних зі станом доріг і рухом транспорту, атмосферними опадами, температурним і вологим режимом, застосуванням протиожеледних сумішей та іншими факторами. На основі обробки масиву даних за якістю снігу, забирається з міських вулиць, побудовані криві забезпеченості значень концентрацій забруднювачів в порівнянні з загальноміським стоком.
В середньому по зважених речовинах сніг з доріг містить забруднень в 16-17 разів більше, ніж поверхневий міської стік, по нафтопродуктах забруднення снігу з доріг в 28-30 разів перевищують середній рівень забруднення стоку з території міста. Таке положення пов'язане з акумуляцією в снігу забруднювачів і інтенсивним руйнуванням дорожніх покриттів внаслідок застосування протиожеледних сумішей і частого заморожування і відтавання.
Забруднення снігу по зважити, нафтопродуктам і хлоридів перевищують не тільки допустимі рибогосподарські та санітарні значення, а й нормативи прийому стоків в каналізацію.
Фракції d> 0,25 мм, що становлять 80% усього складу зважених речовин, осідають при середній швидкості води в споруді <13 мм/с.
Через 4-5 років дорожнє покриття починає інтенсивно руйнуватися. При механічній дії транспорту, використанні протиожеледних сумішей цей процес прискорюється. Ця обставина є причиною масованого забруднення забирається з доріг снігу нафтопродуктами, частками асфальтобетону, продуктами стирання автомобільних шин. Формування забрудненості снігу, забирається з доріг і тротуарів, радикально відрізняється від формування забрудненості постійного снігового покриву.
Ступінь забрудненості постійного снігового покриву, формірующегосяна території міста, залежить від пилового забруднення повітряного середовища, який носить кумулятивний характер і дає при таненні концентрацію суспензій від 100 до 1000 мг / л.
Основними джерелами пилового забруднення снігових мас (як і всього поверхневого стоку) є спалювання палива, сміття, обробка хімікатами, викиди промислових підприємств. Крім пилового забруднення в сніговому покриві спостерігаються локальні забруднення від скупчень сміття. Ці забруднення частково йдуть з талою водою при весняному таненні, а частково залишаються на поверхні землі і вимагають прибирання.
Прибирання снігу на снегосвалки визначає акумуляцію забруднень в них протягом тривалого періоду складування. При цьому відбувається процес трансформації забруднень, пов'язаний з циклами замерзання - відтавання, при якому розчинні забруднювачі вимиваються зі снігової маси, концентруючись в її підставі, і при інтенсивному сніготаненні надходять в концентрованому вигляді в грунт, або по рельєфу - в водний об'єкт, або потрапляють в системи водовідведення. Швидкість (або ступінь) вимивання розчинних забруднювачів зі снігових мас залежить від кількості циклів заморожування - відтавання, середньої температури і наявності додаткового зволоження (наприклад, дощу). Від 40 до 80% забруднень виділяється з першими 30% талої води і не залежить від початкової концентрації забруднювачів у сніговій масі. Оскільки початкові стадії танення зазвичай протікають повільно, то забруднення поверхневого стоку легкорозчинні речовинами дає суттєвий «стрибок» концентрацій. На подальших, більш активних стадіях танення, відбувається вимивання зважених часток і сміття. Всі ці процеси суттєво активізуються під час дощів.
Більше 40% МОВ представляють частинки більше 1 мм. Вони не утримуються в піні, не будуть виноситись з плавильної камери потоком води і при відсутності примусового змиву осядуть на дно, утворюючи осад, який необхідно періодично видаляти. Решта 60% МОВ - дрібний пісок і глинисті частинки, які або осідати, або нестися потоком води.
Процес збору та переробки снігу включає наступні технологічні етапи: збір снігу; транспортування снігу; складування і зберігання снігу; танення снігу; очистка талої води. Перші два етапи досить відпрацьовані: є набір машин і механізмів, накопичений досвід експлуатації, реалізуються усталені технологічні схеми. Тому зупинимося на проблемах складування, танення і очищення снігу. Необхідність складування і зберігання снігу виникає при неможливості здійснити танення снігу безпосередньо в момент його ввезення в пункт переробки. Часткове зберігання може знадобитися при недостатній потужності снегоплавільной установки. Різні способи танення снігу визначають і технологічні схеми роботи снегопріемних пунктів.
Для танення снігу навесні під дією сонячної радіації потрібне тривале зберігання снігу і великі площі, що обмежує доцільність використання природного танення в великих містах. У разі негайного плавлення снігу необхідні значні теплові потужності, в якості яких найбільший інтерес представляють стічні води господарсько-побутової каналізації і стічні води ТЕЦ.
Для оцінки можливості плавлення снігу за допомогою стічних вод господарсько-побутової каналізації необхідно співвіднести умовний модуль стоку господарсько - побутової каналізації з площею доріг і кількістю видаляється снігу на 1 км 2 забудованої території міста. Для Москви каналізаційна мережа має великий резервом теплової потужності, бо потреби витрачається для розтоплення снігу з 1 км 2 доріг в 8 разів менше, ніж величина середнього стоку каналізації з тієї ж території.
Розроблено конструкції снігоплавильних пунктів використовують природний газ або дизельне паливо для безпосереднього розтоплення зібраного з доріг снігу. До їх достоїнств відносяться автономність і компактність, недоліків - високі експлуатаційні витрати, пов'язані з вартістю палива.
Для кожного з чотирьох способів розтоплення снігу можуть бути застосовані різні технології очищення. Раціональними є:
- природне танення снігу з очищенням талих вод відстоюванням в місці танення і фільтруванням в очисних спорудах;
- розплавлення снігу в скидних водах господарсько - побутової каналізації з первісної очищенням в відстійниках при снегосплавних камерах і остаточної очищенням на міських очисних спорудах;
- розплавлення снігу в водах, що скидаються з ТЕЦ, з очищенням в відстійниках при снегосплавних камерах, на флотаційних установках;
- розплавлення снігу на газових снеготаялка з очищенням талих вод в фільтруючих очисних спорудах.
Швидкості плавлення снігу різної щільності істотно відрізняються через відмінності в розмірах кристалів снігу. Для свіжого снігу, що має просторову структуру, що складається з дрібних кристалів льоду, швидкість танення максимальна, що викликано високою питомою площею контакту теплоносія - води з розплавляється кристалами. Перемішування приблизно в три рази прискорює процес плавлення. Оптимальне співвідношення маси, що плавиться води до маси снігу становить 4,5.
Оптимальна добова потужність снегосплавних пунктів для Москви становить 5-10 тис. М 3 снігу. Під будівництво снегосплавного пункту потрібно ділянку з площею 0,23 га, на якому розміщуються такі споруди: снегосплавная камера, насосна станція, прохідна, а також майданчик для автотранспорту. Сніг з проїжджої частини міських доріг завозиться автомашинами і вивантажується в секційну камеру плавлення через решітку, встановлену в перекритті. Звалений в камеру сніг обробляється стічної водою, яка подається по напірному трубопроводу. У осадової частини камери на дні встановлюються гратчасті контейнери для збору великих домішок. Тала вода разом з відпрацьованою стічною водою відводиться в колектор міської каналізації. На випуску талої води з камери встановлюється решітка. Після заповнення контейнера сміттям припиняється завантаження відповідної секції снігом, секція спорожняється. Контейнери піднімаються стаціонарно встановленим краном і вивантажуються в сміттєвоз для подальшого вивезення на звалище. Періодичність вивантаження - 1 раз на добу. На колекторі міської каналізації прилаштовується камера для відводу стічної води в приймальний резервуар насосної станції, розташованої на майданчику снегосплавного пункту. Зануреними насосами стічна вода подається в снегосплавную камеру.
Для перспективного використання необхідна конструкція снегосплавного пункту, що забезпечує очистку талого снігу до показників прийнятних для приймання в каналізаційну мережу з подальшою остаточної очищенням на міських очисних спорудах. Типовими є такі варіанти проектних рішень:
1. Пристрій на додаток до снегосплавной камері, розробленої на першому етапі, очисної споруди з фільтрами необхідної продуктивності.
2. Пристрій на додаток до снегосплавной камері, розробленої на першому етапі, відстійника, що забезпечує осадження 95% суспензій.
3. Пристрій суміщених в одну споруду снегосплавной камери і відстійника, що забезпечує осадження 95% суспензій.
Пристрій снегосплавних пунктів на скидних водах ТЕЦ в порівнянні з пунктами на каналізації має такі особливості:
- вода після снегосплавних пунктів скидається безпосередньо в водовідвідну мережу або у водні об'єкти. Тому ступінь очищення води повинна бути вищою;
- температура скидних вод на різних ТЕЦ сильно коливається;
- застосовується для розплавлення снігу вода ТЕЦ є досить чистою і в деяких випадках може бути використана для розведення забруднень талого снігу з метою зниження їх концентрації до допустимого рівня.
Реальний варіант - розтоплення снігу безпосередньо в скидних водах з отриманням після розтоплення суміші скидних вод і талого снігу.
Найкращою є переробка забирається з доріг снігу на снігоплавильних пунктах, розташованих на каналізаційних колекторах. До недоліків цього виду споруд можна віднести «ширяння» теплих каналізаційних вод у відкритих камерах і періодичне створення санітарно-небезпечної обстановки на майданчику при розвантаженні-вивантаженні осаду з камери. Крім того, можливий прояв негативного впливу неочищених талих вод на елементи каналізаційної мережі. Ліквідація зазначених недоліків може бути проведена паралельно з удосконаленням конструктивних елементів камер. Таким чином, в порядку переваги, рекомендуються наступні типи снегопріемних пунктів:
1) снегосплавние пункти на каналізаційних колекторах;
2) снегосплавние пункти на скидних водах ТЕЦ;
3) «сухі» снегосвалки;
4) снегоплавільние пункти на паливі;
5) тимчасові річкові снегосвалки.