Аварии на очистных сооружениях

Очистные сооружения – составная часть инфраструктуры городских поселений либо крупных производственных предприятий, представляющая комплекс инженерно-технологического оборудования, предназначенного для приема, переработки стоков (газовых смесей) различного происхождения, возврата очищенных ресурсов в замкнутую систему либо выпуска в окружающую среду[70].

К составу очистных сооружений относятся:

производственные объектовые очистные сооружения промышленных жидких отходов (стоков);

производственные объектовые очистные сооружения промышленных газов;

городские (муниципальные) очистные сооружения сточных вод.

Все рассматриваемые объекты располагаются на производственной территории городского поселения и отделены в соответствии с нормами от селитебных территорий санитарно-защитной зоной, позволяющей снизить либо исключить их негативное воздействие на население в случае запроектной аварии. Общей характеристикой для очистных сооружений является их производительность (количество сточных вод, очищаемых газов и пр. в сутки). Как правило, очистные сооружения относятся либо имеют в своём составе опасные производственные объекты и их безопасность контролируется Ростехнадзором.

Аварии на очистных сооружениях – разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрыв и (или) выброс опасных веществ. В составе промышленных очистных сооружений могут быть отстойники жидких отходов, при переполнении которых либо по внешним причинам возможны гидродинамические аварии.

Аварии на объектовых очистных сооружениях наиболее опасны в первую очередь для работающего на них персонала рассматриваемых объектов и работников соседних предприятий, работников объектов транспортной инфраструктуры, расположенных в промышленном узле (на производственной территории).

Для населения наиболее опасными являются последствия аварий на городских и производственных очистных сооружениях промышленного типа. Аварии на таких объектах существенно изменяют санитарно-эпидемиологическую ситуацию территории поселений, а иногда и региона в целом.

Аварии на промышленных (объектовых) очистных сооружениях и городских станциях очистки существенно отличаются по характеру и масштабу последствий.

Аварии на очистных сооружениях подразделяются на:

аварии, не вызывающие ухудшения санитарно-эпидемиологической обстановки территории городских и сельских поселений, последствия ограничиваются снижением производительности ОПФ и не выходят за пределы территории объекта;

аварии на очистных сооружениях (запроектные), последствия которых существенно и негативно отражаются на окружающей среде.

Следует выделить хронические проблемы очистных сооружений, приводящие
к непрерывному загрязнению окружающей среды по типу реализации «хронической опасности». Наиболее опасной является ситуация с массовым (залповым) выбросом загрязняющих либо опасных химических веществ (в окружающую среду
– прилегающую территорию, водоем, атмосферу)

Аварийный залповый сброс неочищенных сточных вод в водные объекты или на поверхность земли создает угрозу здоровью жителей поселений, ограничивает либо существенно осложняет хозяйственную деятельность, приводит к ущербу окружающей среде, требует экстренного реагирования.

Авария на промышленных очистных сооружениях, приведшая к их полной остановке и выбросу вредных веществ в атмосферу оказывает негативное влияние на состояние окружающей среды, отражается на здоровье жителей близлежащих поселений, работников аварийного и соседних предприятий. Является опасным залповый выброс неочищенных высокомолекулярных парогазовых смесей, содержащих опасные химические вещества, опасные биологические вещества, вещества в виде мелкодисперстной пыли. Особенно опасна такая ситуация в ночное время.

Промышленный комплекс очистных сооружений – это линия защиты, проходя через которую загрязненные стоки очищаются от вредных для окружающей среды примесей до допустимого официально установленного уровня.

Статистика аварий на городских и промышленных очистных сооружениях
(в т.ч. на вновь построенных) показывает динамику их роста.

Основные причины аварий на очистных сооружениях:

ошибки проектирования и строительства;

внешнее по отношению к объекту отключение электроэнергии;

внешние техногенные воздействия;

стихийные бедствия, вызванные опасными метеорологическими аномальными явлениями, наводнениями и подтоплениями;

разрушительные сейсмические воздействия на оборудование очистных сооружений;

износ оборудования, дефекты оборудования;

несвоевременное обслуживание основных производственных фондов;

человеческий фактор;

увеличение стоков эксплуатации сверх нормативного, предусмотренного техническими характеристиками очистных сооружений.

Предупредительные меры. В интересах безаварийной эксплуатации объектов очистных сооружений планируются и выполняются следующие инженерно-технические и организационные мероприятия:

детальная экспертиза проектов очистных сооружений;

ограничение мощности (производительности) единичного объекта очистных сооружений;

планирование работы комиссии КЧС и ОПБ эксплуатирующей организацией;

разработка планов действий органов управления объектовой подсистемой РСЧС по предупреждению и ликвидации ЧС организации, эксплуатирующей комплекс очистных сооружений;

предупреждение гидроударов на гидравлическом оборудовании очистных сооружений сточных вод при внезапном отключении электроэнергии;

подготовка к безаварийному отключению ОПФ;

своевременное обслуживание, ремонт, реконструкция ОПФ;

создание резервов мощностей;

развитие объекта, создание замкнутого цикла оборота водных ресурсов на предприятиях;

подготовка к работе в аномальных климатических условиях;

подбор, подготовка и обучение персонала;

подготовка своих АСФ к ликвидации ЧС;

меры антитеррористической направленности.

Ликвидация аварий. Особенностью ликвидации аварий на сетях водоотведения и очистных сооружениях является необходимость полного временного отключения подачи населению городских поселений воды (в зимнее время – частого
и непродолжительного отключения с целью предупреждения замерзания участков
и элементов системы водоснабжения и водоотведения).

Средняя продолжительность ликвидации аварии на системах очистных сооружений промышленных и городских (по статистическим данным) – сутки, наибольшая продолжительность – более месяца.

Органы управления территориальной подсистемой РСЧС в зоне ЧС принимают меры к резкому снижению поставки воды населению методом веерного повременного отключения, либо снижением давления в системе городского водоснабжения. Цель – сокращение расхода воды и временное снижение стоков. Население информируется
о причинах, сроках изменения работы систем жизнеобеспечения и мерах, принимаемых органами управления.

На участках сброса усиливается санитарно-противоэпидемиологический контроль. Выявляются границы опасных для населения зон. В летнее время выделяются участки, где купание и отдых жителей будет запрещен по санитарным показателям. Опасные участки ограждаются, доступ к ним прекращается. Аварийному объекту оказывается помощь с целью сокращения времени восстановления работы. Основные вопросы, требующие дополнительного внимания
в летнее время – это резкое ухудшение условий жизнедеятельности населения, грозящее осложнением санитарно-эпидемиологической обстановки и сложность обеспечения пожарного водоснабжения.

Примеры аварийных ситуаций.

2005 год, Москва. В результате системной аварии (блэкаута) в энергосистеме на части территории Москвы, Московской, Тульской и некоторых других территорий ЦФО было утрачено энергоснабжение одной из 4-х станций аэрации сточных вод
в Москве (производительность – 3 млн. куб. метров сточных вод в сутки).
В результате энергоаварии станция аэрации сбросила в р. Москва объем неочищенных стоков, равный дебиту воды в реке за сутки. Аварийный сброс контролировался управляющей компанией и выполнен с целью предотвращения более тяжелых последствий. Станции водозабора поселений, расположенных
в нижнем течении реки временно прекратили работу.

Силы МЧС России, как правило, не привлекаются к ликвидации аварий на объектах организаций, эксплуатирующих очистные сооружения, а используются для решения задач первоочередного жизнеобеспечения пострадавшего населения в зоне ЧС и в местах его временного размещения. В зоне ЧС действует оперативная группа территориального управления МЧС России.

Ликвидацию аварии осуществляют в соответствии с ранее утверждаемым руководителем эксплуатирующей организации планом действий собственные силы (аварийные службы) организации и АСФ, работающие на договорной основе. Организации, находящиеся в ведении органов местного самоуправления согласовывают план в рамках функционирования территориальной подсистемы РСЧС.

Гидродинамические аварии

Гидротехнические сооружения (ГТС) [71] – сооружения, подвергающиеся воздействию водной среды, предназначенные для использования и охраны водных ресурсов, предотвращения негативного воздействия вод, в том числе загрязненных жидкими отходами, включая плотины, здания гидроэлектростанций (ГЭС), водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники, доки; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушений берегов морей, озер
и водохранилищ, берегов и дна русел рек; струенаправляющие и оградительные сооружения; сооружения (дамбы), ограждающие золошлакоотвалы и хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; набережные, пирсы, причальные сооружения портов; сооружения систем технического водоснабжения, системы гидротранспорта отходов и стоков, подачи осветленной воды, устройства защиты от размывов на каналах, сооружения морских нефтегазопромыслов, за исключением объектов централизованных систем горячего водоснабжения, холодного водоснабжения и (или) водоотведения, предусмотренных Федеральным законом от 7 декабря 2011 г. № 416-ФЗ «О водоснабжении
и водоотведении».

Комплексные ГТС, объединенные общей целью эксплуатации, в которых сочетаются и плотины, и каналы, и шлюзы, и энергоустановки (генераторы), называют гидроузлами. Общее количество поднадзорных Ростехнадзору комплексов ГТС промышленности, энергетики и водохозяйственного комплекса составляет 29 964, из них:

844 комплексов ГТС жидких промышленных отходов;

568 комплексов топливно-энергетического комплекса;

28 552 ГТС водохозяйственного комплекса.

Гидротехнические сооружения подразделяются на следующие классы:[72]

I класс – ГТС чрезвычайно высокой опасности;

II класс – ГТС высокой опасности;

III класс – ГТС средней опасности;

IV класс – ГТС низкой опасности.

Причины и виды аварий ГТС

На ГТС постоянно воздействуют водный поток, колебания температур, льды, насосы, статические и гидродинамические нагрузки, происходят истирание поверхности, коррозия металлов, выщелачивание бетона, гниение деревянных конструкций (или их истачивание живыми организмами). Поэтому со временем растет вероятность разрушения того или иного сооружения и затопления водой прилегающей территории, т. е. возможно возникновение ЧС.

Разрушение (прорыв) ГТС происходит в результате действия сил природы (землетрясений, ураганов, размывов плотин, износа и старения оборудования) или воздействия человека (нанесение ударов ядерным или обычным боеприпасом),
а также из-за конструктивных дефектов или ошибок проектирования.

Гидродинамическая авария (ГДА) – авария на гидротехническом сооружении (ГТС), приводящая к образованию и распространению с большой скоростью потока воды, создающего угрозу возникновения техногенной ЧС[73]. Такие ГТС, разрушение (прорыв) которых приводит к ГДА, являются гидродинамически опасными объектами.

Размещение таких объектов повышенного риска в черте крупных населенных пунктов и их разрушение могут привести к катастрофическому затоплению обширных территорий, значительного числа населенных пунктов, массовой гибели людей, разрушению зданий и различных сооружений – гражданских
и промышленных, военных объектов и др.

Прорыв плотины является начальной фазой ГДА и представляет собой процесс образования прорана (узкого протока в теле насыпи плотины, косы, отмели или спрямлённого участка реки, образовавшегося в результате размыва излучины
в половодье) и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа через проран в нижний бьеф.

В зависимости от масштабов и последствий затопления в результате разрушения ГТС различают следующие аварии:

катастрофическое затопление;

прорывной паводок;

з атопление, повлекшее смыв плодородных почв или отложение наносов на обширных территориях.

Прорыв ГТС происходит также при длительных ливневых дождях из-за заполнения водохранилищ выше критического уровня с прорывом защитных дамб (валов). При этом возникает ЧС, связанная с угрозой затопления близлежащих населенных пунктов и нарушения условий безопасной жизнедеятельности. Волна прорыва (рисунок 2.10.), образующаяся во фронте устремляющегося в проран потока воды, имеет значительные высоту гребня (в диапазоне от 2 до 12 м, а иногда и более) и скорость движения (от 3 до 25 км/ч, а для горных и предгорных районов
 – порядка100 км/ч) и обладает большой разрушительной силой. Высота волны
и скорость её движения зависят от размера прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бьефе, гидрологических и топографических условий русла реки и её поймы.

 Рисунок 2.10. Продольный разрез волны прорыва

Основными поражающими факторами волны прорыва ГТС являются:

высота волны и глубина потока;

скорость движения волны прорыва;

время добегания волны до расчетных створов;

длительность прохождения волны через указанные створы.

Основным следствием прорыва является катастрофическое затопление местности. Потенциальное катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами:

максимально возможными высотой и скоростью волны прорыва;

расчётным временем прихода фронта и гребня волны прорыва
в соответствующий створ;

границами зоны возможного затопления;

максимальной глубиной затопления конкретного участка местности;

длительностью затопления территории.

Затопление распространяется со скоростью волны прорыва, а через некоторое время приводит к образованию зон затопления – обширных частей местности, прилегающей к реке (озеру, водохранилищу), покрытых слоем воды от 0,5 до 10 м
и более.

В зависимости от последствий на территории возможного затопления выделяют зону вероятного катастрофического затопления (ЗВКЗ), на которой ожидается или возможна гибель людей, сельскохозяйственных животных или растений, повреждение или уничтожение материальных ценностей, а также ущерб окружающей среде.

Зоны вероятного катастрофического затопления определяются заранее на стадии проектирования ГТС. Параметры ЗВКЗ зависят от размеров водохранилища, напора воды и других характеристик конкретного сооружения, а также от гидрологических и топографических особенностей местности. Зоны вероятных, в т.ч. катастрофических, затоплений и характеристики волны прорыва отражаются на картах или в специальных атласах, составляемых для гидроузлов и крупных плотин. К катастрофическим затоплениям местности могут привести и прорывы естественных плотин, например, прорывы озёр, подпруженных ледником, или моренных озёр.

Основными поражающими факторами катастрофического затопления является динамическое воздействие волны прорыва и водного потока, а также воздействие спокойных вод, затопивших территорию и объекты. Воздействие волны прорыва во многом аналогично действию воздушной ударной волны, образующейся при взрыве. Существенными отличиями этих поражающих факторов являются гораздо меньшая скорость и более высокая плотность вещества у волны прорыва.

Основу анализа ГДА составляет расчёт прохождения волны прорыва при повреждении ГТС и оценка возникающих последствий, в т.ч. построение карты затопления населённых пунктов и территорий. По скорости движения волны прорыва и её высоте выделяются зоны опасности и основные неблагоприятные последствия. Оценивается опасность активизации экзогенных и эндогенных процессов, образования селевых потоков, формирования застойных зон с неблагоприятным бактериологическим режимом и подъёма по ложу водохранилища донных отложений, содержащих токсические вещества и другие вредные примеси.

Возможные негативные последствия крупных ГДА – перерывы в подаче электроэнергии, прекращение функционирования ирригационных или др. водохозяйственных систем (а также объектов прудового рыбного хозяйства), разрушение или затопление населённых пунктов и промышленных предприятий, выведение из строя коммуникаций и других элементов инфраструктуры, гибель посевов и скота, выведение из хозяйственного оборота сельскохозяйственных угодий, нарушение жизнедеятельности населения и производственно-экономической деятельности предприятий, утрата материальных, культурных и исторических ценностей, нанесение ущерба природной среде (в т.ч. в результате изменений ландшафта), гибель людей.

Вторичные последствия крупных ГДА: загрязнение воды и местности веществами из разрушенных (затопленных) хранилищ промышленных и сельскохозяйственных предприятий, массовые заболевания людей и сельскохозяйственных животных, аварии на транспортных магистралях, оползни и обвалы.

Долговременные последствия ГДА связаны с остаточными факторами затопления – наносами, загрязнениями, изменением элементов природной среды.

Серьезную опасность для населения, техносферы и природной среды представляют аварии таких ГТС как плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также др. сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов. Данные по статистике крупнейших аварий на гидротехнических сооружениях в мире представлены в таблице 2.25.

Таблица 2.25. Данные по статистике крупнейших аварий на гидротехнических сооружениях в мире

№ п/п	Год	Гидротехническое сооружение	Последствия аварии
1.	12 марта 1928 г.	Плотина Сент-Фрэнсис, Калифорния, США	В результате разрушения плотины погибло до 600 человек, ущерб катастрофический
2.	18 августа 1941 г.	Плотина Днепрогэса (СССР)	В результате разрушения плотины, количество погибших и материальный ущерб катастрофические
3.	2 декабря 1959 г.	Плотина Мальпассе (Франция)	В результате разрушения плотины погибло и/или пропало без вести 423 человека
4.	7 августа 1994 г.	Плотина на Тирлянском водохранилище (Россия)	Произошел прорыв плотины водохранилища и нештатный сброс 8,6 млн. куб. м воды. Погибло 29 человек, 786 человек осталось без крова. Общий ущерб 52,3 млрд. рублей
5.	18 августа 2002 г.	Защитные дамбы в районе г. Виттенберга на р. Эльба (Германия)	Из-за сильного наводнения произошло разрушение семи защитных дамб. 19 жителей погибло, 26 пропало без вести.
6.	27 марта 2009 г.	Плотина в Джакарте (Индонезия)	В результате прорыва плотины погибло 91 человек, пропало без вести более100 человек
7.	27 августа 2011 г.	Дамба в г. Грозном	Из-за прорыва дамбы на реке Сунджа эвакуировали 2400 человек, подтоплены 640 домов

В таких ЧС оповещается население по всем каналам связи, теле-
и радиовещания, мобилизуются подразделения РСЧС, проводится эвакуация из зоны ожидаемого затопления.

Для предупреждения ГДА необходимы:

соблюдение норм и правил проектирования, создания и эксплуатации ГТС;

разработка предупредительных и профилактических мер для их нормального функционирования.

В связи с ростом рисков террористической инициации ГДА одним из важнейших мероприятий становится организация соответствующей охраны
и непрерывного мониторинга состояния ГТС.

Меры по защите населения от неблагоприятных последствий аварий на ГТС:

уменьшение максимального расхода воды путем перераспределения стока воды во времени;

регулирование паводковых стоков с помощью водохранилищ;

укрепление и своевременный ремонт ГТС, ограждающих дамб (валов);

проведение берегоукрепительных и дноуглубительных работ с помощью земснарядов, подсыпка низких мест.

К оперативным предупредительным мерам относятся:

оповещение населения об угрозе аварий;

заблаговременная эвакуация населения, сельскохозяйственных животных, материальных и культурных ценностей из потенциально затапливаемых зон;

частичное ограничение или прекращение работы предприятий, организаций, учреждений, расположенных в зонах возможного затопления;

защита материальных и культурных ценностей.