Перелив канализации
Перелив бытовой канализации ( ПСК ) — это состояние, при котором неочищенные сточные воды сбрасываются из бытовой канализации в окружающую среду до того, как они достигнут очистных сооружений. Когда это вызвано дождем, это также известно как перелив в сырую погоду . Причинами перелива канализационных сетей являются: засорение канализационных линий, инфильтрация/поступление чрезмерного количества ливневых вод в канализационные линии во время сильных дождей , неисправность подъемников насосной станции или сбой в электроснабжении , поломка канализационных линий. Предотвращение подобных случаев переполнения предполагает регулярное техническое обслуживание и своевременную модернизацию инфраструктуры.
SSO могут вызвать желудочно-кишечные заболевания ( болезни, передающиеся через воду ), закрытие пляжей и ограничения на рыбы и моллюсков потребление .
Масштаб проблемы
[ редактировать ]Развитые страны, такие как США , Канада , большинство Западной Европы стран (например, Италия и Франция ), Австралия , Сингапур , Южная Корея и Япония борются с проблемами общественного здравоохранения, связанными с профилактикой ССО. Масштабы проблемы гораздо выше в большинстве развивающихся стран.
Соединенные Штаты
[ редактировать ]По оценкам Агентства по охране окружающей среды США (EPA), ежегодно в Соединенных Штатах происходит от 23 000 до 75 000 случаев SSO. [1] По оценкам Агентства по охране окружающей среды (EPA), модернизация каждой муниципальной системы очистки и сбора воды с целью снижения частоты случаев переполнения до не чаще одного раза в пять лет обойдется по состоянию на 2004 год примерно в 88 миллиардов долларов. [2] Эти затраты будут в дополнение к уже инвестированным примерно 10 миллиардам долларов. Хотя объем неочищенных сточных вод, сбрасываемых в окружающую среду, составляет менее 0,01 процента всех очищенных сточных вод в Соединенных Штатах, общий объем составляет несколько миллиардов галлонов в год и ежегодно является причиной тысяч случаев желудочно-кишечных заболеваний. [2] : Ч. 6
Мировая перспектива
[ редактировать ]Развитые европейские страны и Япония имеют аналогичный или несколько больший процент событий SSO по сравнению с США. [ нужна ссылка ]
В развивающихся странах большая часть сточных вод до сих пор не очищается при сбросе в окружающую среду. сбрасывала По состоянию на 2001 год Китайская Народная Республика около 55 процентов всех сточных вод без какой-либо очистки. [3] В относительно развитой ближневосточной стране, такой как Иран , большая часть населения Тегерана использует совершенно неочищенные сточные воды, попадающие в грунтовые воды города. [4] В Венесуэле , стране Южной Америки с уровнем очистки сточных вод ниже среднего, 97 процентов сточных вод страны сбрасываются неочищенными в окружающую среду. [5]
Во многих странах существуют обязательства измерять и сообщать о случаях SSO с использованием телеметрии в реальном времени для предупреждения населения, купающихся и операторов моллюсков. [ нужна ссылка ]
Причины
[ редактировать ]Инженерные аспекты
[ редактировать ]
Канализационные коллекторы, построенные на ранних этапах урбанизации, обычно строились до того, как была проведена очистка сточных вод . [6] Ранние канализационные системы представляли собой простые дренажные системы для удаления поверхностных стоков с любыми отходами, которые они могли содержать. Эти дренажные системы превратились в комбинированную канализацию , когда были добавлены сточные воды из кухонь, ванн и туалетов; и разряд стал зловонный. Первые очистные сооружения были построены для очистки сточных вод в засушливую погоду; однако очистка большего объема смешанных сточных вод и осадков из комбинированных канализационных коллекторов во влажную погоду была невозможна. В некоторых городах построена канализация, чтобы не допустить смешивания сточных вод с поверхностными стоками, чтобы сточные воды можно было эффективно очищать как в сырую, так и в сухую погоду. [7] (Около 860 населенных пунктов в США продолжают использовать комбинированную канализацию. [8] )
Блокировки
[ редактировать ]Децентрализованные сбои в сухую погоду в основном происходят из-за засоров канализационной линии, которые могут возникнуть из-за засорения мусором или проникновения корней деревьев в саму линию. Примерно половина SSO в США вызвана блокировкой. [2] : с. 4–26 Смазка является блокирующим агентом примерно в половине случаев SSO в США, связанных с закупоркой, а твердый мусор является блокирующим агентом еще в 25 процентах случаев. Корни являются фактором, способствующим примерно четверти SSO в США, вызванных блокировкой. Жировые отложения образуются в результате разжижения кулинарных жиров горячей водой для сброса в канализацию. Эти жиры застывают в виде твердых отложений в более прохладной канализации. К твердому мусору относятся грязная одежда, подгузники и гигиенические прокладки, смываемые в унитаз, а не выбрасываемые в мусорное ведро. [2] : с. 4–28
Многие муниципалитеты США требуют от ресторанов и предприятий пищевой промышленности использовать жироуловители и регулировать удаление жиров, масел и жиров в канализационную систему. [9]
Одной из основных проблем при выходе из строя децентрализованной линии является сложность определения места перелива, поскольку типичная городская система содержит тысячи миль коллекторных труб, а центральная очистная станция не имеет возможности связаться со всеми линиями, если только это не дорого. установлено оборудование для мониторинга. Компании в Великобритании широко используют датчики из объемного диэлектрика, подвешенные в канализации, для обнаружения высоких уровней и передачи отчетов о событиях по фиксированным беспроводным сетям передачи данных. В некоторых местах эта практика позволила снизить количество случаев загрязнения до 60 процентов. [ нужна ссылка ]
Засор в сухую погоду менее вероятен в комбинированной канализации; поскольку комбинированные канализационные коллекторы, рассчитанные на дополнительный объем поверхностного стока, значительно больше по размеру, чем санитарные канализационные коллекторы. Регуляторы ливневой канализации комбинированной канализации могут быть уязвимы к засорению мусором, но перелив из-за такой блокировки обычно попадает в отводной водосток , чтобы избежать затопления частной или государственной собственности.
Инфильтрация/приток
[ редактировать ]Примерно четверть ССО в США происходит во время сильных дождей , которые могут вызвать попадание ливневых вод в канализацию из-за повреждений, неправильных соединений или затопления зданий и подъемных станций в низменных участках системы сбора. Совокупный поток сточных и ливневых вод превышает пропускную способность канализационной системы, и сточные воды попадают в дома, предприятия и улицы. [2] : с. 4–26 Это обстоятельство наиболее распространено в старых городах, подземная инфраструктура которых достаточно старая; Париж , Лондон , Стокгольм , [10] Нью-Йорк , Вашингтон, округ Колумбия , и Окленд, Калифорния. [11] являются типичными примерами таких мест. Приток в канализационные трубопроводы может быть вызван разрывом корней деревьев в подземных трубопроводах или механическим разрушением из-за возраста и избыточного давления от грузовиков и зданий.
Неисправности
[ редактировать ]Другой вид отказа системы может включать в себя отключение электроэнергии , что может вывести из строя насосы подъемной станции и вызвать перелив сточных вод из водозаборного колодца подъемной станции. Механический или энергетический сбой подъемной станции является причиной примерно десяти процентов SSO в США. Этот тип сброса из комбинированной канализации встречается редко, поскольку совокупный объем сточных и ливневых вод не позволяет использовать подъемные станции. Примерно десять процентов ССО в США происходят из-за поломок канализационных линий. [2] : с. 4–27
Сбой в электроснабжении, человеческий фактор или механическая неисправность могут привести к аналогичному сбросу неочищенных или частично очищенных сточных вод с очистных сооружений; но обычно это расценивается как неисправность очистных сооружений, а не как перелив канализации. Очистные сооружения могут быть спроектированы так, чтобы улавливать сточные воды из неисправных установок и сбрасывать их на альтернативные очистные сооружения. Затопления частной или государственной собственности обычно можно избежать путем сброса перелива в водосток, предназначенный для сброса очищенных сточных вод. [2] : с. ЕН–3
Здоровье человека и экологические последствия
[ редактировать ]
Воздействие на здоровье человека включает значительное количество желудочно-кишечных заболеваний каждый год, хотя смерть от одного случая переполнения является редкостью. Дополнительные воздействия человека включают закрытие пляжей , ограничения на купание и запрет на употребление в пищу некоторых водных животных (особенно некоторых моллюсков ) после разлива. Экологические последствия включают гибель рыбы , вред планктону и другой водной микрофлоре и микрофауне. Увеличение мутности и уменьшение содержания растворенного кислорода в принимающих водах могут привести к усилению последствий, выходящих за пределы очевидного патогенного ущерба водным экосистемам . Вполне возможно, что высшие формы жизни, такие как морские млекопитающие, пострадают и поскольку известно, что некоторые тюлени и морские львы испытывают пиковый уровень патогенного вреда. [12]
Методы смягчения последствий
[ редактировать ]Концепция защитных клапанов SSO была впервые применена в Великобритании, и они установлены для смягчения последствий сухих разливов путем корреляции данных об осадках с активностью разливов SSO. [ нужна ссылка ]
История
[ редактировать ]
Со времен средневековья правители знали о воздействии неочищенных сточных вод, неправильно сбрасываемых в окружающую среду. 16-го века появились системы очистки До того, как в Англии , король Генрих VIII постановил, что канализационные желоба должны оставаться текущими, чтобы они не застаивались в Лондоне до того, как достигнут реки Темзы ( лондонская канализационная система ). [ нужна ссылка ]
В 19 веке очистные сооружения были впервые разработаны и установлены в США и некоторых частях Европы, а также была определена концепция SSO. SSO не признавались широко распространенной экологической проблемой до тех пор, пока в 1960-х годах не возросло экологическое сознание. Примерно в это же время правительственные учреждения США начали систематически определять места и частоту SSO. Местные органы власти заслушали жалобы граждан, а протоколы закрытия пляжей были систематизированы, чтобы снизить риски для здоровья населения.
После принятия Закона о чистой воде в 1972 году США потратили миллиарды долларов на модернизацию очистных сооружений, с некоторым сопутствующим ремонтом и усовершенствованием соответствующих систем сбора, где происходят переливы. Агентство по охране окружающей среды (EPA) продолжает предоставлять населению кредиты под низкие проценты для решения проблем SSO через Государственный оборотный фонд чистой воды . [13]
В 1990-е годы Япония , Великобритания и ряд других европейских стран начали серьезное расследование некоторых проблем переполнения своих стран. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]- Фатберг (засор канализации)
- Загрязнение воды
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Переливы канализации» . Национальная система ликвидации выбросов загрязняющих веществ . Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). 16 ноября 2015 г. Проверено 17 февраля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Отчет Конгрессу: Влияние и контроль ОГО и ССО (Отчет). Агентство по охране окружающей среды. Август 2004 г. EPA-833-R-04-001 . Проверено 17 февраля 2023 г.
- ^ « Всемирный банк поддерживает очистку сточных вод в Китае», The People's Daily , 30 ноября 2001 г., Пекин.
- ^ Масуд Таджриши и Ахмад Абришамчи, «Комплексный подход к управлению водными ресурсами и сточными водами для Тегерана , Иран », Сохранение , повторное использование и переработка воды: материалы ирано-американского семинара, National Academies Press (2005)
- ^ Соответствующая технология контроля загрязнения сточными водами в Большом Карибском регионе, Технический отчет Карибской экологической программы № 40, 1998 г.
- ^ См . Историю водоснабжения и канализации .
- ^ Окунь, Дэниел А. (1959). Проектирование очистных сооружений . Американское общество инженеров-строителей и Федерация по контролю за загрязнением воды. п. 6.
- ^ «Частые вопросы по переливу комбинированной канализации» . Национальная система ликвидации выбросов загрязняющих веществ . Агентство по охране окружающей среды. 20 декабря 2017 г.
- ^ Например, Вашингтонская пригородная санитарная комиссия (WSSC) в Мэриленде, США: «Жиры, масла и жиры» . Особые требования к сбросу сточных вод . Лорел, доктор медицины: WSSC. 2023-12-29.
- ^ Моника Спендилоу, журнал Impeller Magazine , ITT Flygt AB, SE-174 87 Сундбюберг, Швеция (2004)
- ^ Заявление о воздействии на окружающую среду для в муниципальном коммунальном округе Ист-Бэй проекта перелива в дождливую погоду , Earth Metrics Incorporated, подготовленное для Агентства по охране окружающей среды США и муниципального коммунального округа Ист-Бэй, Окленд, Калифорния. (1985)
- ^ Джонсон, С.П., Джанг, С., Галланд, Ящур, Миллер, М., Каспер, Д., Лоуренс, Дж., Эррера, Дж., «Характеристика и клинические проявления инфекций Arcanobacterium phocae у морских млекопитающих, выброшенных на мель вдоль центральной части Побережье Калифорнии» , Журнал болезней дикой природы , 39:136-144 (2003).
- ^ «Частые вопросы по переливу канализации (ССО)» . Агентство по охране окружающей среды. 16 ноября 2015 г.