Раздел VII

СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ МАЛОНАСЕЛЕННЫХ МЕСТ И ОТДЕЛЬНО РАСПОЛОЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Глава 22

ПОЛЯ ОРОШЕНИЯ, ПОЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ

ПРУДЫ

22.1. Поля орошения и поля фильтрации

Поля орошения и поля фильтрации представляют собой специаль­но подготовленные и спланированные участки земли - карты, являются од­ними из первых сооружений биологической очистки сточных вод в естест­венных условиях и известны с давних времен. На территории современно­го СНГ поля орошения появились в Одессе (1887 г.), затем в Киеве (1894 г.) и Москве - Люблинские поля орошения (1898г.).

Сущность процесса биологической очистки на полях орошения и полях фильтрации заключается в контакте загрязнителей сточных вод, ко­торые находятся во взвешенном, коллоидальном, или растворенном со­стоянии, с иммобилизованными микроорганизмами почвенного слоя. Эти микроорганизмы сосредоточены, в основном, на глубине до 0,4 м, что обеспечивает оптимальную аэрацию. Во время этого контакта за счет про­цессов биосорбции, биоразложения и механической фильтрации сточных вод происходит их очистка.

Предварительное отстаивание сточной жидкости, перед ее подачей на поля, позволяет выделить из нее 50-60% общего числа бактерий и 50­60% (а после горизонтальных отстойников и 95%) яиц гельминтов. Общее снижение концентрации загрязнений по БПК,_Ю1Н и взвешенным веществам может составлять 100%.

Концентрация питательных элементов (азота, фосфора и калия) в бытовых сточных водах зависит от нормы водоотведения и в среднем со­ставляет: азота 15-60 мг/л; фосфора 3-12 мг/л и калия 6-25 мг/л. Из всей массы удобрительных веществ, внесенных со сточными водами, растения­ми используется только их часть, приблизительно: азота 50%, фосфора 40% и калия 90%. Остальная часть питательных веществ выносится вместе с дренажной водой, а азот частично улетучивается в атмосферу.

Отличаются поля орошения от полей фильтрации тем, что на полях орошения выращиваются овощи, злаки, плодовые и декоративные деревья и кустарники, технические культуры и т.п., утилизируя тем самым биоген­ные элементы (азот, фосфор, калий и др.), а поля фильтрации служат только для очистки сточных вод.

Существуют коммунальные поля орошения, которые используются в основном для очистки сточных вод, а выращивание сельскохозяйственной продукции играет вспомогательную роль, и земледельческие поля ороше­ния, которые служат для полной биологической очистки сточных вод и планового выращивания сельхозпродукции.

Поля орошения могут устраиваться во всех климатических зонах за исключением районов Крайнего Севера и районов вечной мерзлоты. Глу­

бина залегания грунтовых вод на территории, используемой под поля оро­шения, должна быть не менее 1,5 м.

Для механизированной обработки поверхности полей орошения тракторами площадь одной карты должна быть не менее 1,5 га, при этом отношение ширины к длине карты должно находиться в пределах от 1:2 до 1:4.

Разность отметок двух смежных карт, при высотном проектирова­нии, не должна превышать 1 м. Если рельеф местности не позволяет вы­полнить это условие, то между картами обязательно следует предусмотреть осушительный (дренажный) канал.

Размеры распределительных и оградительных валиков зависят от типа грунта и конструкции подводящей и распределительной сети. Высота валиков должна быть не более 1м, а ширина по верху не менее 0,7 м. Вели­чина заложения откосов от 1:1,5 для супесей и легких суглинков до 1:2 для песка.

Оптимальные грунты для устройства полей орошения песчаные и супесчаные, фильтрационная способность суглинков и черноземов ниже. Торфяные грунты необходимо предварительно осушать, а на тяжелых суг­линках и глинах устройство полей орошения невозможно. Оптимальный уклон спланированных карт полей орошения от 0,005 до 0,015. Допускается естественный уклон местности до 0,03. Не допускается применение полей орошения на территории, расположенной в области питания артезианских и грунтовых безнапорных вод, а также при наличии трещиноватых пород и карстовых пустот, не перекрытых водоупорным слоем. Поля орошения и поля фильтрации рекомендуется располагать вниз по течению грунтовых вод от водозаборных сооружений на расстоянии не менее 200 м - для лег­ких суглинков, 300 м - для супесей и 500 м - для песчаных грунтов. По отношению к населенным пунктам поля фильтрации с расходом до 5000м³/сут. рекомендуется располагать с подветренной стороны с разрывом (защитной зоной) не менее 300 м. для полей орошения защитная зона -200 м. По контуру полей обычно высаживают иву или другие влаголюби­вые деревья. Ширину полосы насаждений принимают 10-20 м в зависимо­сти от удаленности полей от населенных пунктов. Межполивной период для полей фильтрации колеблется от 5 до 10 суток, для полей орошения он устанавливается по графику полива сельскохозяйственных культур.

Для определения необходимой площади полей орошения и полей фильтрации используют экспериментально определенную норму нагрузки, которая зависит от климатической зоны, характеристики грунтов, вида по­лей и т.д. Но, в первую очередь, норма нагрузки зависит от водо-воздушного режима полей. Оптимальная для роста растений влажность почвы находится в пределах 40-60% ее пористости (скважности), т.е. при­мерно половина пустот почвы занята водой, остальная воздухом.

При определении требуемой площади орошения необходимо раз­личать следующие виды норм нагрузок, м³/га:

• средаесуточная норма - объем сточных вод, приходящийся на 1 га оро­шаемой площади полей в среднем за 1 сутки в течение определенного периода (обычно принято указывать среднесуточную норму за год);

-in I m л

• оросительная норма - объем воды, который необходим для выра­щивания определенной культуры за весь вегетационный период;

• поливная норма - объем воды, который подается за один полив;

• удобрительная норма - объем воды, который требуется для выращи­ваемой культуры исходя из потребности в биогенных элементах;

• норма зимнего орошения.

Нормы нагрузки, по данным многолетней эксплуатации, для ком­мунальных полей орошения представлены в табл. 22.1, для полей фильтра­ции в табл. 22.2 и для коммунальных полей орошения, в условиях Подмос­ковья (на супесчаных грунтах, по данным П.С. Севостьянова и А.А. Куха-ренко) в табл. 22.3.

Полезную площадь полей фильтрации определяют по среднесу­точной норме нагрузки:

F=Qlq, (22.1)

где Q - приток сточных вод, м³/сут; q - нагрузка сточных вод на поля фильтрации, м³/га в сут.

В холодный период года фильтрация через грунт значительно сни­жается, а при промерзании грунта полностью прекращается. Поэтому на полях фильтрации предусматриваются резервные участки под наморажива­ние. Площадь таких участков определяется по формуле:

F_n=Qt/q$, (22.2)

где t - время намораживания, сут; /? - коэффициент, характеризующий ве­личину зимней фильтрации, определяется по СНиП [53].

Резервная площадь, предусмотренная для таяния намороженных за зимний период сточных вод и ремонта карт полей фильтрации, не должна превышать полезную площадь F более чем на 10% в Ш и IV климатиче­ского района и соответственно 20 и 25% для П и 1 климатических районов.

При проектировании дренируемых полей фильтрации необходимо учитывать количество воды, отводимой с 1 га площади полей (модуль сто­ка)

Чет = aq-tK_HlO/864t, (22.3) где а - коэффициент просачивания, принимается 0,5; t¹ -период между по­ливами, сут.; К_н - коэффициент неравномерности притока сточных вод в дренажную сеть, равный 1,5; t - время, за которое должна быть отведена вода, сут ( обычно t = 0,4-0,5 t¹).

Расчетный секундный расход одной дрены

Чбр = 4_cm^s > (22.4)

где S - площадь участка обслуживаемого одной веткой дренажа, га.

5 = УЗ//Ю⁴. (22.5)

где В - ширина карты, м ; / - расстояние между дренами.

Расстояние между дренами зависит от вида грунта, глубины осу­шаемого слоя и заложения дрен, количества отводимой воды и т.д. Обычно