 |
Водохозяйственные участки в бассейне р. Камы, подверженные влиянию крупнотоннажного химического производства (по материалам ПФИЦ УрО РАН) |
Были предложены шесть типов водоохранных мероприятий при различных видах антропогенных воздействий на водные объекты Кирово-Чепецкого промышленного узла в бассейне р. Вятки:
Самым простым и эффективным способом снижения загрязненности пойменных озер и водоемов, снятия тем самым риска выведения из строя водозабора г. Кирова на р. Вятке, является их периодическая промывка путем регулируемого отведения их вод в р. Вятку. Так как при прохождении высоких половодий промывается только поверхностной слой 1-2 м. Конкретные параметры регулируемого сброса определяются, в общем случае, совокупностью следующих параметров:
Регулируемый сброс, без проведения каких-либо других дополнительных водоохранных мероприятий, способен существенно снизить максимальные пики концентраций загрязняющих веществ, наблюдающиеся при максимальных расходах водотоков-приемников. Однако схемы регулируемого сброса следует рассматривать как паллиативные, краткосрочные мероприятия.
Мероприятие по закачкам загрязненных вод в подземные горизонты рассматривалось в двух вариантах:
Принимая во внимание, что приблизительный объем загрязненных вод во всех карьерах и пойменных озерах составляет 2 · 106м3, в этом случае для захоронения этого объема грязных вод потребуется наличие вмещающих пород объемом W ≈ (2·106·10)/0.018 ≈ 1 · 109 м3, т.е. при характерной мощности вмещающей толщи , ее площадь должна составлять F~107 м2 ~ 3 км×3 км.
Основным лимитирующим фактором данной технологий ликвидации вредного влияния сточных вод является обеспечение надежности «захоронения» загрязнённых стоков на очень длительный период, сопоставимый с периодом самоочищенияотводимых стоков.
В первую очередь данные мероприятия должны быть осуществлены в шестой секции хвостохранилища, находящейся в ведении «Уралхим», где с 2011 по 2013 гг., по предписанию Росприроднадзора, ОАО «ЗМУ КЧХК» проводил его кольматацию (засыпание). Одновременно с засыпанием котлована проводилась непрерывная откачка под высоким давлением жидкой фазы на полигон подземного захоронения на глубине около полутора километра. Однако диффузный сток в пойменные озера р. Вятки продолжался. Необходима полная ликвидация хвостохранилища, которая возможна при размещении отходов в глубоких подземных горизонтах.
Решение проблемы закладки загрязненных отходов в подземные горизонты в пределах Кирово-Чепецкого промышленного узла принципиально осложняют два обстоятельства:
Поэтому при обсуждении проблем закачки загрязненных вод и закладки загрязненных отходов в подземные емкости необходимо учитывать существенное возрастание рисков выведения из строя всей системы не только имеющегося, но и планируемого питьевого и технического водоснабжения г. Кирова.
Ключевой характеристикой для оценки возможных масштабов данных мероприятий является эффективная трещиноватость (пористость) вмещающей пород.
Сценарий по организации противофильтрационных экранов между шламохранилищем и р. Вяткой рассматривался в двух вариантах:
IIIа Организация противофильтрационных экранов между шламохранилищем и р. Вяткой из асфальтобетона;
IIIб Организация пленочного противофильтрационного экрана между шламохранилищем и р. Вяткой.
Различий по организации, конструкции или теоретическому обоснованию данных мероприятий нет. Различие состоит в материале экрана, соответственно, стоимости мероприятия и проценте уменьшения фильтрации через экран. Следует признать, что большинство конструкций экранов и завес полностью фильтрацию не прекращают, поэтому для выбора типа экрана, помимо его стоимости, следует руководствоваться расчетными размерами ограниченной фильтрации, допустимой в конкретных гидрогеологических условиях с учетом степени токсичности, концентрации и разбавления сточных вод в подземном потоке. Для указанных расчетов необходимы фильтрационные и миграционные характеристики материала экрана, пород зоны аэрации и водоносного горизонта.
Площадь ореола загрязнения грунтовых вод, оцениваемому по азоту аммония на уровне свыше 100 ПДК, составляет более 700 га, а свыше 1000 ПДК – около 200 га; область радиоактивного загрязнения грунтовых вод – около 180 га.
В целях предотвращения или резкого сокращения фильтрации загрязненных вод из шламо- и хвостохранилищ, накопителей, отстойников, солеотвалов и других объектов применяются разнообразные противофильтрационные устройства, выполненные из слабофильтрующих материалов – уплотненной глины, грунтово-полимерной смеси, асфальтополимербетона, глинобетона, полиэтиленовой пленки, битумных покрытий и т. д. Конструктивно они оформляются в виде экранов, устраиваемых под сооружениями или на дне хранилищ и накопителей, в ядре и на откосах ограждающих их дамб, в виде вертикальных или наклонных противо-фильтрационных завес, прорезающих всю толщу водопроницаемых пород до водоупора и создаваемых путем инъекции цемента, растворов твердеющих органических и неорганических соединений, а также в виде стенок-барражей, возводимых путем выемки водопроницаемых пород и замены их водонепроницаемым материалом – цементно-глинистым раствором, смолами, рулонными синтетическими пленками и т. д.
Применяются двухслойные экраны, например из синтетического материала, при этом между экранирующими слоями помещают фильтрующий гравийный слой с системой дренажных труб, отводящих загрязненные воды.
Рекомендуется при складировании вредных отходов укладывать в основание глинистый экран толщиной не менее 3 м и водопроницаемостью (1-5)•10-8 см/с в зависимости от токсичности отходов. Кроме того, рекомендуется предварительная обработка отходов с целью изменения подвижности вредных компонентов за счет изменения рН среды или комплексообразования, разложения отходов на простые нетоксичные компоненты или разбавления.
Материалы противофильтрационных устройств должны быть устойчивы к агрессивному воздействию сточных вод и отходов. Следует учитывать, что полиэтиленовая пленка не стойка к действию сильных окислителей и разрушается в органических растворителях; асфальтобетон при температуре более 40°С не стоек к действию концентрированных кислот, щелочей, органических растворителей и отходов переработки нефти.
С помощью подземных противофильтрационных стенок можно изменить скорость и направление движения подземных вод, «отклонив» их от охраняемой территории или водного объекта.
Основная проблема организации устойчивого питьевого водозабора из р. Вятки в районе г. Кирова – наличие на выше расположенной зоне, примерно в 17 км, очень серьезно загрязнённых озер и пойменных водоемов, периодически промываемых при прохождении высоких паводков.
В настоящее время на водозаборе установлена водоочистная установка, основанная на использовании сорбционных свойств цеолита, которая позволяет в краткосрочный период (3-5 дней) чистить воду от повышенного (до 3-5 ПДКх/п) содержания азота аммонийного. За последние 7 лет использовалась один раз – в 2012 году.
Поиск новых источников водоснабжения г. Кирова ведется еще с 90-х годов прошлого века. Тогда предлагались альтернативные источники водоснабжения – рассматривались несколько вариантов. Например, брать воду из Быстрицы в районе Лянгасово – микрорайон как раз снабжается водой из этой речки. Но этот вариант был отклонён по той причине, что это тоже открытый источник водоснабжения. После предварительных изысканий выбор городских чиновников пал на Кумёнский район, где недалеко от г. Кирова должны были находиться большие запасы подземных вод.
В 2013 г. Администрация г. Кирова приняла решение о строительстве нового подземного водозабора в посёлка Вичевщина Кумёнский района. Однако начатое в 2013 г. строительство питьевого водовода Киров-Кумёны в настоящее время законсервировано. В настоящее время водовод готов на 72%. Одна из причин – недостаточная мощность данного водозабора. В настоящее время доказанный гарантированный забор воды на нем возможен только 100 тысяч м3/сутки. В то же время современное водопотребление г. Кирова составляет 180 тысяч кубометров воды. В этой ситуации введение в строй нового водозабора может только снизить остроту ситуации, а не обеспечить ее кардинальное решение.
В настоящее время и в обозримой перспективе решение проблемы загрязненных территорий и водных объектов Кирово-Чепецкого промышленного узла возможно только на основе комплексного подхода, включающего в себя частично все имеющиеся способы по обеспечению качественного питьевого водоснабжения г. Кирова: консервативный, технологический, ассимиляционный или гидрогеохимический – и, как следствие, снижение диффузного загрязнения прилегающих водных объектов, в первую очередь, р. Вятки.
При этом проблема диффузного загрязнения должна решаться комплексно и включать ликвидацию не только химического загрязнения, но и радиационного. К сожалению, в настоящее время эти программы полностью разобщены. Отсутствует даже какой-либо обмен информацией по наблюдению за состоянием окружающей среды по этим показателям.
Как уже было указано, не все предложенные сценарии способствуют снижению диффузного стока. Только сценарии IIб и III, и, возможно, VI, если среди комбинирующихся схем есть IIб и III. Остальные сценарии обходят эту проблему, но решают главную социальную задачу – обеспечение нормального водопользования на водозаборе г. Кирова, а диффузный сток остается неизменным.