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 труб 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 таких 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 потребление рыбы и моллюсков .
Развитые страны, такие как США , Канада , большинство стран Западной Европы (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.
По оценкам Агентства по охране окружающей среды США (EPA), ежегодно в Соединенных Штатах происходит от 23 000 до 75 000 случаев SSO. [1] Агентство по охране окружающей среды подсчитало, что модернизация каждой муниципальной системы очистки и сбора с целью снижения частоты случаев переполнения до уровня не чаще одного раза в пять лет будет стоить около 88 миллиардов долларов по состоянию на 2004 год. [2] Эти затраты будут в дополнение к примерно 10 миллиардам долларов. уже вложено. 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] : Гл. 6
Развитые европейские страны и Япония имеют аналогичный или несколько больший процент событий SSO по сравнению с США .
В развивающихся странах большая часть сточных вод до сих пор не очищается при сбросе в окружающую среду. По состоянию на 2001 год Китайская Народная Республика сбрасывала около 55 процентов всех сточных вод без какой-либо очистки. [3] В такой относительно развитой ближневосточной стране, как Иран , большая часть населения Тегерана сбрасывает совершенно неочищенные сточные воды в подземные 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 цитата ]
Канализационные коллекторы, построенные на ранних этапах урбанизации, обычно строились до того, как была проведена очистка сточных вод . [6] Ранние коллекторы 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 выделения стали зловонными. Первые очистные сооружения были построены для очистки сточных вод в засушливую погоду; но 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 поверхностным стоком, 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] )
Децентрализованные сбои в сухую погоду в основном происходят из-за засорения линии коллекторной канализации, которая может возникнуть из-за засора мусора или проникновения корней деревьев в саму линию. Примерно половина SSO в США вызвана блокировкой. [2] : с. 4–26 Жир 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. Твердый мусор включает в себя грязную одежду, 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 сообщения 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 сократить случаи загрязнения до 60 процентов. [ нужна цитата ]
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 засора обычно попадает в отводной водосток, чтобы избежать затопления частной или государственной собственности.
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. Поступление в канализационные трубы может быть вызвано разрывом корней деревьев в подземных линиях или механическим разрушением из-за возраста и избыточного давления от грузовиков и зданий.
Другой вид отказа системы может включать в себя отключение электроэнергии , которое 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. ЭС–3
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 рамки очевидного патогенного ущерба водным экосистемам . Вполне возможно, что пострадают и высшие формы жизни, такие как морские млекопитающие, поскольку известно, что некоторые тюлени и морские львы испытывают пиковый уровень патогенного вреда. [12]
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 цитата ]
Со времен средневековья правители знали о воздействии неочищенных сточных вод, неправильно сбрасываемых в окружающую среду. До того, как в Англии 16-го века появились системы очистки , 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 цитата ]
В 19 веке очистные сооружения были впервые разработаны и установлены в США и некоторых частях Европы, а также была определена концепция SSO. ОСН 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 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 цитата ]