Габионные очистные фильтрующие сооружения (ГОФС) представляют собой разновидность локальных очистных сооружений (ЛОС). Степень очистки загрязнённого стока на них соответствует требованиям норм сброса в водоёмы рыбохозяйственного значения и СанПиН 2.1.5.980 00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». По типу регулирования поступающего загрязнённого стока ГОФС относятся к проточным ЛОС. В таких очистных сооружениях регулирование стока осуществляется «по расходу», т.е. очистка производится до достижения некоторого максимального расхода, при превышении которого часть стока сбрасывается без очистки.

Конструктивная схема ГОФС представляет из себя открытый безнапорный ступенчатый перепад или каскад, во многом аналогичный классическим ступенчатым водосбросам или прудам-отстойникам. Перепад является открытым наземным сооружением, с минимальным заглублением в основание. Ложе (фундаментная плита) перепада формируется из матрасно-тюфячных изделий по типу матрасов Рено. Стенки (борта) каждой ступени перепада возводятся из габионной кладки, обычно в один или два яруса. Из таких же габионов выкладываются фильтровальные камеры, разделяющие отдельные ступени перепада. Каждая фильтровальная камера выполняется в виде двух поперечных рядов габионов, в широкий зазор между которыми (1―3 м) отсыпается специальная зернистая загрузка (геоэкозащитный материал). Габионы и матрасы являются высокофильтрующими конструкциями, поэтому для предотвращения вытекания очищаемого стока во внешнюю среду они покрываются геомембраной с защитными слоями геотекстиля. Укладка полотнищ геомембраны производится таким образом, чтобы обеспечить необходимое направление прохождения водного потока через загрузку фильтровальных камер — сверху, сбоку или снизу в зависимости от принятой схемы течения. Общее число ступеней на ГОФС колеблется от одной до четырёх, в зависимости от топографических условий и требований к степени очистки воды. В некоторых проектах очистных сооружений количество ступеней принимается равным пяти и выше. Для пропуска сверхнормативных расходов загрязнённого стока в обход ступеней ГОФС проектируется обходной сбросной канализационный рукав.

 

Схема ГОФС

Вариант конструкции ГОФС

 

Описанная стандартная конструктивная схема ГОФС очень часто дополняется гидроботанической площадкой (биоплато). Такая площадка размещается в пределах площади одной из ступеней. Например, для ГОФС в виде двухступенчатого перепада первая ступень становится отстойником, задерживающим и аккумулирующим взвешенные нерастворимые наносы; вторая ступень используется для размещения биоплато; две фильтровальные камеры в конце каждой ступени выполняют функцию основных фильтрующих элементов ЛОС. Растения и микроорганизмы, населяющие биоплато, выполняют доочистку стока только при устойчивых положительных температурах воздуха; по этой причине биоплато всегда является только дополняющим фильтрующим элементом, а не основным.

Принципиальными отличительными характеристиками габионных очистных фильтрующих сооружений являются:
1. Использование габионных и матрасных изделий в качестве основных элементов конструкции;
2. Самотёчный безнапорный режим прохождения стока;
3. Очистка стока от тяжёлых фракций минеральных загрязнений посредством отстоя на первой ступени, выполняющей функцию отстойника;
4. Очистка стока от минеральных (кислоты, щёлочи, тяжёлые металлы) и органических (ПАВ, нефтепродукты) загрязнений посредством пропуска воды через зернистую загрузку в виде геоэкозащитного материала в фильтровальных камерах;
5. Дополнительная очистка стока на основе использования потенциала высшей водной растительности (макрофитов), размещаемой на биоплато;
6. Простота конструкции в связи с отсутствием железобетонных элементов;
7. Простота технологического процесса в связи с отсутствием оборудования.

Зернистая загрузка представляет собой специальный геоэкозащитный материал, загружаемый в объём одной или нескольких фильтровальных камер. Геоэкозащитный материал — натуральный или искусственный материал, характеризующийся наличием геозащитного резерва, т.е. способный к поглощению техногенных загрязнений из окружающей среды. Геоэкозащитный материал имеет ограниченный срок службы, в связи с чем в правилах эксплуатации ГОФС обязательно предусматривается периодическая замена полностью загрязнённого объёма фильтровальных камер новой зернистой загрузкой геоэкозащитного материала. В качестве геоэкозащитного материала различными источниками (в частности, ОДМ 218.2.097-2019) рекомендуются хлоритсодержащий щебень (в смеси с крупным песком), магнезиальный камень, шлак, пенобетон и др. Объём материала V определяется расчётным путём на основе данных о степени загрязнения поступающего стока:

V = tнорматZ / (Vz∙γ),

где:
tнормат — нормативный срок эффективного использования загруженного геоэкозащитного материала, лет;
Z — общая годовая масса загрязняющих веществ, кг/год;
Vz — вмещающая ёмкость геоэкозащитного материала, кг/кг;
γ — удельный вес геоэкозащитного материала, кг/м3.

Возведение ГОФС наиболее предпочтительно при небольших объёмах стока. В связи с этим в настоящее время ГОФС нашли своё наибольшее применение в очистке дождевых стоков, поступающих с поверхностей автодорог (как низких, так и высоких категорий) и, особенно, мостовых конструкций. Здесь они используются наряду со ставшими уже традиционными подземными очистными сооружениями модульного типа, фильтрующими патронами, а также более классическими вариантами — индивидуальными ЛОС из монолитного железобетона.

Ограничением для использования габионных очистных фильтрующих сооружений является потребность в достаточно большой площади. Кроме того, топографические условия площадки проектируемого ГОФС должны обеспечивать соответствующий перепад высотных отметок. Данный перепад необходим для поддержания самотёчного движения стока — от выходного сечения водосточного коллектора до начала сбросного лотка на выходе из очистного сооружения (включая длину самого лотка вплоть до канализационного коллектора или водного объекта, принимающего очищенный сток).