Эффективное управление поверхностным стоком, образующимся на урбанизированных территориях, возможно только при учете всех особенностей его формирования и должно быть направлено как на предотвращение подтоплений и перегрузок дренажной системы, так и на предотвращение попадания в окружающую среды загрязняющих веществ, т.е. на уменьшение объема стока и увеличение емкости дренажной сети, с одной стороны, и на снижение загрязненности стока с другой.

К особенностям формирования поверхностного стока урбанизированных территорий относят крайнюю неравномерность расхода в течение года и импульсное поступление загрязняющих веществ в водотоки.

Характерной особенностью городов пилотного водосбора Иваньковского водохранилища являются:

• города расположены на берегах рек и водоемов;
• отсутствие оборудованной ливневой канализации с очисткой стоков;
• отсутствие ливневой канализации в малых городах;
• сброс неочищенных хозяйственно-бытовых стоков (старая городская застройка) в местную коллекторную, ручейковую и гидрографическую сеть.

Учитывая перечисленные особенности следует рекомендовать комплекс мер, во-первых - направленных на обустройство санитарного и гидравлического состояния поверхностей городских территорий; во-вторых – обустройство эффективных очистных сооружений с целью минимизациии уровня загрязненности поверхностного стока и возможного повторного использования после доочистки в коммунальном хозяйстве (мойка автомобилей, улиц, дорожного покрытия, полив зеленых насаждений).

Для городов и населенных пунктов, расположенных в водоохранных зона предусмотрен ряд правил (ФЗ 21.10.2013 № 282-ФЗ):

в границах водоохранных зон допускаются проектирование, строительство, реконструкция, ввод в эксплуатацию, эксплуатация хозяйственных и иных объектов при условии оборудования таких объектов сооружениями, обеспечивающими охрану водных объектов от загрязнения, засорения, заиления и истощения вод в соответствии с водным законодательством и законодательством в области охраны окружающей среды. Выбор типа сооружения, обеспечивающего охрану водного объекта от загрязнения, засорения, заиления и истощения вод, осуществляется с учетом необходимости соблюдения установленных в соответствии с законодательством в области охраны окружающей среды нормативов допустимых сбросов загрязняющих веществ, иных веществ и микроорганизмов. Под сооружениями, обеспечивающими охрану водных объектов от загрязнения, засорения, заиления и истощения вод, понимаются:

1. централизованные системы водоотведения (канализации), централизованные ливневые системы водоотведения;
2. сооружения и системы для отведения (сброса) сточных вод в централизованные системы водоотведения (в том числе дождевых, талых, инфильтрационных, поливомоечных и дренажных вод), если они предназначены для приема таких вод;
3. локальные очистные сооружения для очистки сточных вод (в том числе дождевых, талых, инфильтрационных, поливомоечных и дренажных вод), обеспечивающие их очистку исходя из нормативов, установленных в соответствии с требованиями законодательства в области охраны окружающей среды и настоящего Кодекса;
4. сооружения для сбора отходов производства и потребления, а также сооружения и системы для отведения (сброса) сточных вод (в том числе дождевых, талых, инфильтрационных, поливомоечных и дренажных вод) в приемники, изготовленные из водонепроницаемых материалов;
5. сооружения, обеспечивающие защиту водных объектов и прилегающих к ним территорий от разливов нефти и нефтепродуктов и иного негативного воздействия на окружающую среду.

Основными приоритетными загрязняющими веществами поверхностного стока являются взвешенные вещества и нефтепродукты, поэтому для городов водосбора Иваньковского водохранилища может быть предложен комплекс мер по первому направлению - обустройству территории с минимизацией затрат.

В связи со значительной зависимостью загрязненности поверхностного стока от санитарного состояния городской территории и воздушного бассейна необходимо предусматривать организационно-технические мероприятия по сокращению количества выносимых примесей, включающие:

• организацию регулярной уборки территорий;
• проведение своевременного ремонта дорожных покрытий;
• ограждение зон озеленения бордюрами, исключающими смыв грунта во время ливневых дождей на дорожные покрытия;
• повышение технического состояния эксплуатируемой техники;
• организацию уборки и очистки снега с автомобильных дорог, мостов и в пределах водоохранных зон;
• ограждение строительных площадок с упорядочением отвода поверхностного стока по временной системе открытых лотков, осветлением его на 50%−70% в отстойниках и последующим отведением на очистку;
• исключение сброса в очистные сооружения отходов производства, в том числе и отработанных нефтепродуктов;
• упорядочение складирования и транспортирования сыпучих и жидких материалов.

В соответствии с [1] не разрешается сброс сточных и (или) дренажных вод в водные объекты, расположенные в границах:

• зон санитарной охраны источников питьевого, хозяйственно-бытового водоснабжения;
• первой, второй зон округов санитарной (горно-санитарной) охраны лечебно-оздоровительных местностей и курортов;
• рыбоохранных зон, рыбохозяйственных заповедных зон, участков массового нереста, нагула рыбы и расположения зимовальных ям.

Альтернативным комплексом мер по предотвращению загрязненного поверхностного стока в водные объекты – использование наиболее простых и эффективных методов очистки. Ливневая канализация включает в себя несколько способов чистки дождевых стоков, среди которых отстаивание воды без использования реагентов, реагентная обработка коагулянтами, способ сорбции, озонирование, обеззараживание. Весьма востребованы и механические варианты – песколовки/пескоотделители, нефтеловушки, сорбционные фильтры, УФ-обеззараживание.

Эффективными мерами могут быть: использование поверхностных сточных вод (после отстойников) для производственного водоснабжения, обводнения, орошения, мойки автотранспорта, дорожных покрытий.

Применяемые очистные сооружения подразделяются на:

• пруды-отстойники (в том числе каскадного типа)
• гидроботанические площадки
• модульные станции глубокой очистки
• очистные сооружения индивидуального проектирования из сборного и монолитного железобетона
• очистные сооружения типа «фильтрующий патрон»
• простейшие очистные сооружения.

Кроме того, по расположению очистные сооружения делятся:

• на очистные сооружения наземного расположения
• очистные сооружения подземного расположения
• очистные сооружения наземно-подземного расположения
• навесные очистные сооружения.

Для уменьшения негативного влияния поверхностного стока городов водосбора Иваньковского водохранилища на водные объекты и речные системы могут быть предложены следующие методы очистки.

Пруды-отстойники каскадного типа применяются для очистки ливневых поверхностных сточных вод до норм сброса в водоемы рыбохозяйственного, хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Для повышения эффективности дополнительно может быть использована фитоочистительная система.

Гидроботаническая площадка (ГБП) – комплексная система малых (одного, двух, иногда трех) слабопроточных, мелких естественных или искусственных водоемов (прудов), заросших высшей водной растительностью, с размещением природных сорбентов на дне и (или) в фильтрующих кассетах. Следует отметить, что ГБП наиболее эффективно использовать для селитебных территорий с малоэтажной жилой застройков.

В отличие от локальных очистных сооружений, в гидроботанических площадках создаются условия для естественных биохимических процессов, связанных с функционированием высших водных растений (ВВР).

К водным растениям, обладающим в той или иной степени способностями перерабатывать загрязняющие вещества, относят ряску, водяной шпинат, рогоз, камыш, многокоренник, эйхорнию, вольфию. Все эти растения могут переживать значительные колебания водного уровня и участвуют в процессах биологического очищения. Высокой эффективностью отличается подгруппа не укореняющихся растений, способных плавать на поверхности воды и быстро наращивать корневую и вегетативную массу.

Сточная вода, прошедшая очистку в гидроботанических прудах, освобождается от значительного количества загрязняющих веществ — взвесей, нефтепродуктов, тяжелых металлов.

Биоплато функционирую в период активного формирования ливневого стока (весна — осень), так как сообщества ВВР интенсивно осуществляют очистку воды в течение вегетационного периода. Зимой интенсивность этого процесса снижается. Биоплато по их местоположению и конструктивным особенностям разделяют на русловые, береговые устьевые, инфильтрационные, наплавные.

Значительную роль в процессах доочистки выполняют сапрофитные бактерии, которые вместе с ВВР успешно выполняют роль дезинфектантов за счет своих продуктов обмена и антагонизма с бактериями-гетеротрофами, что в ряде случаев позволяет избежать использования систем хлорирования или озонирования воды.

Сборные очистные сооружения модульного типа (контейнерного и подземного расположения) используются для очистки ливневых поверхностных сточных вод до норм сброса в водоемы рыбохозяйственного, хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Контейнерные системы очистки сточных вод монтируются в наземном исполнении в непосредственной близости от объекта.

Преимуществами модульных очистных сооружений являются:

• Качество очистки мобильных очистных сооружений соответствует требованиям к сбросу в водоемы рыбохозяйственного назначения.
• Контейнерное исполнение возможно для любых климатических условий.
• Высокое качество производства обеспечивает надежность и долговечность эксплуатации автономных блочных очистных сооружений;
• Компактность модулей позволяет доставлять на объект строительства всеми видами транспорта;
• Отсутствие необходимости строительно-монтажных работ обеспечивает быстрый запуск в работу. Достаточно присоединить подводящие и отводящие коммуникации и произвести наладку согласно инструкциям.
• Мобильность блок-боксов для очистки сточных вод позволяет при необходимости легко демонтировать модули и перемещать на новое место.
• Блочно-модульные сооружения биологической очистки позволяют значительно сократить занимаемую площадь и потребляемую электроэнергию, не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала, что снижает эксплуатационные затраты и обеспечивает простоту обслуживания.

Модульные установки можно использовать для очистки поверхностного стока отдельных выпусков ливневой канализации с высокой протяженностью коллекторной системы, например, для г. Тверь. Городская ливневая система имеет 38 выпусков ливневой канализации преимущественно в реки Волгу и притоки в черте города р. Тверцу и р. Тьмаку.

Фильтры очистки поверхностного ливневого стока предназначены для очистки поверхностных (талых и ливневых вод) с атодорог, селитебных территорий и промышленных площадок.

В зависимости от назначения применяются следующие типы фильтров очистки поверхностного (ливневого) стока:

• тип 1 — обеспечивает очистку поверхностных стоков от крупного плавающего мусора, взвешенных веществ, а также растительных остатков и отходов (листвы, травы, древесных и плодоовощных отходов и др.);
• тип 2 — осуществляет комбинированную очистку поверхностных стоков от взвешенных веществ, нефтепродуктов (эмульгированных и растворённых), анионных и неионогенных СПАВ, фенолов, железа общего, марганца (Mn2+), а также снижает показатели БПК5, БПК20 и ХПК;
• тип 3 — предназначен для глубокой механической очистки поверхностных вод от взвешенных частиц, плёночных и эмульгированных нефтепродуктов;
• тип 4 — служит для нейтрализации кислых стоков и корректировки рН;
• тип 5 — выполняет роль сепаратора для предварительной очистки стоков с высоким содержанием взвешенных веществ и плёночно-эмульгированных нефтепродуктов;
• тип 6 — используется для глубокой сорбционной очистки поверхностных стоков от нефтепродуктов (эмульгированных и растворённых), анионных и неионогенных СПАВ, фенолов, железа общего, марганца (Mn2+), а также для уменьшения показателей БПК5, БПК20 и ХПК;
• тип 7 — предназначен для сорбционной очистки поверхностных вод от ионов тяжёлых металлов (Fe²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺, Al3+, Mn²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺), катионных СПАВ, а также от азота аммонийного (NH4+);

Такие системы возможно применять на выпусках ливневых стоков, например, в г. Конаково, расположенного непосредственно на берегу Иваньковского водохранилища.

Одним из эффективных направлений может быть повторного использования талых и дождевых сточных вод в городском хозяйстве (используется после всех видов очистки стоков):

• системы орошения: – поливка зеленых насаждений садово-парковых зон, спортивных полей, полей для игры в гольф; полив культурных растений, предназначенных для производства пищевых продуктов для потребления человеком и домашними животными, а также продуктов непродовольственной сферы, садово-парковых зон и спортивных объектов;
• гражданское назначение: мойка мостовых и тротуаров населенных пунктов, водоснабжение отопительных сетей и сетей кондиционирования воздуха; мойка улиц, тротуаров, пешеходных переходов; водоснабжение декоративных фонтанов; водоснабжение вторичных водораспределительных сетей (отдельно от питьевого водопровода) без права непосредственного использования такой воды в зданиях гражданского назначения за исключением систем слива туалетов и санузлов.