Отведение и очистка поверхностного стока с повышенных путей железнодорожных станций

Для железнодорожных станций всегда актуальным является отведение поверхностных вод. На станционных территориях образуются не только атмосферные стоки от выпадающих дождей и снега, но и сравнительно чистые воды - от несвоевременно закрытых водоразборных кранов и колонн, переливов при заправке вагонов и т.п. Во всех случаях появляющаяся на станционном полотне вода во избежание аварийных ситуаций должна быть быстро удалена при помощи специальных водоотводных устройств: лотков, кюветов, трубопроводов, канав. В проектной практике успешно реализована предлагаемая схема отведения и очистки поверхностных стоков с территории повышенных путей железнодорожных станций.

Поскольку образующиеся на станционных путях атмосферные и иные сточные воды, загрязнены нефтепродуктами, взвешенными веществами, частицами грунта или т.п., то они перед сбросом в городскую сеть канализации или в водные объекты должны подвергаться специальной очистке. Поверхностные сточные воды в первую очередь должны отводиться от мест укладки стрелочных переводов (горловин станционных парков), пассажирских платформ, грузовых площадок, товарных дворов, складов, подъездов к пассажирскому зданию и с других подобных территорий. На рис. 1 представлена известная типовая схема водоотводных сооружений, расположенных в горловине сортировочного парка.

Водоотведение со станций и участков повышенного пути

С учетом вышеизложенных материалов предлагается система водоотведения поверхностных сточных вод с железнодорожных станций в виде лотков, устроенных у подножья балластной призмы. Для небольших станций с двумя параллельными путями на рис. 2 представлена следующая схема отвода воды: поверхностный сток, стекая по склонам балластной призмы, собирается лотками, устроенными вдоль ее основания. Лотки имеют уклон в сторону резервуара-накопителя, который накапливает сточные воды. В дальнейшем собранная вода перекачивается в городской коллектор канализации с небольшим расходом с тем, чтобы не нарушать работу городских очистных сооружений.

Для железнодорожных станций с тремя и более путями схема отведения поверхностного стока зависит от рельефа, категории пути, расхода образующегося стока и составляется на каждый объект индивидуально. Отведение поверхностных сточных вод с отдельных участков железной дороги, в частности, с повышенных путей, имеющих выраженный уклон местности, производится с использованием системы лотков и колодцев.

Концентрация загрязнений в поверхностном стоке изменяется в процессе дождя. Экспериментально установлено, что концентрация взвешенных веществ в дождевом стоке с железнодорожных путей колеблется в широких пределах: от 10 до 20000 мг/л. По содержанию нефтепродуктов пределы колебаний составляют от 30 до 4000 мг/л [1].

Исследования концентраций и расхода поверхностного стока с железнодорожных путей [3] позволили внедрить в проектную практику систему сбора и отведения поверхностных сточных вод с территории путей некоторых стаций. Так, на станции Красное озеро Самарской области была предложена система открытых прикромочных лотков [4] и колодцев для отведения и сбора поверхностного стока, представленная на рис. 3. Сбор стока производится по бетонному покрытию с последующим отведением стоков через локальные очистные сооружения (ЛОС) в городскую сеть ливневой канализации.

В настоящее время существуют железнодорожные повышенные пути, введенные в эксплуатацию более 20 лет назад, где проблемы водоотведения не решались в течение всего периода эксплуатации. Таким примером может служить станция Промышленная Ульяновской области. На рассматриваемой территории высокий уровень грунтовых вод. В период половодья и паводка происходит обводнение участка повышенного пути, а в случае возникновения большей интенсивности дождей ситуация с водоотведением становится критической. Здесь была предложена отдельная система дренажных колодцев для отведения и аккумуляции грунтовых вод с последующей откачкой в сети дождевой канализации. Также спроектирована сеть, состоящая из четырех водоотводящих лотков и колодцев для отведения поверхностного стока с территории повышенного пути, с направлением на ЛОС, далее в сеть городской ливневой канализации (рис. 4).

Следующей стадией было определение расчетных расходов сточных вод, которые можно подсчитать по разным формулам [5, 6]. Известные формулы и результаты расчетов представлены в таблицах 1, 2.

Для последующих расчетов была принята формула В.С. Дикаревского, т.к. площадь рассматриваемого водосбора составляет менее одного гектара и протяженность участков водоотводящих сетей менее 200 м. После определения расчетных расходов поверхностного стока становится возможным выполнение расчета и проектирования локальных очистных сооружений для его очистки.

Локальные стационарные очистные сооружения

Для очистки поверхностных сточных вод с железной дороги предлагается применять очистные сооружения производительностью от 400 до 2500 м3/сут. в зависимости от площади канализуемой территории.

Состав очистных сооружений (рис. 5) может иметь следующий вид: усреднитель расхода и концентраций принимает загрязненную воду с территории железнодорожной станции, далее происходит смешение сточной воды с реагентом (коагулянтом, флокулянтом) для оптимизации процессов отстаивания, затем поверхностные сточные воды подаются на компактную установку и после локальной очистки направляются в коллектор городской канализации [2].

Усреднители расхода и концентраций многоканального типа могут быть прямоугольные и круглые. Усреднение в них достигается за счет дифференцирования потока, который, поступая в сооружение, делится на ряд струй, протекающих по коридорам разной длины. В результате в сборном лотке смешиваются струи воды различной концентрации, поступавшие в усреднитель в разное время.

Конструкция компактной установки очистки поверхностного стока с предприятий железнодорожного транспорта была применена на участке повышенного железнодорожного пути со ст. Промышленная. Для станции был предложен круглый усреднитель-резервуар. Установка разработана на основе очистки сточных вод посредством модуля тонкослойного отстаивания с горизонтальным движением воды.

Преимущество конструкции блока тонкослойного отстаивания определяется совокупным влиянием многих факторов: равномерностью подачи и отведения очищаемой жидкости, геометрическими характеристиками модуля тонкослойного отстаивания, направлением течения жидкости, агломерацией частиц, режимом работы установки.

Снижение глубины зоны осаждения с учетом слоя образующегося осадка позволяет увеличить эффект очистки при прочих равных условиях.

Одним из основных условий стабильной работы модуля тонкослойного отстаивания является правильность выбора угла наклона пластин, обеспечивающего удаление осадка. Занижение угла ведет к зашламлению модулей, завышение вызывает увеличение скорости сползания частиц и вторичное загрязнение потока, что приводит к снижению эффективности очистки [2].

Конструкция очистной установки с горизонтальным положением блока модулей тонкослойного отстаивания приведена на рис. 6.

Компактная установка (без усреднителя) для очистки поверхностного стока с предприятий железнодорожного транспорта была применена на участке повышенного железнодорожного пути со ст. Красное озеро.

Установка разработана на основе очистки сточных вод посредством комбинированного модуля со встроенной вертикальной песколовкой и отстойником с круговым движением воды. Далее вода направляется во встроенный фильтрующий патрон с комбинированной загрузкой, которые рекомендуются для очистки поверхностных стоков при отсутствии постоянного стока.

Данная установка не требует частого обслуживания, в том числе удаления крупных предметов (листьев бумаги и пр.) с верхней части компактной установки. Преимущество данной установки определяется совокупным влиянием многих факторов: неравномерностью подачи и отведения очищаемой жидкости, геометрическими (круговыми) характеристиками модуля, направлением течения жидкости, агломерацией частиц, режимом работы установки.

Локальные стационарные очистные сооружения целесообразно применять на железнодорожных станциях и очищать поверхностные сточные воды непосредственно с повышенных путей, с самой станции и с близлежащей территории.

На всех рассмотренных станциях были спроектированы малогабаритные ЛОС механической и физико-химической очистки. По расчетным данным (учитывая специфику объектов), концентрации очищенного поверхностного стока по следующим показателям будут составлять: взвешенные вещества - до 15 мг/л, нефтепродукты - до 0,05 мг/л.

Литература:
1. Теплых С.Ю. Образование ливневых сточных вод на железнодорожном пути, их загрязнения [Текст] / С.Ю.Теплых, П.А. Горшкалев// Экология человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками: сборник статей IV Всероссийской научно-практической конференции (январь 2007г.). - Пенза, 2007. - С.40-42.
2. Теплых С.Ю.Физико-химические методы очистки ливневых сточных вод с железной дороги [Текст] / Горшкалев П.А. // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: материалы 65-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР университета за 2007г. / СГАСУ. - Самара, 2008. - С.393-394.
3. Корся В.Б. Расход ливневых сточных вод с железнодорожного полотна [Текст] / В.Б. Корся, С.Ю. Теплых, П.А. Горшкалев // Путь и путевое хозяйство. - М., 2007. - № 7. - С. 18-19.
4. Теплых С.Ю. Устройства по сбору, отведению и очистке поверхностного стока с железной дороги [Текст] / С.Ю.Теплых, Н.К. Шешунова // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: материалы 67-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР университета за 2009г. / СГАСУ.- Самара, 2010. - С. 595-598.
5. Горшкалев П.А. Определение коэффициента стока и вывод формулы расхода ливневых вод [Текст] / П.А. Горшкалев // Известия КазГАСУ. - Казань, 2009. - № 1 (11). - С. 211-213.
6. Горшкалев П.А. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук «Комплексная система определения качественных и количественных показателей поверхностного стока с железнодорожных путей» Самара 2010.

Журнал «Вода Magazine», №1 (89), 2015 г.