Введение

Рост промышленного и городского водопотребления, сопровождаемый сбросом в реки большого количества сточных вод, приводит к тому, что вода превращается в ценное дефицитное сырьё.

Очистка рек, озёр и водохранилищ осложняется тем, что в сточных водах увеличивается количество трудно биохимически окисляемых и вредных веществ, таких как синтетические моющие средства и другие продукты органического синтеза. Проблема очистки сточных вод ряда отраслей промышленности до концентраций специфических загрязнений, безвредных для водоёмов, ещё не решена. Поэтому эффективная очистка промышленных и городских сточных вод для сохранения чистоты источников водоснабжения является одной из первоочередных водохозяйственных проблем.

Действующие Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами регламентируют качество воды водоёмов в расчётных пунктах водопользования, а не состав сточных вод. Охрана водоёмов от загрязнения не связана со всей их протяженностью, а только с определёнными пунктами, на подходе к которым вода должна отвечать нормативным показателям качества. Условия спуска сточных вод в водоёмы определяют с учётом возможного их разбавления водой водоёма на пути от места выпуска до ближайшего расчётного створа водопользования, что, однако не является необходимым и достаточным условием экологической безопасности поверхностных водных объектов, т.к. на данный момент подавляющее большинство из них уже исчерпали свои биологические резервы, необходимые для своего самоочищения.

Глава 1

Охрана водоёмов от загрязнения сточными водами.

1.1. Условия сброса сточных вод в водоёмы.

Очищенные на станциях аэрации сточные воды из-за неполноты очистки требуют разбавления чистой водой, причём кратность разбавления определяется в основном остаточным содержанием веществ, не полностью разрушенных в процессе очистки. По мере роста водопотребления положение с разбавлением очищенных сточных вод будет очень напряжённым. В городах и районах с дефицитными водными источниками придётся применять более совершенные методы очистки сточных вод, или подавать воду для разбавления из другой речной системы.

В таких условиях большое значение приобретает внедрение на предприятиях оборотного водоснабжения, повторное использование очищенных сточных вод и рационализация технологии производства в направлении снижения водопотребления, количества и концентрации сточных вод.

Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами установлены нормы качества воды по основным санитарным показателям для водоёмов двух видов водопользования:

к первому виду относятся участки водоёмов, используемые в качестве источников централизованного или нецентрализованного питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности;

ко второму виду относятся участки водоёмов, используемые для спорта, купания и отдыха населения, а также водоёмы в черте населённых пунктов.

Ближайшие к месту выпуска сточных вод пункты водопользования на водоёмах первого и второго вида устанавливаются органами Государственного надзора с учётом перспектив использования водоёма. Состав и свойства воды должны соответствовать нормативам воды в створе, расположенном на проточных водоёмах в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на непроточных водоёмах – озёрах и водохранилищах – в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

При спуске сточных вод в черте города (или любого населённого пункта) первым пунктом водопользования является этот город или населённый пункт. В этих случаях требования к составу и свойствам воды водоёма нужно относить и к сточным водам, так как нельзя рассчитывать практически на разбавление и самоочищение.

К основным нормативам качества воды относятся следующие:

- Взвешенные вещества.

Содержание взвешенных веществ в воде после спуска сточных вод не должно увеличиваться больше, чем на 0,25 мг/л для водоёма первого вида и на 0,75 мг/л для водоёма второго вида. Для водоёмов, содержащих в межень более 30 мг/л природных минеральных взвесей, допускается увеличение концентрации взвешенных веществ в воде до 5%.

- Плавающие примеси.

На поверхности водоема не должно быть плавающих плёнок, пятен минеральных масел и скопления других примесей.

- Запахи и привкусы.

Вода не должна приобретать запахов и привкусов интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемых в водоёмах первого вида непосредственно или при хлорировании и в водоёмах второго вида непосредственно

- Окраска.

Окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 20 и 10 см для водоёмов первого и второго видов.

- Температура.

Летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 3^о С.

- Активная реакция.

(рН) воды водоёма после смешения со сточными водами не должна выходить за пределы 6,5-8,5.

- Минеральный состав.

Для водоёмов первого вида не должен превышать по плотному остатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов – 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л; для водоёмов второго вида минеральный состав нормируется по показателю «Привкусы».

- Растворённый кислород.

В воде водоёма после смещения со сточными водами количество растворённого кислорода не должно быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, взятой до 12 часов дня.

- Биохимическая потребность в кислороде.

Полная потребность воды в кислороде при 20^о С не должна превышать 3 и 6 мг/л для водоёмов первого и второго видов.

Возбудители заболеваний не должны содержаться в воде. Методы предварительной очистки и обеззараживания сточных вод согласовываются в каждом отдельном случае с органами Государственного санитарного надзора.

- Ядовитые примеси.

Не должны находиться в концентрациях, которые могут оказать прямое или косвенное вредное действие на здоровье людей.

Нормативные качества воды для водоёмов рыбохозяйственного значения устанавливают применительно к двум видам их использования:

· Водоёмы, используемые для воспроизводства и сохранения ценных сортов рыбы;

· Водоёмы, используемые для всех других рыбохозяйственных целей.

Вид водоёма определяется органами Рыбоохраны с учётом перспективного развития рыбного хозяйства. Нормативы состава и свойства воды в зависимости от местных условий могут относиться или к району выпуска сточных вод при осуществлении их быстрого смещения с водой водоёма, или к районам ниже спуска сточных вод с учётом возможной степени их смещения и разбавления в водоёме от места выпуска до ближайшей границы рыбохозяйственного участка водоёма. На участках массового нереста и нагула рыб спуск сточных вод не разрешается.

При выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоёмы к составу и свойствам воды предъявляются более высокие требования по сравнению с изложенными выше.

Растворённый кислород. В зимний период количество растворенного кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно первого и второго видов; в летний период во всех водоёмах – не ниже 6 мг/л в пробе, взятой до 12 часов дня.

Биохимическая потребность в кислороде. Величина БПК₅ при 20^о С не должна превышать 2 мг/л в водоёмах обоих видов. Если содержание кислорода в зимний период ниже на 40% нормального насыщения, то допускается сброс только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды водоёма.

Если в зимний период содержание растворённого кислорода в воде водоёма первого вида снижается до 6 мг/л, а в водоёме второго вида – до 4 мг/л, то можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды.

Ядовитые вещества. Не должны содержаться в концентрациях, прямо или косвенно влияющих на рыб и организмы, служащие кормом для рыб.

Величина предельно допустимых концентраций каждого вещества, входящего в комплекс с одинаково лимитирующими показателями вредности, должна быть уменьшена во столько раз, сколько вредных веществ предполагается спустить в водоём.

Выполнение требований Правил охраны водоёмов возможно только в том случае, если со сточными водами поступает строго определённое количество загрязнений, соответствующее самоочищающей способности водоёма.

Необходимое уменьшение в сточных водах загрязнений для приведения их количества в соответствие с требованиями к составу и свойствам воды в расчётном пункте водопользования можно производить любым проверенным на практике методом очистки и обезвреживания сточных вод.

Улучшение качества воды и восстановление ее чистоты происходит под влиянием разбавления (перемешивания загрязнённой струи со всей массой воды) и минерализации органических веществ с отмиранием внесённых в реку чуждых ей бактерий – собственно самоочищения.

Учёт процессов естественного самоочищения водоёмов от поступивших в них загрязнений возможен, если этот процесс ярко выражен и закономерности его развития во времени достаточно изучены.

Для производственных сточных вод, содержащих разнообразные специфические загрязнения, зачастую с неустановленным режимом распада, основным способом очистки остаётся разбавление, протекающее наиболее быстро и полно в проточных водоёмах. Превращение рек в каскады водохранилищ с изменённым гидрологическим режимом делает необходимым применение более эффективных способов очистки сточных вод для уменьшения количества загрязнений, вносимых в водоёмы.

1.2. Смещение сточных вод с водой водоёмов.

Разбавление сточных вод, внесённых в проточный водоём, происходит по мере их перемещения вниз по течению и смешения с возрастающим потоком. Концентрация загрязнений при этом снижается обратно пропорционально кратности разбавления, величина которой в общем виде определена формулой:

Где q – расход сточных вод в м² /с;

Q – расход воды в реке в створе выпуска сточных вод при 95%-ной

обеспеченности в м² /сек

Концентрация загрязнений по поперечному сечению загрязнённой зоны потока неодинакова. В ней имеется струя с максимальной концентрацией загрязнения С_макс и струя с минимальной концентрацией С_мин . На некотором расстоянии ( L) от места выпуска воды смешиваются с общим расходом реки ( Q_{c м} = Q_L ) . Неодинаковая концентрация загрязнений выше створа полного смещения обусловлена тем, что отдельные струи смешиваются с неодинаковым количеством чистой воды. Поэтому расчёты проводятся для наиболее неблагоприятного случая, т.е. на минимальную часть расхода реки Q_см , которая обуславливает разбавление сточных вод в максимально загрязнённой части потока. Эту часть расхода реки, которая характеризуется коэффициентом смещения a , определяют по формуле:

,

где L – расстояние от места выпуска сточных вод до расчётного створа

по фарватеру реки в м.

Коэффициент , учитывающий гидравлические факторы смещения, определяют по формуле:

,

где - коэффициент извилистости русла реки (отношение длины

между двумя пунктами по фарватеру к длине по прямой);

-коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод; принимается для берегового выпуска равным 1, а для выпуска в фарватер – 1,5;

Е - коэффициент турбулентной диффузии.

Для равнинных рек определяется по формуле:

,

где - средняя скорость течения реки в м/сек ;

Н_ср - средняя глубина реки в м .

С учётом коэффициента смещения кратность разбавления n в расчётных створах теперь необходимо определять по формуле:

.

Разбавление сточных вод в водохранилищах и озёрах обусловлено перемещением водных масс в основном под действием ветровых течений. При установившемся движении в результате длительного действия ветра одного направления создаётся своеобразное распределение течений. В поверхностном слое, составляющем около 0,4 общей глубины водохранилища Н , течение имеет одинаковое направление с ветром и скорость, изменяющуюся от на поверхности до нуля на глубине 0,4 Н . Ниже размещается слой компенсационного течения противоположного направления.

Так как верхние слои воды по мере продвижения встречаются с новыми слоями, движущимися в обратном направлении, при расчётах нужно учитывать и последующие движения потока. Полное разбавление сточных вод является результатом совместного влияния начального разбавления, происходящего в пункте выпуска сточных вод, и основного, продолжающегося по мере продвижения сточных вод от места выпуска.

1.3. Требования, предъявляемые к степени очистки сточных вод.

Необходимую степень очистки сточных вод перед выпуском в водоём определяют применительно к приведённым выше показателям вредности. Чтобы правильно определить необходимую степень очистки сточных вод, нужно иметь исчерпывающие данные о количестве сточных вод и их составе, а также материалы обследований водоема, характеризующие его существующие и перспективные гидрологические и санитарные условия.

Необходимая степень очистки сточных вод выражается уравнением:

С_ст q+C_p aQ(aQ+q)C_пр.д ^,

Где С_ст q – концентрация загрязнений в сточных водах, с которой

они могут быть спущены в водоём, в г/м³ ;

С_р – концентрация загрязнений в водоёме выше места выпуска сточных вод в г/м³ ;

Q – расход воды в водоёме в м³ /сек ;

Q – количество сточных вод в м³ /сек ;

а – коэффициент смешения;

С_пр.д – предельно допустимая концентрация загрязнений в расчётном створе в г/м³ .

После соответствующих преобразований уравнения получаем:

С_{ст .}

Величины С_р, - а и Q определяют на основании изысканий или по данным органов гидрометеорологической службы. Створы ближайших пунктов водопользования устанавливаются органами Государственного надзора с учётом данных о перспективах использования водоёма.

Кроме определения величины С_ст , при проектировании следует определять концентрацию загрязнений в максимально загрязнённой струе выше расчётного створа и сопоставлять её с требованиями, предъявляемыми к качеству воды водопользователями, расположенными на этом участке реки. Если концентрация загрязнений выше приемлемой для водопользователей величину С_ст нужно соответственно уменьшить.

При спуске в водоёмы сточных вод, содержащих несколько вредных веществ, учитывают комплексное действие этих веществ .в одних случаях токсическое действие одного вредного вещества ослабляется присутствием другого вредного или безвредного вещества. В других случаях оно резко усиливается, а при наличии вредных веществ, имеющих такой же лимитирующий показатель вредности, - суммируется. Суммарное действие токсичных соединений является наиболее частным случаем, поэтому при сбросе в водоём сточных вод, содержащих несколько вредных веществ с одинаковыми показателями вредности, предельно допустимую концентрацию каждого из них нужно уменьшить пропорционально числу таких веществ.

Часто производственные сточные воды содержат вредные вещества, относящиеся по действию к различным группам вредности.

В этих случаях их предельно допустимую концентрацию определяют по каждой группе в отдельности.

Данные группы – группы лимитирующего показателя вредности (ЛПВ) распределены на:

a) Группу санитарно – токсикологического ЛПВ, куда входят хлориды, сульфаты и нитраты, для которых должно выполнятся условие

b) Группу рыбохозяйственного ЛПВ, в которой одно загрязняющее вещество – нефтепродукты (НП), для которых должно выполнятся условие

c) Группу общесанитарного ЛПВ, в которой содержится также ингредиент – БПК_полн , для которого должно выполнятся условие

d) Группу токсикологического ЛПВ, в которой два вещества – аммонийный ион (NH₄ ⁺ ) и нитраты (NO₂ ^- ) для которых должно выполнятся условие

e) Группу органолептического ЛПВ, в которой два ингредиента – железо (Ж) и синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ), для которых должно выполнятся условие

f) Группу, куда входят взвешенные вещества.

Согласно «Правилам охраны поверхностных вод», содержание взвешенных веществ в створе смешения не должно увеличиваться более чем на 0,75 мг/л по сравнению с фоном реки – С_р .

Под предельно допустимым сбросом (ПДС) загрязняющих веществ в природный объект, понимается масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды контрольном пункте. ПДС устанавливается с учётом предельно допустимых концентраций С_пр.доп. если, что тоже самое, ПДК веществ в местах водопользования и ассимилирующей способности водного объекта.

ПДС определяется для всех категорий водопользователей как произведение расхода сточных вод «q» (м³ /час) на концентрацию вещества С_пр.доп. (мг/л) в сточных водах по формуле:

ПДС(г/час)=q_{ст.воды} (м³ /час)^. С_пр.доп. (мг/л).

Размерностью количественного значения ПДС является (г/час).

Глава 2

Особенности установок и сооружений для очистки сточных вод в малых населённых пунктах.

2.1. Общие принципы очистки сточных вод от малых населённых пунктов.

Принятая в России унифицированная шкала производительностей очистных станций на местные (0,5-12 м³ /сут), малые (25-1400 м³ /сут), поселковые (14-10 м³ /сут), городские (17-18 тыс. м³ /сут) и районные (100-280 тыс. м³ /сут).

Группы зданий и малые населённые пункты с максимальным населением 3-5 тыс.чел. могут обеспечиваться местными и малыми (до 1400 м³ /сут) очистными станциями. Особенностью этих систем является то обстоятельство, что водоотведение от небольших объектов характеризуется большой неравномерностью во времени, как по части расходов, так и загрязнений. При вводе в эксплуатацию новых объектов – источников сточных вод – происходит резкое увеличение расхода сточных вод на очистных сооружениях через короткие промежутки времени (1-2 года), кроме того, малые канализационные системы эксплуатируются в основном малоквалифицированным персоналом. Перечисленные особенности предопределяют выбор методов очистки и технических решений установок в малой канализации: они должны быть эффективными, простыми, надёжными в работе; должны иметь высокое качество и одновременно низкую стоимость за счёт индустриальности строительства. В местных и малых системах канализиции применяются механические и биологические методы очистки, а в случае необходимости и доочистка сточных вод. При этом схема очистной станции обычно бывает упрощённой. Предпочтение следует отдать естественным методам очистки. Осадок от очистки сточных вод сбраживается (стабилизируется) и используется в сельском хозяйстве. Очищенная вода перед спуском в водоём подвергается обеззараживанию.

2.2 Установки механической очистки. Решётки и песколовки.

На насосных станциях перед двухярустными отстойниками и аэрационными установками устанавливаются решётки. В основном применяют стержневые решетки с ручной очисткой при помощи грабель. Стержни изготовляются из полосовой стали прямоугольного сечения 10Х10 мм и устанавливаются в канале на расстоянии 16 мм друг от друга. Угол наклона плоскости решётки к горизонту – 60^о (рис. ?). На более крупных объектах (>45 тыс. чел) применяются решётки с механизированной очисткой. При перекачивании сточных вод на очистные сооружения решётка устанавливается в приёмном резервуаре насосной станции.

Иногда здесь решетки выполняются в виде перфорированного цилиндрического бака-корзины вместимостью 20-25 л.

На малых очистных сооружениях возможно применение решёток-дробилок типа РД-100, устанавливаемых непосредственно на трубопроводе, с максимальной производительностью 30 м³ /ч и мощностью электродвигателя 0,27 кВт. Опыт эксплуатации решеток-дробилок показал, что они ненадёжны и недолговечны в работе. Считается что задержанный на решетках мусор не должен попадать на очистные сооружения, так как он практически не поддаётся биологическому окислению и только перегружает сооружения.

При расходе сточных вод более 100 м³ /сут перед двухярустными отстойниками в основном применяются песколовки. Обычно строятся горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды и ручным удалением песка при численности жителей менее 5 тыс. (рис. ?). Песок, выпадающий в объёме 0,02 л/сут (на 1 чел), удаляется для сушки на песковые площадки. На малых сооружениях песколовки работают плохо, что вызвано большой неравномерностью расхода сточных вод. Это, однако, трудно учесть при проектировании. При раздельной системе канализации песка в бытовых сточных водах практически нет, поэтому часто отказываются от их сооружения вообще.

Общая ширина решётки при известном числе прозоров между стержнями определяется по формуле:

В=S(n-1)+в^. n

Где S – толщина стержней; в – ширина прозоров между стержнями; n – число прозоров.

Число прозоров между стержнями определяется по формуле:

где q – максимальный расход воды;

Н – глубина воды перед решёткой;

U_p – средняя скорость движения воды между прозорами решётки;

На эффективность работы решётки в первую очередь влияет потеря напора воды на самой решётке. Потери напора h_p , вызванная решетками, определяется по формуле:

где u – средняя скорость движения жидкости перед решеткой;

g – ускорение силы тяжести;

– коэффициент местного сопротивления

где - коэффициент местного сопротивления зависящий от формы стержней.

Продолжительность пребывания сточных вод в песколовке, необходимая для осаждения на дно песчинки, при условии если она находится на поверхности сточной воды, определяется по формуле:

где h₁ – глубина рабочей части песколовки;

u – скорость осаждения песчинки определённого диаметра;

так как , где l – длина рабочей части песколовки, то:

Это основное расчётное уравнение можно записать, используя, используя гидравлическую крупность песка u₀ , которая имеет размерность мм/сек

Значение параметров u₀ , коэффициента К , учитывающих влияние турбулентности потока и ряда других факторов определяется по таблицам, приводимых в СниП.

2.3 Двухярустные отстойники

для механической очистки сточных вод и сбраживания выпавшего осадка предусматриваются двухярустные отстойники. По сравнению с септиками сбраживание остатка происходит в отдельной камере. Двухярустные отстойники более совершенны и применяются для больших расходов сточных вод (практически до 10 тыс. м³ /сут). Главным образом они применяются перед сооружениями биологической очистки (биофильтры, биологические пруды, поля фильтрации). Продолжительность отстаивания в осадочных желобах принимается 1,5 ч, они рассчитываются как горизонтальные отстойники со средней скоростью дважения воды 5-10 мм/с и задерживают 40-50% взвешенных веществ, а БПК снижается до 20%. Эффект очистки в двухярустном отстойнике сильно колеблется и зависит от неравномерности притока (рис.1.2). Объём септической камеры устанавливается в зависимости от средней зимней температуры сточных вод и вида сбраживаемых осадков. При температуре +10 ⁰ С для бытовых сточных вод объём равен 65 л/год на одного жителя, а продолжительность сбраживания осадка 120 сут. При этом происходит распад бензольного вещества осадка на 40% и уплотнение его до влажности 90%.

Недостатки двухярустных отстойников состоят в расслоении осадка и плохом сбраживании нижних слоёв. Ввиду этого продолжительность сбраживания увеличивается.

Известно техническое решение переоборудования существующего двухярустного отстойника в аэрационную установку типа аэротенка-отстойника (рис. 2.2). При пневматической аэрации через дырчатые трубы расход воздуха составляет 30-60 м³ /м³ , продолжительность аэрации 10-36 ч. Объёмная нагрузка сооружения по БПК₅ в пределах 300-500 г/(м^3. сут), а иловая нагрузка по БПК₅ 0,12-0,3 г/(г сут.вещества или х сут). Вторичный отстойник рассчитывают на поверхностную нагрузку 24-36 м³ /(м^2. сут). Продолжительность отсаивания 1-3 ч. Нагрузка на отвадящий лоток-перелив должна быть менее 2,5 м³ /(м^. ч). В аэрационной установке можно получить эффект очистки бытовых сточных вод по взвеси 85-95%, по БПК₅ – 90-95%.

2.4 Фильтрующие колодцы.

Для очистки сточных вод от небольших объектов (с расходом до 1 м³ /сут) в песчанных и супесчаных грунтах применяются фильтрующие колодцы (рис. 2.3). Основание колодца располагается на 1 м выше уровня грунтовых вод. Расчётная фильтрующая поверхность колодца определяется суммой площадей дна и поверхности стенки колодца на высоту фильтра. Нагрузка на 1 м² фильтрующей поверхности должна приниматься 80 л/сут в песчанных грунтах и 40 л/сут в супесчанных. Для объектов сезонного действия нагрузка может увеличиться на 20% . Железобетонные кольца имееют диаметр 1,5 или 2м и отверстия в стенках диаметром 20-30мм. Колодец засыпается гравием или щебнем крупностью 30-50мм на глубину до 1м, днище и стенки обсыпаются тем же материалом.

2.5 Поля наземной фильтрации и орошения

Поля фильтрации предусматривают для биологической очистки предворительно отстоенных сточных вод в фильтрующих грунтах. Нагрузки на поля составляют от 55 до 250 м³ /(га^. сут). Для отвода очищенных сточных вод предусматривается дренаж в виде осушительных канав, либо закрытый дренаж из керамических, асбестоциментных или полиэтиленовых труб. Площадь полей фильтрации проверяется на намораживание сточных вод в зимнее время. Чтобы организовать поля фильтрации, необходимо выделить значительные площади со спокойным рельефом. Избыточная влажность и высокое состояние грунтовых вод препятствует их применению.

На полях орошения происходит одновременно очистка сточных вод и выращивание сельскохозяйственных культур. Использование питательных веществ сточных вод (азот, фосфор) растениями позволяет значительно увеличить их урожайность. Перед подачей на поля сточные воды проходят полдную биологическую очистку, чаще всего в биологических прудах. Основной задачей очистных сооружений, устраиваемых перед сельскохозяйственными полями орошения, является очистка воды от патогенных микробов и яиц гельминтов. Для этого предпочительнее использовать в качестве сооружений предочистки биологические оксидационные контактно-стабилизационные (БОКС) пруды, обеспечивающие очистку вод до гигиенически безопасного качества.

На полях орошения выращивают в основном кормовые и технические культуры. Поля состоят из отдельных карт. Нагрузк на них составляют от 5 до 20 м³ /(га^. сут). Поливы проводят обычно раз в 10 дней. Дренажный сток не превышает 3-4% объёма поданной воды и для его отвода сооружают, в зависимости от местных условий, открытый или закрытый дренаж. Ввиду климатических и почвенных условий (краткость вегетационного периода, избыток влаги в почве) поля орошения на получили широкого распространнения в Прибалтийских республиках.

2.6 Биологические пруды.

Пруды представляют собой сооружения, в которых естественные процессы самоочищения осуществляются бактериями, микроводорослями, зоопланктоном. Эти процесы могут интенсифицированы искусственной аэрацией и перемешиванием жидкости. Перед прудами предусматривают решетку и двухярусные отстойники. Все пруды желательно проектировать серийными, 2-4 ступенчатыми, в зависимости от необходимой степени очистки. Пруды устанавливают на слабофильтрующих грунтах. Пруды с естественной аэрацией применяются при расходе сточных вод до 500 м³ /сут и БПК_полн не более 200 мг/л. глубина слоя воды 0,5-1 м (зимой глубина налива может увеличиватся на 0,5 м).

Биологические пруды с исскуственной аэрацией применяются при расходе до 15 тыс.м³ /сут и БПК_полн не более 500 мг/л. Глубина воды в прудах принимается до 4,5 м. Объём первой неаэрируемой ступени пруда принимается исхдя из суточного пребывания сточной воды и служит для отстаивания взвешенных веществ (эффект до 40%). БПКполн при этом снижается на 10%.

В прудах применяется пневматическая (дырчатые трубы) или механическая аэрация (плавающие аэраторы с вертикальной осью вращения). Расчёт систем аэрации проводится аналогично аэротенкам. После биопрудов с механическими аэраторами предусматривают отстойные секции.

Пруды для доочистки могут быть с естественной или искуственной аэрацией. Концентрацию органических загрязнений по БПК_полн в сточных водах, подаваемых в биологические пруды доочистки нужно принимать: при естественной аэрации – не более 25 мг/л и искусственной – до 50 мг/л. глубина сточной жидкости в прудах от 1,5 до 2м.

Из опыта строительства и эксплуатации биологических прудов в климатических условиях северо-запада европейской части СССР (среднегодовая температура вохдуха 3-6 ⁰ С) можно заключить следующее.

Биопруды относительно просты в строительстве и эксплуатации, но для устойчивого круглогодичного эффекта очистки они должны иметь системы искусственной аэрации. Лишь на очень малых объектах (до 100 чел.) могут применятся пруды с естественной аэрацией при нагрузке по БПК₅ 30 кг/(га^. сут). в качестве временых очистных сооружений могут устраиваться в первую очередь строительства пруды с естественной аэрацией, а в перспективе, после оборудования более совершенных установок (например, аэротенков) пруды будут выполнять функцию сооружений доочистки. Имея достаточно большую буферность они предохраняют водоёмы от загрязнения во время аварий и остановок основных сооружений биоочистки. Эффект очистки в биопрудах по БПК находится в пределах 85-98%, а по взвешенным веществам соответственно 90-98%.

2.8 Биофильтры

В биофильтрах проводится биологическая очистка сточных вод в исскуственно созданном фильтрующем материале (слое). Перед подачей на биофильтры сточные воды должны пройти механическую очистку в септиках (при производительности до 25 м³ /сут) или в решотках, песколовках и двухярустных отстойниках. БПК_полн сточных вод, подаваемых на биофильтры полной биологической очистки, не должно превыщать 250 мг/л. при большем значении БПК следует предусматривать рециркуляцию сточных вод.

На малых очистных сооружениях рекомендуется применять плоскостные или погружные бофильтры, распологая их в закрытых помещениях.

Плоскостные биофильтры применяются с загрузкой блоками из поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола и других жёстких пластмасс, способных выдержать температуру от 6 до 30 ⁰ С без потери прочности. Биофильтры проектируются груглыми, прямоугольными и многогранными в плане. Рабочая высота принимается не менее 4 м в зависимости от требуемой степени очистки. В качестве загрузочного материала могут применятся также асбестоцементные листы, керамические изделия (кольца Рашига, керамические блоки), металлические изделия (кольца, трубки, сетки), тканевые материалы (нейлон, капрон). Блочная и рулонная загрузки должны распологаться в теле бофильтра таким образом, чтобы избежать "проскока" нечищенной сточной воды.

Основные показатели некоторых плоскостных загрузочных материалов для биофильтров даны в таблице 1.2

Загрузка из полиэтилена "сложная волна" представляет собой листы, гофрированные в двух направлениях с высотой волны 60 мм. Листы размером мм и толщиной 1 мм собираются в блоки с помощью сварки. Размер блоков мм. Загрузка "сложная волна" с прокладкой плоскими листами отличается от предыдущей загрузки тем, что листы "сложная волна" прокладываются плоскими полиэтиленовыми листами толщиной 1 мм. При этом увеличивается удельная площадь и жёсткость блоков. Сточная вода распределется на поверхности биофильтра при помощи активного оросителя. На рисунке 2.4приведён пример конструктивного решения биофильтра с пластмасовой загрузкой.

Таблица 2.1

Загрузка	Удельная площадь поверхности загрузочного материала, м2 /м3	Пористость загрузки, %	Плотность загрузки, кг/м3	Средняя нагрузка по БПК5 , кг/(м3. сут)
Полиэтиленовые листы с гофром типа "сложная волна":
С прокладкой плоскими листами	125	93	68	3
Без прокладки	90	95	50	2,2
Полиэтиленовые листы гофрированные:
С прокладкой плоскими листами	250	87	143	2,6
Без прокладки	140	93	68	2,2
Асбестоциментные листы гофрированные	60	80	500	1,2
Пеносткло-блоки размером см	250	85	190	1,5

Расчёт биофильтров с плоскостной нагрузкой ведётся по методу С.В. Яковлева и Ю. Воронова, а именно – критериальный комплекс определяется в зависимости от требуемой степени очистки (БПК₅ ) очищенных сточных вод – L₂ :

L2 , мг/л	10	15	20	30	35	40	45	50
	3,3	2,6	2,25	1,75	1,6	1,45	1,3	1,2

По среднезимней температуре сточных вод Т, ⁰ С, подсчитывается константа скорости биохимических процессов

К_т =К₂₀ ^. 1,047^Т-20

Где К₂₀ – константа скорости биохимических процессов в сточной воде при температуре 20 ⁰ С.

В зависимости от требуемой степени очистки назначается высота слоя загрузки Н, м. При эффекте 90% Н=4,0 м. Величина пористости загрузочного материала Р, %, определяется видом выбранной нагрузки. Далее подсчитывается допустимая масса органических загрязнений по БПК₅ , поступающих в сутки на единицу площади поверхностного материала биофильтра F, г/(м^2. сут).

По исходной БПК₅ поступающих сточных вод L₁ , мг/л, и конструктивному размеру удельной площади поверхности загрузочного материала S_уд , м² /м³ , определяется допустимая гидравлическая нагрузка q_n , м³ /(м^3. сут).

В заключении определяется объём загрузочного материала биофильтров W, м³ , их число и конструктивные размеры

где Q – расход сточных вод, м³ /сут.

Для осветления биологической очищенной сточной воды за биофильтром предусматривают вертикальные вторичные отстойники с временем пребывания 0,75 ч. Масса избыточной биологической плёнки принимается равной 28 г по сухому веществу на 1 человека в сутки, влажность плёнки – 96%.

Хотя биофильтры с плоскостной загрузкой лишены основных недостатков классических биофильтров с зернистой загрузкой ( заиливание, неравномерное обростание загрязки по высоте биоплёнкой, охлаждение воды при применении рециркуляции сточных вод и т.п.), они всё-таки имеют ряд недостатков по сравнению с аэротенками: необходимость подачи сточных вод на биофильтр насосом (так как на фильтрах теряется напор не менее 3 м), относительно большой расход дефицитной пластмассы для изготовления загрузки и высокая стоимость.

Глава 3

Аэрационные сооружения

§ 3.1 Сущность процесса очистки и классификация сооружений аэрации

Метод биохимической очистки жидкости в аэротенках активным илом заключается в переработке скопления аэробных микроорганизмов органических веществ загрязнений при их частичной или полной минерализации в присутствие подаваемого в аэрационный бассейн (аэротенк) кислорода воздуха и последующем разделении прореагировавшей смеси во вторичном отстойнике с возвратом активного ила в аэротенк.

В стационарных условиях работы установок различаются 5 фаз работы и развития активного ила.

I фаза – биосорбция органического вещества хлопьями активного ила. В этой фазе происходит сорбция растворённых и коллоидных органических веществ. Одновременно начинается прирост массы активного ила (лаг – фаза).

IIфаза – биохимическое окисление легко окисляемых углеродосодержащих органических веществ сточной жидкости с выделением энергии, используемой микроорганизмами для синтеза клеточного вещества активного ила. Прирост массы ила даёт интенсивно (фаза логарифмического роста).

III фаза – синтез клеточного вещества активного ила при замедленной скорости роста. Масса ила остаётся здесь относительно постоянной (стационарная фаза).

IV фаза – фаза отмирания или постепенного уменьшения массы ила, соответствующая фазе эндогенного дыхания. Органическое вещество клеток биомассы в этой фазе подвергается эндогенному окислению до конечных продуктов NH₃ , CO₂ , H₂ O, что приводит к уменьшению общей массы ила.

V фаза – фаза конечного заката. Здесь происходят процессы нитрификации и денитрификации с дальнейшей деградацией и минерализацией активного ила.

Таким образом, применяемые для очистки малых расходов сточных вод малогабаритные аэрационные сооружения классифицируются следующим образом

1. По технологическому принципу:

а) аэротенки продлённой аэрации с полным окислением

органических загрязнителей

б) аэротенки с отдельной стабилизацией активного ила.

2. По режиму протока сточных вод:

а) проточные установки

б) установки, работающие на контактном режиме с периодическим

выпуском сточных вод

3. По гидродинамическим условиям циркуляции смеси в камере

аэрации

а) аэротенки – вытеснители

б) аэротенки смесители.

4. По месту изготовления:

а) установки заводского изготовления;

б) установки местного изготовления.

3.2 Основные расчётные параметры аэрационных сооружений

основными технологическими параметрами характеризующими процесс биохимической очистки сточных вод в аэротенках и определяющими эффективность работы сооружений, являются: концентрация активного ила в камере аэрации, нагрузка на ил, объёмная нагрузка, скорость окисления, окислительная мощность сооружения, продолжительность аэрации, возраст и прирост или.

Концентрация или доза активного ила по сухому веществу S_c или бензольному веществу S_б , г/м³ , составляет для аэротенков продлённой аэрации S_c =3-6 г/л при зольности 25-35%.

Нагрузка на ил – общее количество органических загрязнений, поступающих в сооружение за единицу времени (час, сутки), отнесённые к общему количеству сухой бензольной массы или в системе

где L_o – концентрация органических загрязнений (БПК_П ), поступающей сточной жидкости, г/м³ ; Q – расход сточных вод, м³ /сут; W – объём камеры аэрации, м³ .

Если нагрузка на ил вычисляется не по всему поступающему количеству загрязнений, а только по удалённой части, т.е. по снятой БПК_п, то этот параметр называется удельной скоростью окисления (изъятия) загрязнений активным илом , г БПК п/г или в сутки

где L_t – БПК_П очищенной сточной воды, г/м³ .

Удельная скорость окисления всегда менише нагрузки на ил и составляет в зависимости от эффекта очистки 90-95 % от последней.

От величины нагрузки и скорости окисления зависит глубина протекания процессов биологической очистки: чем меньше удельная скорость окисления (до 0,3г БПК_П на 1г илив сутки), тем выше эффект очистки сточной жидкости, выше возраст и зольность ила, а также прирост или. В расчётах аэротенков продлённой аэрации (полного окисления) величина обычно принимается равной 6 мг/л органического вещества активного ила в час.

Количество загрязнений, которое подаётся на единицу объёма аэрационной камеры в единицу времени, называется объёмной нагрузкой b , г БПК_П /м^3. сут)

Окислительная мощьность (ОМ), г БПК_П /(м^3. сут) – это количество загрязнений, удалённое в единицу времени, сут, и отнесённое к 1м³ объёма аэрационной камеры.

окислительная мощьность зависит от нагрузки на ил и количества бензольного вещества ила

Продолжительность аэрации сточной жидкости для процесса биологической очистки в аэротенках – промежуток времени t, ч, за который происходит изьятие органических загрязнений активным илом и стабилизация самого ила,

где - зольность ила в долях единицы; Т – среднегодовая температура сточной воды, %.

Активность ила характеризуется его возрастом , т.е. продолжительностью пребывания активного ила в аэрационном сооружении А, сут, определяемой по формуле

где - абсолютное количество приросшего по бензольному веществу ила, г/(м^3. сут).

для увеличения или уменьшения возраста или изменяют соотношение между количеством возвратного и избыточного ила. Максимальные концентрации ила в иловой смеси и возраст ила достигаются повашением количества циркулирующего активного ила. При большом выносе активного ила с очищенной сточной жидкостью возраст ила снижается.

Одним из важнейших технологических параметров сооружений аэрации является прирост активного или. Различают относительный и удельный прирост ила. В стационарном процессе прирост ила равен количеству удаляемого из системы ила (избыточный ил и вынос ила с очищенной водой).

Относительный прирост ила – количество прирошего ила на единицу массы ила в сооружении по бензольноу веществу, г/(г^. сут)

удельный прирост ила – количество приросшего ила по бензольному веществу с общего снятого количества загрязнений сточной жидкости по БПК_П в сутки, г/(г БПК_П ^. сут)

Чем меньше величина удельного прироста ила, тем глубже процесс биохимической очистки сточных вод и выше степень стабилизации и минирализации ила.

При очистке бытовых сточных вод прирост активного ила г/(м^3. сут) может быть определён по формуле

где S_o – концентрация взвешенных веществ в поступающей в аэротенк сточной воде, г/м³ .

Показателем качества активного ила является его способность к оседанию. Эта способность оценивается величиной илового индекса , мл/л, представляющего собой объём активного ила, мл, после отстаивания в течении 30 мин иловой смеси объёмом 100 мл, отнесённой к 1 г сухого вещества ила. При нормальном состоянии активного ила его иловый индекс имеет величину 60-150 мл/г.

Возраст ила – среднее время пребывания ила в аэрационном сооружении. Измеряется в сутках.

3.3 Расчёт аэраторов

Для пневматических аэраторов удельный расход воздуха, м³ /м³ определяется по формуле

где z – удельный расход кислорода , мг О₂ /мг БПК_ПОЛН обычно равен 1,1

К₁ принимается равным 1,34 – 2,3

К₂ принимается равным 2,08 – 2,92

n₁ = 1 + 0,02 (t_CP – 20)

n₂ = 0,85

С_Р растворимость кислорода воздуха в воде

где С_Т – растворимость кислорода воздуха в воде по табличным данным, мг/л

С – средняя концентрация кислорода в аэротенке

По найденным значениям Dи t (продолжительность аэрации) определяется интенсивность аэрации I, м³ /(м² ч)

где h – рабочая глубина аэротенка

Для механических аэраторов требуемое количество кислорода на аэротенк, кг/ч, определяется по формуле

где Q – расход сточных вод м³ /ч.

Число аэраторов nопределяют по формуле

где П_к производительность по кислороду одного аэратора, кг/ч

3.4 Компактные очистные установки промышленного изготовления

Установка КУО – 25 (рис 2.3)

Монтируется на месте сваркой 2 металлических элементов. На входе сточных вод в установку вмонтирована решётка с ручной очисткой. Аэрационная камера с импеллерным аэратором рассчитана на режим полного окисления органических загрязнений сточных вод при низких нагрузках на активный ил. Вторичный отстойник вертикального типа имеет взвешенный слой активного ила, возврат которого осуществляется с помощью подсоса импллерным аэратором. На выходе установки вмонтированы резервуары для подачи раствора хлорной извести и хлорной воды.

Компактная установка КУО – 50 (рис. 3.3) является аэротенком отстойником без принудительного возврата активного ила. По бокам установки расположены 2 зоны отстаивания. Камера аэрации с импеллерным аэратором рассчитана на режим полного окисления. Концентрация активного ила может достигать 4 г/л возврат активного ила производится через нижнюю щель под действием силы тяжести и подсоса циркуляционного потока в аэрационной камере. Осветлённые сточные воды по лоткам отводятся на обеззараживание.

Компактная установка КУО – 100 (рис. 3.4) оборудована роторным механическим аэратором, который обеспечивает поддержание активного ила в взвешенном состоянии и насыщение сточных вод кислородом. В начале сточные воды проходят через решётку и песколовку, а затем подаются в аэрационную камеру. Далее вода поступает во вторичный отстойник. Осветляемые сточные воды проходят через взвешенный слой активного ила и удаляются на обеззараживание. Осевший активный ил, через нижнюю щель возвращается в камеру аэрации.

3.5 Кольцевые окислительные блоки (рис. 3.5, 3.6, 3.7 ,3.8)

Кольцевые окислительные блоки – крупные сблокированные сооружения, в центре располагается вторичный отстойник вертикального типа, а вокруг него коаксиально расположена аэрационная камера. Все установки выполнены из железобетона – днище монолитное а стенки из сборных элементов. Производительность этих устройств в зависимости от размеров находится от 100 до 700 м³ /сут очищаемой сточной воды.

Сточные воды проходят решётку и песколовку а затем направляются в аэрационную камеру, где аэрируются в смеси с активным илом. Концентрация активного ила в нормально работающей установке составляет 2-4 г/л. Затем смесь поступает через центральную трубу в нижнюю часть отстойной зоны вторичного отстойника. Двигаясь вертикально вверх, биологически очищенная сточная жидкость осветляется и отводится из установки через переливные лотки. Осевший активный ил сползает на коническое днище отстойника откуда перекачивается вертикальным канализационным насосом обратно в аэрационную камеру.

Указанные на рисунке 3.7 , 3.8, очистные станции с аэроокислителями следует применять для полной биохимической очистки неотстоенных сточных вод с содержанием взвешенных веществ от 300 мг/л и БПК_П до 1500 мг/л с расходом 400 - 2100 м³ /сут на 1 сооружение.

Глава 4

Расчёт поверхностного стока и объёма коммунально – бытовых вод с территории посёлка Вишняковские дачи.

Расчетный расход направляемых на очистку дождевых сточных вод с учётом регулирования стока с территории водосбора определяется по формуле:

, л/с

где g₂₀ – интенсивность дождя для данной местности, продолжительностью

20 мин. Для периода однократного превышения Р=1 год, л/с^* га

(для условий г. Москвы и московской области g₂₀ =80 л/c);

n – параметр, зависящий от географического положения объекта (для

условий г. Москвы и Московской области n=0,65);

F - площадь водосборного бассейна, га;

φ_Д - средний коэффициент стока дренажных вод ( определяется как

средневзвешенная величина в зависимости от постоянных значений

коэффициента стока Р разного рода поверхностей и их площади);

t - продолжительность протекания дождевых вод от крайней

границы бассейна до расчётного участка при выпадении дождя с

выбранным значением Р, мин.;

τ - параметр, зависящий от географического параметра С,

характеризующего вероятность интенсивности осадков (τ = 0,2);

Структура площади водосборного бассейна F составляет 44,0 га из них

Площадь застройки F_КР составляет - 14 га

Площадь автодорог F_Д составляет - 7 га

Площадь грунтовых поверхностей F_ГР - 6,2 га

Площадь травяного покрова F_Г - 16,8 га

Средний коэффициент стока дождевых вод вычисляется по формуле:

У_Д = [У_ТВ ∙(F_Д + F_КР ) + У_ГР ∙ F_гр + У_Г ∙ F_Г ]/F = [0,6∙(7 + 14) +0,2∙6,2 + 0,1∙16,8]/44 = 0,352

Расчётные расходы талых вод

Расход талых вод определяется по слою стока за часы снеготаяния в течение суток по следующей формуле:

где t – продолжительность протекания талых вод до расчётного створа, ч

(t=0,29);

h_Т – слой стока талых вод за 10 дневных часов, мм

F – площадь водосбора, га

k– коэффициент, учитывающий частичный вывоз и окучивание снега,

(k=0,5)

Q_Т = [5,5/(10 + 0,29)] ∙ 20 ∙ 0,5 ∙ 44 = 844 м³ /ч

Годовые объёмы стоков

Годовой объём жидких и смешанных осадков (в том числе, дождя) определяется по формуле:

W_Д = 10 ∙ h_Д ∙ F ∙ φ_Д , м³ /год,

где h_Д – годовое количество жидких и смешанных осадков, мм (для условий г. Москвы и Московской области h_Д = 528 мм);

W_Д = 10 ∙ 528 ∙ 44 ∙ 0,352 = 86301 м³ /год,

Объём талых вод, поступающих в ливневую канализацию в период весеннего паводка, определяется по формуле:

W_Т = 10 ∙ h_Т ∙ F ∙ φ_Т , м³ /год,

где h_Т – годовое количество твёрдых осадков, остающихся на

поверхности водосбора к моменту наступления весеннего

паводка, мм

h_Т = h - h_Д

где h - количество осадков за год, мм (для условий г. Москвы и

Московской области h = 704 мм);

φ_Т - коэффициент стока, принимается равным 0,5.

W_Т = 10 ∙ (704 – 528) ∙ 44 ∙ 0,5= 38588 м³ /год,

Суммарный годовой объём поверхностного стока

W = W_Д + W_Т = 86301 + 38588 = 124889,4 м³ /сут

Годовой объём коммунально – бытовых вод от посёлка:

W_КБ = 100л/чел ∙ 1000чел = 100000 л/сут = 100 м³ /сут

Тогда общий расход: Q= 342 + 100 = 442 м³ /сут

Глава 5

Технико – экономические показатели очистных сооружений малых населённых пунктов

1.5 рекомендации по оптимальному выбору типа и места расположения очистных сооружений.

Выбор типа очистных сооружений для очистки бытовых и близких к ним по составу сточных вод в малых населённых пунктах следует производить исходя из требуемой степени очистки, расхода сточных вод, наличия свободной территории для размещения сооружений, климатических и грунтовых условий.

Исходя из требований к качеству воды в водоёмах в настоящее время требуется почти везде биологическая очистка сточных вод перед сбросом в водоёмы. При выборе типа очистных сооружений рекомендуется, в первую очередь, оценить возможность применения сооружений естественной природной очистки сточных вод, как наиболее дешёвых и надёжных. К их числу относятся сооружения фильтрации и биологические пруды. Сооружения подземной фильтрации применяют при расходах сточных вод до 15 м³ /сут, а перед ними сооружают септики.

Аэрационные установки на полное окисление рекомендуется применять при расходе более 15 м³ /сут. При расходах более 200 м³ /сут могут использоваться также установки с аэробной стабилизацией активного ила. Установки заводского изготовления предпочтительнее сооружений, возводимых на месте, вследствие резкого сокращения трудоёмкости и сроков строительства.

Капельные биофильтры допускается применять только в особых случаях при соответствующем технико – экономическом обосновании, так как их строительная стоимость, эксплуатационные расходы и приведённые расходы в 1,5 раза выше, чем у аэрационных установок.

ЦОК применяются в районах со среднегодовой температурой не ниже +6⁰ C (зимняя расчётная температура не ниже 25⁰ С), в случаях, когда установки заводского изготовления применять нецелесообразно.

Очистные сооружения должны иметь санитарно – защитные зоны до границ жилой застройки, участков общественных зданий и предприятий пищевой промышленности.

При проектировании очистных сооружений и определении места их расположения необходимо максимально использовать все возможности снижения затрат:

Размещение сооружений на малоценных землях;

Сокращение территории очистных сооружений;

То же, санитарно – защитной зоны;

Оптимизация районной системы системы канализации.

Для сокращения территории очистных сооружений рекомендуются следующие меры:

Уменьшение расстояний между отдельными сооружениями по очистке;

Блокировка сооружений в группы;

Применение компактных установок;

Объединение в едином комплексе насосной и очистной станции.

Сокращение ширины санитарно – защитной зоны достигается в результате следующих мероприятий:

Размещение сооружений для сушки ила в закрытом помещении;

Отказ от устройства иловых площадок;

При очистке бытовых и близких к ним по составу сточных вод в объёме Q = 25…900 м³ /сут капиталовложения на строительство очистного комплекса в ценах 2002 года тыс. руб., могут быть вычислены по формуле.

(1)

где К₁ – коэффициент пересчёта цен 1991 года к ценам 2002 года; примем

К₁ = 30

Q - расход сточных вод; м³ /сут

Капиталовложения, отнесённые К 1м³ суточной пропускной способности,

суточной пропускной способности, руб/м³ , вычисляется по формуле

(2)

аналогичная зависимость установлена между капиталовложениями нагрузкой по БПК₅ , кг/сут,

(3)

Пределы БПК₅ при этом 8…400 кг/сут.

Экономическое сравнение возможных вариантов отведения и очистки сточных вод проводится по общеизвестной методике нахождения минимума приведённых затрат годовых затрат. П, тыс.руб.

(4)

где Э – годовые эксплуатационные затраты, тыс.руб.; Е_Н – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, равный 0,14; К – капиталовложения, тыс. руб.

Годовые эксплуатационные затраты на очистных сооружениях включают следующие статьи:

а) амортизационные отчисления в размере 6,8% сметной стоимости.

б) заработная плата при Q = 250 – 400 м³ /сут – 192000 руб/год (4 штатных единицы) с добавкой но социальное страхование – 4,9%

в) текущий ремонт – 2,5% сметной стоимости

г) расход электроэнергии, тариф 90 копеек/кВт∙ч

д) вспомогательные материалы – 3%

С учётом изменений приведённые годовые затраты на очистные сооружения с компактными аэрационными установками

(5)

Примем как и ранее К₁ = 30

При сравнении разных вариантов отведения и очистки сточных вод в сельской местности (оптимизации районных систем канализации) следует учитывать так же расходы на перекачку сточных вод. Строительная стоимость насосных станций перекачки может при сравнении не учитываться, так как практически во всех случаях применяются те же типовые станции только с разными насосами.

Годовые затраты на электроэнергию при геодезической высоте подъёма насосов Н_Г = 5 м (плоский рельеф), руб/год,

(6)

где Н – полная высота подъёма насосов, м

Н = 1,15 iL + Н_Г ;

i – гидравлический уклон; η₁ – КПД насоса, равный 0,6; η₂ – КПД электрического двигателя, равный 0,9; L – длинна напорного трубопровода, км.

В упрощённом виде формула (6) принимает для конкретных условий вид

С_Э = 0,01807QH. (7)

Увеличение Н_Г до 20 м по сравнению с Н_Г = 5 м приводит к росту расходов на электроэнергию при L = 1 км в зависимости от Q на 67…80%.

Амортизационные отчисления для напорного трубопровода приняты в размере 4,4% от капиталовложений.

Расходы на текущий ремонт равны 1% сметной стоимости трубопровода и прочие неучтённые расходы 3% суммы затрат на электроэнергию и текущий ремонт.

По литературным данным, стоимость строительства очистных сооружений на 1м³ производительности на аэрационных сооружениях с мощностью 400 – 500 м³ /сут составляет 200 руб. (в ценах 1984 года).

Тогда К_ОЧ = К₁ ∙200∙400 = К₁ ∙8∙10⁴ руб.

Примем К₁ , коэффициент пересчёта цен 1984 года к ценам 2000 года равным 30.

К_ОЧ = 30 ∙ 8 ∙ 10⁴ = 2,4 ∙ 10⁶ руб. = 2,4 млн. руб.

Годовые эксплуатационные расходы рассчитаем далее по вышеприведённым формулам.

а) амортизационные отчисления

Э_а = 2400000 ∙ 0,068 = 163 тыс. руб.

б) заработная плата

Э_б = 192тыс.руб. + 192тыс.руб. ∙ 0,049 = 192тыс.руб. + 10тыс.руб. ≈

200 тыс.руб.

в) расходы на текущий ремонт

2400000 ∙ 0,025 = 60тыс. руб.

г) расход электроэнергии

1600000 ∙ 0,03 = 72 тыс. руб.

д) расходы на вспомогательные материалы

1600000 ∙ 0,03 = 72 тыс. руб.

Суммарные годовые затраты:

Э_СУММ = 163 + 200 + 60 + 72 + 72 = 567 тыс.руб.

Приведённые затраты:

П = 567 + 0,14 ∙ 2400 = 903 тыс. руб.

Срок окупаемости очистных сооружений

Глава Безопасность жизнедеятельности при работе на малых очистных установках.

1. Общие положения

В России разработанны рациональные структуры обслуживания водопроводных и водоотводных сооркжений, расположенных в посёлках и сельской местности. Согласно этой структуре, ослуживания водопроводно-водоотводных сооружений рсуществляется специализированными службами-районными производственными управлениями водоканала.

В обязанности технологической службы входит следующее:

· Прддержание заданного технологического режима очистных установок;

· Регулирование технологического режима в зависимости от расхода воды, её физических и химических характеристик, а также от качкства применяемых реагентов и др.

На месте, приказом руководителя организации – владельца очистной установки, назначается работник, осуществляется ежедневный уход за установкой. Для этих работников (обычно имеющих квалификацию слесаря-электрика) районные водные и санитарные инспекции проводят переодические семинары повышения квалификации.

Ответственность за техническую исправность и правильный эксплутационный режим очистеых сооружений лежит на главном специалисте хозяйства, предприятия или учреждения – владельце сооружений.

2. Основные правила эксплуатации.

Работник, осуществляющий уход за очистными сооружениями, должен ежедневно посещать действующие сооружения желательно в период максимального притока сточных вод либо утром с 8 до 12 ч. Ежедневно следует осматривать все элементы очистных сооружений и производить необходимые измерения. Данные записываются в журнал-дневник, который должен заполнятся ежедневно. Примерная форма дневника очистных сооружений приведена ниже.

В дневнике отмечаются все выполненные регулировочные и ремонтные работы, а также неполадки и аварии во время работы очистных сооружений. Незаполнение дневника рассматривается как нарушение правил эксплуатации.

О всех неполадках и авариях, которые работник по уходу не в состоянии ликвидировать самостоятельно, следует немедленно докладывать руководству и районной эксплутационной службе.

3. Техника безопасности и охрана труда на малых очистных сооружениях.

При работе на очистных сооружениях следует строго соблюдать правила техники безопасности и охраны труда.

До начала работы на сооружениях все работники должны быть проинструктированы по правилам техники безопасности. Инструктаж оформляется в соответствующем журнале. Знание правил проверяется регулярно раз в квартал.

Сточная вода может быть источником инфекции. Поэтому необходимо пользоваться спецодеждой (комбинезон, резиновые сапоги, рукавицы). На месте должно быть организовано мытьё рук.

При работе с электроустановками следует соблюдать соответствующие правила техники безопасности. Выполнение работ по уходу за механическими аэраторами, насосами и воздуходувками производится при выключенных установках.

Коммуникации и электроустановки.

Люки канализационных колодцев на территории очистных сооружений должны быть всегда закрыты.

Временами необходимо смазывать шпинделя задвижек и гайки сальников тавотом.

Уход за электроустановками производится согласно соответствующим правилам.

В большинстве случаев сточные воды продаются на очистные сооружения насосами, установленными на станции перекачки. Обычно насосы работают периодически. Включение и выключение их происходит автоматически в зависимости от уровня стоков в приёмном резервуаре насосной станции. Число включений насосов не должно превышать 6 раз в час и быть не менее 8-10 раз в сутки. Подача стоков на аэротенк-отстойник не должна быть слишком интенсивной: превышение уровня воды во вторичном отстойнике, а также вынос а также вынос активного ила недопустимы. В случае слишком большой подачи насоса можно уменьшить регулируемый объём приёмного резервуара, увеличив тем самым частоту включений насоса (до величины допустимого предела). Если частота включений при этом превысит допустимый предел, следует прикрыть задвижку не напорном трубопроводе насоса.

Ежедневно следует проверять подшибники и сальники незатопленных канализационных насосов. Они могут лишь слегка нагреваться. Из сальников на валу должна непрерывно просачиваться вода. Если воды много, то следует сальник подтянуть. Переодически необходимо заменять набивку сальника.

Нужно следить за смазкой подшипников насоса (смазку добавлять раз в неделю). Насос должен вращаться плавно. В случае необходимости следует проводить центровку насоса. Своевременно производить замену болтов и резиновых деталей сцепления. Если насосов несколько, то желательна их поочерёдная работа для равномерного износа всех агрегатов.

Трубопроводы в пределах насосной станции не должны давать течи, сальники задвижек должны быть в порядке и шпиндели смазаны.

Все ржавеющие детали должны быть окрашены.

Ремонт роторных аэраторов, оборудования или коммуникаций в ёмкостях допускается только после их опорожнения или специально устроенных мостиков (с ограждениями).

Хлорная известь является ядовитым и едким веществом – обращение с ней требует особой осторожности.

На очистных сооружениях необходимо иметь медицинские средства первой помощи.

4. Дезинфекция очистных сточных вод.

Особую осторожность следует соблюдать при дезинфекции сточных вод, если она обеззараживается хлором.

Дезинфекция очищенных на установке биоочистки сточных вод производится хлорной известью или гипрохлоритом натрия. В помещении хлораторной устанавливается соответствующее оборудование для приготовления и дозирования хлорной воды. Контакт хлора со сточной водой в течении 30 минут производится в специальном колодце. Затворение хлорной извести производится в затворном баке раз в сутки. Крепость получаемой хлорной воды соствляет 10-15% по активному хлору (содержание активного хлора в хлорной извести принимается равным 20%).

Хлорная вода подаётся в растворный бак, где разбавляется водой до концентрации не более 2,5%. Из растворных баков готовая хлорная вода поступает в дозировочный бачок и далее в контактный колодец, где смешивается со сточными водами. Доза активного хлора при дезинфекции должна составлять 3 мг/л очищенных вод.

Эксплуатация электролизёров для получения раствора гипохлорита натрия производится по руководству, прилагаемому к установке. Вода для приготовления раствора хлора принимается из сети водопровода или ручным насосом из контактного колодца.