П. Пруды с искусственной аэрацией

1- Принимается количество ступеней биопруда N (до 5-ти) таким образом, чтобы эффект очистки по БПК_ПОЛН на каждой ступени был 50-60%;

2 - определяется продолжительность пребывания стоков t_lag в каждой сту­пени в летний и зимний периоды: t_lag=N/2,3·k_d[(L_en/(L_en-L_fin)-1)]^1/n,

где k_d–динамическая константа скорости потребления кислорода, - за расчетную продолжительность пребывания стоков в каждой ступени принимается большее значение t_lag из двух периодов;

3 - определяется объем, принимается глубина и рассчитывается площадь каждой ступени; - принимается тип аэратора и определяется их количество Nma для каждой ступени:

N_ma = [q₀(L_en-L_ex)W_i ]/{(1000·K_T· K₃· t_lag ·Q_ma [(C_a-C_ex)/ C_a] }

где q₀- удельный расход кислорода воздуха,

K_T – коэффициент, учитывающий темпе­ратуру сточных вод,

K₃- коэффициент качества воды,

Q_ma- производительность аэратора по кислороду, принимаемая по паспортным данным;

4 - принимается количество секций и определяются их размеры в соответ­ствии с габаритами аэраторов.

Пример расчета биологического пруда

Исходные данные. Суточный расход городских сточных вод Q_w=5640м³/сут; БПК_ПОЛН поступающих сточных вод Len=18 мг/л; БПК_ПОЛН очищенных сточных вод L_ex=5мг/л; среднемесячная температура сточной воды за летний период T_w=22°С; средне-месячная температура сточной воды за зимний период T_w=15°С.

Рассчитать биологические пруды глубокой очистки.

Расчет: Принимаем две ступени биологических прудов. Так как БПК_ПОЛН направляемой на доочистку сточной воды не превышает 25 мг/л, предусматриваем естественную аэрацию прудов. Назначаем эф-фект очистки по БПК_ПОЛН на первой ступени 50% т.е. значение БПК_ПОЛН после очистки на этой ступени составит 9 мг/л. Oпределяем константу скорости потребления кислорода в летний и зимний периоды для первой ступени пруда:

k_T(лет)=0,07·1,047^22-20=0,077сут^-1;k_T(зим)=0,07·1,047^15-20=0,056сут^-1.

Принимаем конструкцию прудов с отношением длины каждой секции к ши­рине 20:1, следовательно, коэффициент объемного использования равен k_lag=0,85.

По формуле: t_lag=[1/k_lagk]·lg(L_en/L_ex) определяем продолжительность пребывания стоков в зимний и летний период: t_lag1(лет)=[1/0,85·0,077]·(lg18/9)=4,62сут в первой ступени: t_lag1(зим) =[1/0,85·0,056]·(lg18/9)=6,37сут.

Расчетное время пребывания сточной воды на первой ступени равно наиболь­шему значению: t_lag1=6,37сут.

Для второй (последней) ступени биологических прудов определяем по формулам: k_T =k·1,047^T-20_,сут^-1для температуры воды 5-30^oC_{_}и k_T=k[1,12(T+1)^-0,022]^T-20_,сут^-1 константу скорости потребления кислорода, исходя из величины

k=0,06сут^-1:k´_лет(T)=0,06·1,047^22-20=0,066сут^-1; k´_зим(T)=0,06·1,047^15-20=0,048сут^-1

По формуле: t_fin=1/k_lagk^lg[(L^_en-L_fin)/(L^_ex-L_fin)] определяем продолжительность пребывания стоков в по­следней ступени, при назначенном значе-нии остаточной БПК_ПОЛН летом:

L_лет(fin)=3мг/л и зимой:L_зим(fin)=2мг/л:

t_лет(fin) =[1/(0,85·0,066)]·lg(9-3)/5-3) = 8,53 сут

t_зим(fin)=[1/(0,85·0,048)]·lg(9-2)/5-2)=9,08сут.

Расчетное время пребывания сточной воды на последней ступени равно наи­большему значению:t_fin=9,08сут.

По формуле: W_lag=Q_wt_lag,м³ рассчитываем объем каждой ступени пруда (первой и вто­рой):

W_lag1=5640·6,37=35927м³; W_lag2=W_fin=5640·9,08=51211м³.

По табл.22.находим растворимость кислорода при температуре воды 22°С: C_T=8,67 мг/л и при температуре воды 15°С: C_T = 10,03 мг/л. Тогда, при глубине по­гружения аэраторов h_a=0м , растворимость кислорода в воде C_a в летний

k_T=k[1,12(T+1)^-0,022]^T-20_,сут^-1

и k_T=k1,047^T-20_,сут^-1 зимний периоды составит :

C_a(лет)=(1+0/20,6)8,67=8,67мг/л;

C_a(зим)=(1+0/20,6)9,61=9,61мг/л.

Принимаем требуемую концентрацию кислорода в воде, выходящей из пруда, C_ex = 2 мг/л и величину атмосферной реаэрации r_a= 3 г/(м²·сут), затем вычисляем площадь каждой ступени пруда, требуемой для естественной аэрации в зимний и летний периоды, согласно формуле:

F_lag=Q_wC_o(L_en-L_ex)/K_lag(C_a-C_ex)r_a,м².

Для первой ступени: F_лет(lag1)=[5640·8,67(18-9)]/0,85(8,67-2)3=25875м²; F_зим(lag1)=[5640·9,61(18-9)]/0,85(10,03-2)3=24702,5м²; F_лет(lag2)=[5640·8,67(9-5)]/0,85(8,67-2)3=11500м²;

F_зим(lag2) =[5640·9,61(9-5)]/0,85(10,61-2)3 =1066 м².

За расчетную площадь каждой ступени принимаем наибольшее значение за летний и зимний периоды:

F_lag1= 25872 м² ; F_lag2 =11500 м².

По формуле:

H_lag=W_lag/F_lag,м – рассчитываем максимальную рабочую глубину каждой ступени пруда с учетом требования кислородного режима:

H_lag1=35927/25875=1,39м,H_lag2 =51211/11500=4,45 м

Рис.51 Поля поглощения и фильтрации

Поля фильтрации для полной биологической очистки сточных вод предусматривают, как правило, на песках, супесях и легких суглинках. Продолжительность отстаивания сточных вод перед поступлением их на поля фильтрации принимают не менее 30 мин. Площадки для полей фильтрации выбирают со спокойным и слабовыраженным рельефом с уклоном до 0,02, с расположением ниже течения грунтового потока от сооружений для забора подземных вод на расстоянии, равном величине радиуса депрес-сионной воронки, но не менее 200 м для легких суглинков, 300 м - для супесей и 500 м - для песков. При расположении полей фильтрации выше по течению грунтового потока расстояние их до сооружений для забора подземных вод принимают с учетом гидрогеологических условий и требований санитарной охраны источника водоснабжения. На территориях, граничащих с местами выклинивания водоносных горизонтов, а также при наличии трещинно-ватых пород и карстов, на перекрытых водоупорным слоем, размеще-ние полей фильтрации не допускается. Нагрузку бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод допускается принимать по табл. 26

Таблица 26

Грунты	Среднегодовая температура воздуха, °С	Нагрузка сточных вод, м3/(га · сут), при залегании грунтовых вод на глубине, м
		1,5	2	3
Легкие суглинки	0  3,5	-	55	60
	3,5  6	-	70	75
	6 11	-	75	85
Супеси	0  3,5	80	85	100
	3,5  6	90	100	120
	6  11	100	110	130
Пески	0  3,5	120	140	180
	3,5  6	150	175	225
	6  11	160	190	235

Примечания: Нагрузка указана для районов со среднегодовым количеством атмосферных осадков от 300 до 500 мм. Нагрузку уменьшают для районов со среднегодовым количеством атмосферных осадков: 500-700 мм - на 15-25%; свыше 700 мм, а также для I Климатического района и III_А климатического подрайона - на 25-30%, при этом больший процент снижения нагрузки принимают при легких суглинистых, а меньший - при песчаных грунтах. Величину фильтрации сточных вод в период их намораживания определяют с уменьшением на величину коэффициента, приведенного в табл. 27

Таблица 27

Грунты	Коэффициент снижения величины фильтрации в период намораживания
Легкие суглинки	0,3
Супеси	0,45
Пески	0,55

Необходимо предусматривать резервные карты, площадь которых должна быть обоснована в каждом отдельном случае и не должна превышать полезной площади полей фильтрации,%: в III и IV климатических районах - 10; во II климатическом районе - 20; в I -25.

Размеры карт полей фильтрации определяют в зависимости от рельефа местности, общей рабочей площади полей, способа обработки почвы.

При обработке тракторами площадь одной карты должна быть не менее 1,5 га. Отношение ширины карты к длине принимают от 1:2 до 1:4; при обосновании допускается увеличение длины карты.

На картах полей фильтрации, предназначенных для намора-живания сточных вод, предусматривают выпуски талых вод на резервные карты