2015-04-01
1552
Аэробные процессы биохимической очистки сточных вод могут протекать вестественных условиях на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах.
Поля орошения — это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей. Очистка в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений.
Поля фильтрации — это участки земли, предназначенные для полной биологической очистки предварительно осветленных сточных вод. При очистке сточных вод на полях фильтрации используется само очищающая способность почвы: наиболее интенсивно процесс окисления органических загрязнений идет в верхних слоях почвы (0,2-0,3 м), где соблюдается благоприятный кислородный режим.
Применение почвенных методов очистки рекомендуется при расходах сточных вод до 5-10 тыс. м3 /сут. Поля орошения и поля фильтрации состоят из карт, спланированных горизонтально или с незначительным уклоном и 
разделенных земляными оградительными валиками. Сточная вода распределяется по картам оросительной сетью; вода, профильтрованная через слой почвы, отводится осушительной сетью (рис. 13.1.1).
Для полей следует выбирать участки со спокойным рельефом местности. Естественный уклон на этих участках не должен превышать 0,02. Для устройства полей наиболее предпочтительны песчаные и супесчаные грунты. Тяжелые суглинки и глины непригодны для устройства полей, так как они заболачиваются. Торфяные грунты нуждаются в предварительном осушении.
Уровень грунтовых вод на территории, используемой под поля, должен быть на глубине не менее 1,5 м от поверхности. При более высоком положении уровня грунтовых вод необходимо устройство дренажа.
Для полей фильтрации межполивной период колеблется от 5 до 10 дней; для полей орошения он устанавливается в соответствии с режимом полива выращиваемых культур.
При определении требуемой площади полей орошения и полей фильтрации исходят из так называемой нормы нагрузки, т.е. объема сточной воды, которая может быть подана на 1 га площади полей за определенный промежуток времени.
Нормы нагрузки зависят от многих факторов: характера почвы, ее окислительной мощности, фильтрационной способности, пористости; от типа полей, рода выращиваемых на них культур, характера и концентрации загрязнений сточных вод; от климатических условий и др. Расчет полей фильтрации ведут по среднесуточной норме нагрузки, т.е. количеству сточных вод, приходящихся на 1 га площади полей в среднем за сутки в течение года.
Площадь полей фильтрации и орошения определяют по формуле:
F=Fпол+Fрез+k(Fпол+Fрез), га (13.1.1)
где Fпол — полезная площадь поля, га; Fpeз — резервная площадь поля, га, равна 10—25 % от полезной площади; к — коэффициент, учитывающий увеличение площади в связи с устройством вспомогательных сооружений; для полей фильтрации k=0,25-0,30, для полей орошения k=0,15—0,25.
Полезная площадь:
Fпол = Q/q, гa, (13.1.2)
где Q — среднесуточный расход сточных вод, м3/сут; q — нагрузка сточных вод на поля, м3/(га сут), определяется по СНиП 11-32—74 (поля фильтрации), или как средневзвешенная величина из нагрузок на участки с различными видами сельскохозяйственных культур (поля орошения).
Для удобства эксплуатации поля разделяют валиками на отдельные карты. Размеры карт полей фильтрации определяют в зависимости от рельефа местности, общей рабочей площади полей, способа обработки почвы, количества очищаемой сточной воды. При обработке почвы тракторами площадь одной карты должна быть не менее 1,5 га. Длина карт в 2—4 раза больше ширины.
На полях орошения площадь карт принимается по 5—8 га; при этом их ширина зависит от вида грунта: для песков — 50 м, супесей — 80-100 м, суглинков — 120-150 м. Длина карт в 4—5 раз больше ширины.
Поскольку в некоторые периоды года выпуск на поля орошения сточной воды не допускается (при подготовке полей к летнему вегетационному периоду, при уборке урожая, в период дождей), то для приема сточных вод в это время служат резервные, не занимаемые под сельскохозяйственные культуры участки, выполняющие роль обычных полей фильтрации, их площадь (в га) определяют по формуле:
Fрез= a Q/qрез, га, (13.1.3)
где а — коэффициент, учитывающий часть расхода сточных вод, поступающих на резервные участки (значения а для районов со среднегодовой температурой воздуха до 5, 10 и 15°С принимают соответственно равными 1; 0,75 и 0,5); qpeз — норма нагрузки сточных вод на резервные фильтрационные поля, м3/(га сут), принимается по СПиН 11-32-74.
Ширина карт резервных фильтрационных участков принимается равной 50-100 м, а длина — в 2-4 раза больше.
В зимнее время после промерзания почвы фильтрация сточной воды практически прекращается и начинается постепенное замораживание поступающей сточной воды.
Сточные воды подают в наивысшую точку полей в распределительный колодец, откуда вода по сети распределительных каналов поступает в отдельные карты, Для распределения воды внутри карт полей орошения перед поливами устраивают временную оросительную сеть в виде полос или борозд.
Для равномерного заполнения карты планируют с продольными и поперечными уклонами; размер уклона зависит от водопроницаемости грунта. Продольные и по перечные уклоны равны: для легких суглинков — 0,001 и 0,002; для супесей — 0,002 и 0,003; для песков — 0,003 и 0,004.
Оросительная сеть должна быть запроектирована так, чтобы сточная вода подавалась самотеком в любой из участков обслуживаемой этой сетью территории. Земляные канавы устраивают трапецеидального сечения, каналы и лотки — с облицовкой прямоугольного сечения. Ширина по верху оградительных и разделительных валиков должна быть не менее 0,7 м. Крутизну их откосов принимают в зависимости от грунта: в супесях и суглинках она должна быть не более 1:1,5, а в песках— 1:2.
Размеры лотков и трубопроводов определяют расчетом, наименьшие размеры лотков принимают равными 0,2x0,2 м, а диаметр труб — 100 мм.
Магистральный канал рассчитывают на общий максимальный секундный расход, а распределительный канал — по максимальному секундному расходу, который зависят от числа карт, одновременно орошаемых и примыкающих к данному распределительному каналу:
Расчет каналов производят по обычным формулам гидравлики для равномерного движения жидкости с соблюдением допустимых скоростей потока и уклонов каналов. Минимальная незаиливающая скорость для картовых оросителей, распределительных и магистральных каналов принимается 0,3; 0,4 и 0,5 м/с. Наименьший уклон для картовых оросителей принимают равным 0,001, а для распределительных и магистральных каналов — 0,0005.
При неблагоприятных грунтовых условиях на полях орошения и полях фильтрации устраивают осушительную (водоотводящую) сеть. Она состоит из дренажа, сборной сети, отводящих линий и выпусков. Дренаж является важным элементом полей. Он позволяет своевременно отводить излишнюю влагу почвы и способствует прониканию воздуха в осушаемый деятельный слой, без чего не может проходить аэробный окислительный процесс. Устройство дренажа обязательно при залегании грунтовых вод на глубине менее 1,5 м от поверхности карт.
Биологические пруды представляют собой каскад прудов, состоящий из трех-пяти ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода.
Процесс очистки в этих сооружениях аналогичен процессам, происходящим при самоочищении водоемов. Для устройства биологических прудов могут быть использованы естественные впадины местности, заброшенные карьеры, а также специально созданные водоемы.
Пруды используют в качестве 2-й ступени биологической очистки, а также для глубокой очистки биологически очищенных сточных вод с доведением величины БПКполн Д° 5-6 мг/л. Нагрузка пруда зависит от исходной величины БПКполн и требуемой степени очистки.
Биологические пруды проектируются на слабофильтрующих грунтах, как правило, их делают небольшой глубины — от 0,5 до 1 м. Это позволяет создать значительную поверхность контакта обрабатываемой воды с воздухом, обеспечить прогрев всей толщи воды и хорошее ее перемешивание. Пруды применяют как с естественной, так и искусственной аэрацией при расходах сточных вод обычно до 5- 6 тыс. м3 /сут.
При соответствующем обосновании биологические пруды могут применяться для очистки предварительно отстоенных сточных вод (рис. 13.1.2). В этом случае нагрузка по сточным водам достигает 125-300 м3 /(га сут), продолжительность очистки — до 30 дней. Для обеспечения полной биологической очистки до величины БПКПОЛН = 15-20 мг/л пруды устраивают в четыре-пять ступеней (серийные пруды) площадью по 2-2,5 га каждая.
