Эксплуатация биологических прудов доочистки сточных вод. Биологическая очистка сточных вод. Почва и почвообразующие факторы

Биологические пруды, называемые также лагунами, - это специально созданные неглубокие водоемы, где протекают естественные процессы самоочищения воды с участием населяющих их организмов. Пруды могут быть использованы как самостоятельные системы очистки, так и для доочистки сточных вод после удаления основной массы загрязнений. Их широко применяют для очистки бытовых стоков, поступающих чаще всего в неразбавленном виде, и доочистки сточных вод предприятий пищевой и перерабатывающей, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности, животноводческих ферм, очистки поверхностных (ливневых, талых) вод, дренажных сельскохозяйственных вод в условиях поливного земледелия. Очищенную воду могут использовать в системе оборотного водоснабжения предприятий, что сокращает их общее водопотребление.

Биопруды подразделяют на анаэробные, аэробноанаэробные (факультативно аэробные) и аэробные, а также высоко- и низконагружаемые, проточные и контактные. Аэробные (окислительные) пруды могут быть с естественной и искусственной аэрацией. Также могут использоваться одиночные пруды и каскад прудов.

Анаэробные условия наблюдаются в присутствии избытка органических веществ и недостатка кислорода:

  • в прудах при нагрузках по БТЖ порядка 300.. .600 кг/га-сут;
  • в придонных слоях воды в прудах глубиной 2,5 м и более даже при насыщении воды кислородом в поверхностных слоях;
  • в контактных (непроточных) прудах в первые фазы очистки после заполнения пруда сточной водой;
  • при весеннем вскрытии биологических прудов при интенсивном разложении накопившихся за зиму органических соединений.

В каскаде проточных прудов головной пруд, принимающий на себя основную массу загрязнений, также может быть анаэробным.

Протекающие в анаэробных прудах процессы нитратре-дукции, сульфатредукции, метанового брожения, восстановления окисленных форм металлов и других веществ приводят к разложению органических веществ, осаждению сульфидов тяжелых металлов. Эксплуатация подобных прудов обычно предусматривает возможность отделения активного ила от очищенной сточной воды (в отстойниках, эмшерах). Анаэробная очистка в прудах позволяет удалить 80...90 % ХПК при 25 °С (50 % - при 10 °С) при времени пребывании воды в сооружении 40...50 сут, однако содержание загрязнений в воде после анаэробной очистки остается все еще высоким, поэтому требуется ее дальнейшая очистка в каскаде проточных аэробных прудов или, если принят контактный метод, в том же пруду, но в аэробных условиях.

В России анаэробные пруды практически не используют в силу невысоких среднегодовых температур и образования большого количества дурнопахнущих веществ при функционировании таких прудов.

Аэробно-анаэробные пруды имеют глубину 1,5...2 м и аэрируются за счет естественных процессов. В поверхностных слоях воды присутствует растворенный кислород, поступающий из атмосферы или образующийся в результате фотосинтеза. Поступление кислорода за счет атмосферной аэрации ограничено и не превышает нескольких граммов Ог на 1 м 2 в сутки. Днем фотосинтез обогащает воду кислородом, а ночью кислород потребляется в процессе дыхания животными и растениями, при этом в воде может наблюдаться дефицит кислорода. В придонных слоях при полном отсутствии кислорода могут протекать анаэробные процессы, сульфатредукция, метановое брожение. В таких прудах большое значение приобретает осаждение взвешенных веществ и образование ила на дне.

В зависимости от климатических условий, от содержания загрязнений в сточной воде и от требований к качеству очищенной воды нагрузка в аэробно-анаэробных прудах колеблется в пределах 10.. .300 кг ВПК /га? сут.

В аэробных прудах с естественной аэрацией насыщение воды кислородом происходит вследствие атмосферной аэрации и фотосинтеза. Такие пруды имеют небольшую глубину (0,3... 1 м), хорошо освещаются и прогреваются солнечными лучами, что приводит к интенсивному развитию планктонных водорослей и донных высших растений. Очищаемая вода передвигается в них с очень малыми скоростями. Время пребывания воды в этих прудах колеблется от 7 до 60 сут. Если биологические пруды являются самостоятельным очистным сооружением, сточные воды, пройдя отстойники, разбавляются до поступления в пруды 3-5 объемами технической воды. Нагрузка на них: для отстойных сточных вод без разбавления - до 250 м 3 / га сут, для биологически очищенных - до 500 м 3 / га? сут.

Достоинства прудов с естественной аэрацией - простота устройства и обслуживания, минимальные эксплуатационные затраты. Однако скорости изъятия и биологического окисления органических загрязнений в таких прудах невысокие, для очистки требуются большие площади.

Пруды с искусственной аэрацией из-за интенсификации в них биохимических процессов занимают в 10... 15 раз меньшую площадь, имеют значительно меньший объем, а глубину до

4.. .6 м. Требуемая степень очистки воды в них обычно достигается за 1...3 сут. Скорость движения воды в таких прудах превышает 0,1 м/с, окислительная мощность - 5...20 г БПК/м 3 -ч, достигаемая нагрузка - 1000 кг БПК/гасут и выше. Расход сточной воды может достигать 10...25 тыс. м 3 /ч. Пруды крупных промышленных предприятий представляют собой сооружения объемом до 1 млн м 3 , снабженные большим числом аэраторов. Для аэрации воды используют устройства механического (перемешивание), пневматического (нагнетание воздуха) или пневмомеханического типов. Тип аэраторов, их необходимое число и объем зоны, обслуживаемой каждым из аэраторов, выбирают исходя из условий поддержания во взвешенном состоянии активного ила, количества и содержания кислорода, требуемого для окисления загрязнений и поддержания аэробных условий, минимизации объема застойных зон.

Конфигурация прудов часто определяется топографическими особенностями местности. Обычно аэрируемые пруды представляют собой земляные 2-5-секционные бассейны с отношением длины к ширине пруда не менее 20, с рассредоточенной подачей и отводом сточной воды либо иловой смеси и последующим их отстаиванием в течение 2...2,5 ч. При меньших отношениях длины к ширине расположение впускных и выпускных устройств решают таким образом, чтобы обеспечить движение воды по всему живому сечению пруда. В прудах с искусственной аэрацией объем застойных зон не превышает 10%.

По сравнению с прудами с естественной аэрацией в биопрудах с искусственной аэрацией водоросли развиваются менее активно. Это снижает объем вторичной биомассы и загрязнение воды продуктами метаболизма водорослей. Однако строительство и эксплуатация искусственно аэрируемых прудов обходятся дороже, увеличиваются и эксплуатационные затраты.

В российской практике аэрируемые пруды наиболее широко применяют в целлюлозно-бумажной, пищевой и ряде других отраслей промышленности.

Интенсивность процессов и глубину доочистки сточных вод в аэрируемых биологических прудах можно существенно повысить, рециркулируя активный ил, отделенный от очищенной воды во вторичных отстойниках (или других сооружениях для илоотделения). В гаком режиме работают высоконагружа-емые аэробные пруды. Пруды с рециркуляцией ила можно применять как самостоятельные очистные сооружения либо в качестве одной из ступеней очистки. Низконагружаемые пруды обычно используют для доочистки сточных вод после аэротенков с ВПК 25...50 мг/л. В этом случае они работают на иле, выносимом из вторичных отстойников, а также на микрофлоре, развивающейся в самом пруде. Чтобы избежать заиливания днища, скорость воды в таких прудах должна быть выше 0,007 м/с.

В контактных биопрудах с искусственной аэрацией очистку проводят в два этапа - аэрация и осаждение. В период аэрации сточные воды подают в пруд, но не удаляют из него. При прекращении аэрации ил оседает и осветленная вода отводится из пруда. Чередование аэрации и осаждения осуществляют в режиме автоматического управления.

В контактных биопрудах с естественной аэрацией отстоен-ная сточная вода при необходимости разбавляется 3-5 объемами чистой воды и выпускается в мелкие непроточные пруды. Через 20...30 сут вода спускается и вновь заполняется разбавленной сточной водой. Качество очистки в таких непроточных прудах выше, чем в проз очных.

В каскадных прудах, устанавливаемых обычно на местности, имеющей уклон, неразбавленная сточная вода проходит последовательно через 4-6-ступенчатый каскад прудов с аэробным прудом на первой ступени, водорослевыми, рачко-выми, рыбоводными прудами. Разведение рыбы в таких прудах возможно после прохождения 3-4 ступеней. Для разведения рыбы ранней весной в пруд выпускают 500-2000 матьков на 1 га. Прирост рыбы составляет к концу осеннего периода до

500...800 кг на 1га. Отлов рыбы производят поздней осенью. Наличие в воде большой массы питательных веществ способствует интенсивному росту водорослей (ряски). Для борьбы с ними желательно разведение на рыбоводных прудах уток, для которых ряска является хорошим кормом.

Целесообразность применения биологических прудов определяется концентрацией загрязнений и расходом сточных вод, а также конкретными климатическими, почвенными и топографическими условиями, уровнем минерализации воды. Под биопруды необходимо отводить достаточно большие земельные площади, поэтому часто их создают в поймах, на мелководьях и на участках рек с малыми уклонами. В таких случаях при обильном развитии в них воздушно-водной и погруженной растительности их эксплуатируют фактически как гидроботанические площадки, или биоплато (см. ниже).

Для нормальной работы биопрудов необходимо соблюдать оптимальные значения pH и температуры сточных вод. Температура должна быть не ниже 6 °С. Поскольку режим работы биопрудов зависит от температуры и уровня освещенности, это создает определенные трудности для стабилизации очистки.

При использовании биопрудов как самостоятельных систем очистки загрязнение сточных вод не должно превышать БПК П0Л11 = 200 мг/л для прудов с естественной аэрацией и свыше 500 мг/л - для прудов с искусственной аэрацией. При БПК полн выше 500 мг/л необходима предварительная очистка сточных вод. В пруды для доочистки направляют сточную воду после биологической или физико-химической очистки с БПК полн Биопруды часто используют для удаления избытка азота и фосфора из сточных вод. Однако иногда процессы самоочищения, протекающие в биопрудах, особенно в начальный период их эксплуатации, лимитированы биогенными элементами, недостаточным количеством микроорганизмов, участвующих в удалении загрязнений. В биопрудах со сбалансированным соотношением потока углерода и содержания биогенных элементов концентрация иона ИН/ составляет не более 0,2 мг/л, №Эз~

В ходе эксплуатации биологических прудов необходим тщательный контроль за состоянием грунтовых вод (их водностью, поступлением в грунтовые воды загрязняющих веществ и динамикой их распространения). Если используют искусственный биопруд, то для уменьшения фильтрационного потока воды в толщу грунтов ложе биопруда при его создании выкладывают глиной, другими водонепроницаемыми материалами или создают условия, способствующие в дальнейшем формированию такого водонепроницаемого слоя (например, при развитии анаэробных микробиологических процессов, заиливания и оглеения придонного слоя).

В результате фотосинтеза в прудах образуется первичная продукция, поэтому прирост биомассы в биологических прудах зачастую превышает количество содержащихся в сточных водах органических веществ, достигая 100...200 кг/га сут и более, пруд зарастает водорослями и растениями, возникают проблемы вторичного загрязнения воды остатками и продуктами их метаболизма, разложение которых вызывает дополнительное потребление кислорода и нежелательное увеличение биогенных элементов в водоеме. Более трудноокисляемые соединения опускаются на дно и способствуют заилению водоемов. При чрезмерном развитии водорослей и растений не только ухудшается качество воды, но на поверхности пруда образуются плавучие ковры из отмерших частей, загрязняется берег. Чтобы избежать этих проблем, из пруда необходимо периодически убирать избыточную биомассу: надводную фитомассу ежегодно обычно в конце вегетации, а такие растения, как ряску малую, - не менее одного раза в неделю.

В условиях России биопруды невозможно использовать в холодное время года, осенью они опорожняются или используются в зимнее время как накопители сточных вод. Весной, перед пуском в эксплуатацию, в биопрудах с естественной аэрацией производят вспашку дна и при необходимости посадку растительности. Затем заливают сточной водой, выдерживают до почти полного исчезновения аммонийного азота и переходят на проток с расчетной нагрузкой. Срок созревания прудов для средней полосы России - около 1 мес.

Интенсивный прирост биомассы часто служит препятствием для использования прудов в системе очистных сооружений, а эффективные методы удаления водорослей до сих пор не разработаны. В то же время на основе собранной биомассы водорослей и растений могут бьпъ получены полезные продукты: корма, био-компосты, биогаз, жидкие углеводороды, бумага и др. Так, с 1 га водорослевых прудов можно получить удобрений для 10...50 га полей. В районах с высокой инсоляцией целесообразно специально выращивать водоросли или цианобактерии в биопрудах, например очищающих стоки предприятий по откорму скота и птицы. Около 40 % азота стоков таких предприятий фиксируется водорослями, которые затем скармливаются животным. В биомассе культивируемых зеленых водорослей содержится 50...60 % белка, а в биомассе сине-зеленых - 60.. .70 %.

В Бельгии зеленую водоросль БубгосНсиоп гейси!аШт выращивают совместно с ряской в мелководных прудах, куда направляют стоки животноводческого комплекса и другие загрязненные воды . Для лучшего развития водорослей температуру воды доводят до 20...30 °С. Биомассу перерабатывают в биогаз или получают из нее белковую кормовую добавку для рыб и кур, красители, косметические средства. Богатый минеральными компонентами шлам, остающийся после биогазификации, применяют для интенсификации культивирования одноклеточной зеленой водоросли Бсепебезтш Бр. Таким образом, реализуется биотехнологическая система с частично замкнутым циклом круговорота веществ.

Водяной гиацинт, микроводоросли родов Ьо1гуососсиз, сЫатуботопаз, ёипаИеНа и некоторые другие способны синтезировать и накапливать в своих клетках углеводороды и многоатомные спирты. Зеленая водоросль бипайеПа Ьагбаую накапливает глицерин (до 85 % от СВ). Водоросль ЬоНуососсиэ Ьгаипп -углеводороды состава от до С 34 в количестве до 75 % от сухого вещества . Наполненные углеводородами клетки Ь. Ьгаипп плавают на поверхности прудов. После сбора и высушивания растений и водорослей углеводороды можно извлечь экстракцией органическими растворителями и отгонкой.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРУДЫ

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРУДЫ искусственные водоемы, служащие для очистки сточных вод малых населенных пунктов, промышленных (преимущественно пищевых) предприятий и др.

Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии . И.И. Дедю . 1989 .

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРУДЫ пруды, используемые для биологической очистки сточных вод. Действуют по принципу самоочищения воды живущими в ней организмами, в результате чего накапливается илообразная масса, которая может быть использована в сельском хозяйстве в качестве удобрения или как сырье для его производства.

Экологический словарь , 2001


  • БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ
  • БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

Смотреть что такое "БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРУДЫ" в других словарях:

    Искусственные водоемы для биологической очистки сточных вод от органических веществ за счет жизнедеятельности планктона, а также воздействия естественных физических факторов … Большой медицинский словарь

    БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД - биологическая очистка сточных вод, способ очистки бытовых сточных вод в целях санитарной охраны водоёмов. Основана на разложении органических веществ, находящихся в коллоидном и растворённом состоянии, под влиянием микроорганизмов в аэробных… … Ветеринарный энциклопедический словарь

    очистка сточных вод - очистка сточных вод, комплекс санитарно технических мероприятий, направленных на устранение бактериального и химического загрязнения сточных вод. Нормативы отдельных показателей, характеризующих воду водоема после сброса в него очищенных сточных… …

    - … Википедия

    Водоем для биологической очистки сточных вод в естественных условиях. По английски: Biological pond См. также: Биологические пруды Пруды Биологическая очистка сточных вод Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь

    очистка сточных вод - Обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них определенных веществ. [ГОСТ 17.1.1.01 77] очистка сточных вод Совокупность технологических процессов обработки сточных вод с целью разрушения, обезвреживания и снижения концентрации… … Справочник технического переводчика

    сточные воды - сточные воды, воды, содержащие хозяйственно бытовые и производственные загрязнения и примеси, а также талые и дождевые, удаляемые с территории населённых пунктов и предприятий через канализационную сеть. Подразделяются на хозяйственно бытовые… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

    Река Москва в районе Космодамианской набережной. Москва. Прудов, озёр и болот раньше в Москве было намного больше. В XVIII в. насчитывалось около 850 прудов и озёр, в основном в поймах рек Москвы и Яузы. Пруды создавались для разнообразных… … Москва (энциклопедия)

    Выксунский район Герб Страна … Википедия

    Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, об … Википедия

Книги

  • Инженерная защита водной среды. Практикум. Учебное пособие , Ветошкин Александр Григорьевич. В практикуме приведены основные конструкции, схемы, методы и формулы для расчета аппаратов, машин и установок технологии защиты гидросферы от дисперсных и растворенных неорганических и…
  • Инженерная защита водной среды. Учебное пособие , Ветошкин Александр Григорьевич. В практикуме приведены основные конструкции, схемы, методы и формулы для расче-та аппаратов, машин и установок технологии защиты гидросферы от дисперсных и раство-ренных неорганических и…

Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в природных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. Тип сооружений выбирают с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концентрации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях.

Поля орошения

Это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очищения сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод в этих условиях идет под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений.

Земледельческие поля орошения имеют следующие преимущества перед аэротенками:

  • 1) снижаются капитальные и эксплуатационные затраты;
  • 2) исключается сброс стоков за пределы орошаемой площади;
  • 3) обеспечивается получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений;
  • 4) вовлекаются в сельскохозяйственный оборот мало продуктивные земли.

В процессе биологической очистки сточные воды проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. Затем образовавшаяся пленка адсорбирует коллоидные частицы и растворенные в сточных водах вещества. Проникающий из воздуха в поры кислород окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения. В глубокие слои почвы проникание кислорода затруднено, поэтому наиболее интенсивное окисление происходит в верхних слоях почвы (0,2-0,4 м). При недостатке кислорода в прудах начинают преобладать анаэробные процессы.

Поля орошения лучше устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. Если грунтовые поды залегают выше этого уровня, то необходимо устраивать дренаж.

[принимают равными 5-20 м 3 (га*сут)]

B зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды или прекращается полностью или замедляется, то резервное поле фильтрации проектируют с учетом площади намораживания Fн (в м 2):

где Q - расход сточных вод, м 3 /сут; Tн - число дней намораживания; ? - коэффициент, характеризующий величину зимней фильтрации; hн и hо - высоты слоев соответственно намораживания и зимних осадков, м; ?л - плотность льда, кг/м 3 .

Биологические пруды

Представляют собой каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода.

Пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Различают пруды с естественной или искусственной аэрацией.

Пруды с естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5-1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами.

К атегория: Очистка сточных вод

Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях

Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях может осуществляться в биологических прудах, на полях фильтрации и сооружениях подземной фильтрации, а также на земледельческих полях орошения.

Биологические пруды - искусственно созданные неглубокие водоемы, в которых происходит биологическая очистка сточных вод на слабо фильтрующих грунтах, основанная на процессах, протекающих при самоочищении водоемов. Биологические пруды можно также использовать для доочистки сточных вод после их прохождения через другие сооружения для биологической очистки. Пруды бывают одиночные (мелкие непроточные глубиной 0,6-1,2 м) или состоящие из трех - пяти прудов, через которые медленно протекает осветленная или биологически очищенная на биофильтрах сточная жидкость.

Для очистки сточных вод в IV климатическом районе биологические пруды можно применять круглый год, во II и III климатических районах - только в теплый сезон, а в холодный сезон при условии, что вода в биопрудах имеет температуру не ниже 8°С.

Очистка сточных вод в биологических прудах может происходить в анаэробных и аэробных условиях. Анаэробные пруды имеют глубину 2,5-3 м, нагрузка по БПК для бытовых сточных вод составляет 300-350 кг/ /(га-сут). Аэробные биопруды с естественной аэрацией можно использовать для очистки сточных вод с концентрацией по БПК.5 не выше 200-250 мг/л в IV климатической зоне круглогодично, а во II и III климатических зонах - только в теплый период. Расчетная нагрузка на пруды для отстоенных сточных вод принимается до 250 м3/(га-сут), для биологически очищенных вод - до 5000 м3/(га-сут). При площади пруда 0,5-0,25 га время пребывания сточных вод в зависимости от нагрузки колеблется от 2,5 до 10 сут.

Бнопруды для полной очистки целесообразно осуществлять в две - три ступени, принимая в каждой из ступеней степень очистки по БПК.5 равной 70 %. Для интенсификации процесса очистки сточных вод в биопруды искусственным путем подается кислород воздуха. Такие биопруды занимают значительно меньшую площадь и менее зависят от климатических условий, они могут работать и при температуре воздуха от -15 до - 20 °С, а в отдельные дни и до -45 °С.

Исследования ВНИИ ВОДГЕО, МИСИ им. В. В.Куйбышева и ЦНИИЭП инженерного оборудования, а также результаты производственных испытаний Белорусского научно-исследовательского санитарно-гигиенического института подтвердили целесообразность применения аэрируемых биопрудов для очистки сточных вод в сельской местности пропускной способностью 100-10 000 м3/сут, а для доочистки - до 50 000 м3/сут.

Аэрируемые биопруды можно использовать для очистки сточных вод с концентрацией по БПК5 ДО 500 мг/л, они обеспечивают эффективную очистку сточных вод во II и III климатических зонах. В северных районах II климатической зоны, а также в районах с устойчивыми ветрами в зимнее время года более целесообразно применять биологические пруды с рециркуляционным циклом (возвратом) иловой смеси, имеющие лучшие теплотехнические характеристики. Перед биопрудами следует предусматривать механическую очистку сточных вод. При концентрации взвешенных веществ до 250 мг/л время отстаивания можно принимать равным 0,5 ч, при концентрации 250-500 мг/л-1 ч.

Рис. 1. План станции биологической очистки сточных вод пропускной способностью 700 м3/сут 1, 2, 3, 4- аэрируемые пруды соответственно I, II, III , IV ступени: 5 - пруд-отстойник; 6 - контактный пруд; 7- производственное здание: 8 - всасывающий трубопровод технической воды; 9 - воздуховод; 10 - напорный трубопровод технической воды; 11 - приемная камера; 12 - подводящий трубопровод диаметром 300 мм; 13 - двухъярусный отстойник; 14, 17 - песковые площадки; 15 - пескопровод; 16 - иловые площадки

На строительство очистных сооружений g аэрируемыми биопрудами требуются наименьшие капитальные вложения по сравнению с очисткой другими методами. Удельные затраты на этих станциях на 20-50 % ниже. Кроме того, аэрируемые биопруды характеризуются высоким уровнем механизации земляных работ и минимальным расходом железобетона и других строительных материалов.

Поля фильтрации можно применять в отдельных случаях при наличии непригодных для сельскохозяйственного использования земельных участков с фильтрующими грунтами, при отсутствии опасности загрязнения грунтовых вод, используемых для питьевых нужд. Земельные участки полей фильтрации специально подготовляют для биологической очистки сточных вод, не допуская их использования для агрокультурных целей. Подаваемая на поля сточная вода поступает на отдельные участки (карты) по системе открытых лотков или каналов (разводные каналы); комплекс этих каналов составляет оросительную сеть. Сбор и отвод профильтровавшейся очищенной воды осуществляется с помощью дренажа, который может быть открытым в виде канав по периметру карт или закрытым, состоящим из дренажных труб, уложенных по карте на глубине 1,5-2 м, и канав. Система дренажа и канав образует осушительную систему. Каналы выполняют из кирпича, бута, железобетона, бетона или делают земляными. Каналы имеют прямоугольное или трапецеидальное поперечное сечение; размещают их по ограждающим земляным валкам.

При проектировании полей фильтрации выбирают открытые, не затопляемые весенними водами участки со спокойным рельефом местности с естественным уклоном не более 0,02. Для устройства полей фильтрации не пригодны участки, расположенные близко от мест выклинивания водоносных горизонтов, а также торфяные и глинистые почвы и солончаки. Наиболее пригодны песчаные и супесчаные грунты. Поля рекомендуется располагать с подветренной стороны на определенном расстоянии от жилых массивов в зависимости от расхода сточной воды: при расходе до 5000 м3/сут это расстояние принимают 300 м, при 5000-50 000 м3/сут -500 м и свыше 50 000 м3/сут-1000 м. По контуру полей обычно высаживают иву и другие влаголюбивые насаждения. Ширину полосы насаждений принимают 10-20 м в зависимости от удаленности полей от населенных пунктов.

Бытовые сточные воды, очищенные на полях фильтрации, имеют БПК 10-15 мг/л, стойкость 99% (т.е. не загнивают), содержат нитратов до 25 мг/л. Количество бактерий уменьшается на 99-99,9% по сравнению с содержанием их в исходной воде. Специальная дезинфекция не требуется. Для успешной эксплуатации полей необходимо подавать на них сточную воду, предварительно осветленную, т.е. в значительной степени освобожденную от взвешенных частиц. Кроме того, при отстаивании из сточной жидкости выделяется в осадок до 50--80 % гельминтов, что снижает загрязнение ими почвы в 7-10 раз.

Требуемую площадь для полей фильтрации определяют исходя из нормы нагрузки - допустимого количества сточной воды, которое может быть очищено на 1 га поверхности полей. Кроме того, учитывают характер грунтов, уровень грунтовых вод и среднегодовую температуру по нормам нагрузок. Нормы нагрузки осветленных сточных вод на поля фильтрации для районов со среднегодовым количеством атмосферных осадков 300- 500 мм приведены в СНиП 2.04.03-85.

Для устройства ограждений карт, оросительной сети, дорог и въездов на карты необходимо предусматривать дополнительную площадь. Так, при полезной площади полей фильтрации до 0,3 га дополнительная площадь предусматривается равной 100% полезной площади, при 0,5 га-90, при 0,8-80, при 1 га-60 и более 1 га- 40% полезной площади полей.

При устройстве полей фильтрации обычно предусматривают постоянную и временную оросительные сети. Постоянная оросительная сеть (рис. 2) состоит из магистрального канала, групповых распределительных каналов и картовых оросителей, обслуживающих отдельные карты. Картовын ороситель - последний элемент постоянной сети.

Рис. 2. Схема полей орошения 1 - магистральные и распределительные каналы; 2 - нартовые оросители; 3 - осушительные канавы; 4 - дренаж; 5 - дороги

Оросительную сеть проектируют из керамических или асбестоцементных труб диаметром 75-100 мм. Допускается применение оросительных лотков из кирпича, бетона и других материалов. Укладывают оросительные трубы в песчаных грунтах с уклоном 0,001-0,003, а в супесчаных - горизонтально. Расстояние между параллельными оросительными трубами в песках 1,5-2,0 м, в супесях-2,5 м. Керамические трубы прокладывают с зазорами 15-20 мм; над стыками труб следует предусматривать накладки. В асбестоцементных трубах оросительных сетей снизу делают пропилы на половину диаметра шириной 15 мм. Расстояние между пропилами должно быть не более 2 м. Для притока воздуха на концах оросительных труб устанавливают стояки диаметром 100 мм, возвышающиеся на 0,5 м над поверхностью земли.

Рис. 3. Схема устройства полей подземной фильтрации 1 - выпуск из здания; 2 - трехкамер-ный септик из железобетонных колец; 3 - дозирующая камера с дозирующим сифоном; 4 - распределительная камера; 5 - дрены

Осушительную сеть на полях фильтрации предусматривают при неблагоприятных грунтовых условиях. Она состоит из дренажа, сборной сети, отводящих линий и выпусков. Дренажная система является составной частью полей, так как позволяет своевременно отводить излишнюю влагу почвы и способствует прониканию воздуха в деятельный слой, без которого не может проходить аэробный окислительный процесс. В малопроницаемых грунтах (суглинках) сооружают закрытый дренаж, в проницаемых грунтах (пески, супеси) дренаж или вообще не требуется, или устраивают открытые осушительные канавы.

Расстояние между дренами зависит от степени водопроницаемости грунта, глубины осушаемого слоя, глубины заложения дрен, количества отводимой воды и пр. Для предварительных расчетов расстояние между дренами в песках принимают 16-25 м, в супесях 12-15 м и в легких суглинках 8-10 м. В крупнозернистых песках в некоторых случаях дренаж сооружают в виде открытых осушительных канав с расстоянием между ними до 100 м.

Закрытый дренаж устраивают преимущественно из неглазурованных гончарных труб диаметром 75-100 мм.

Дрены следует располагать перпендикулярно направлению потока грунтовых вод с уклоном 0,0025-0,005. Между трубами оставляют зазоры 4-5 мм. Под стыками укладывают глиняную подушку, сверху стыки перекрывают толем или войлоком. Открытые осушительные канавы, сборные сети и выпуски устраивают в виде каналов трапецеидальной формы с боковыми стенками под углом естественного откоса грунтов.

В зимнее время после промерзания почвы фильтрация сточных вод на полях фильтрации значительно замедляется, а иногда полностью прекращается, и напускаемые на поля сточные воды намораживаются. Поэтому в районах с холодным и умеренным климатом поля фильтрации следует проверять на намораживание. Обычно высоту слоя намораживания сточных вод принимают 0,6-0,8 м, в соответствии с чем определяют высоту валов, ограждающих карту.

Сооружения подземной фильтрации. Для очистки малых количеств сточных вод применяют поля подземной фильтрации. Сточную воду от здания или группы зданий направляют для предварительного осветления в септик (рис. 3). Осветленная вода поступает в сеть уложенных на глубине 0,3-1,2 м трубопроводов с незаделан ными стыками, через которые сточная вода проникает в грунт, где происходит ее дальнейшая очистка. Очищенная сточная вода не собирается в осушительную сеть, а просачивается в толщу грунта или частично уходит с грунтовым потоком.

На территории полей подземной фильтрации допускается выращивание огородных культур. Недостатком полей фильтрации является необходимость устройства широкой зоны санитарного разрыва (200-300 м). Для объектов с расходом сточных вод до 12 м3/сут в отдельных случаях (при наличии фильтрующих грунтов, глубоком залегании грунтовых вод и отсутствии опасности загрязнения водоносных горизонтов, используемых для питьевого водоснабжения) могут быть приняты очистные сооружения, работающие по принципу подземной фильтрации сточных вод (песчано-гравийные фильтры, фильтрующие траншеи, фильтрующие колодцы). Эти сооружения достаточно просты в строительстве и эксплуатации и предназначаются для полной биологической очистки.

Сооружения подземной фильтрации (в отличие от наземных полей фильтрации) могут находиться вблизи обслуживаемых ими зданий и не требуют строительства наружной канализационной сети значительной протяженности. Сточная вода на очистные сооружения поступает самотеком, в связи с чем не требуются станции перекачки. Такие сооружения целесообразно устраивать в песчаных, супесчаных и легких суглинистых грунтах.

Сточную воду от здания или группы зданий направляют для предварительного осветления в септик. Осветленная вода через дозирующую камеру и распределительный колодец поступает в дренажные трубы, расположенные выше уровня грунтовых вод не менее чем на 1 м, или фильтрующий колодец. Через незаделанные стыки и пропилы труб или отверстия в стенках колодца осветленная жидкость попадает в грунт, где происходит ее дальнейшая очистка. При работе систем подземной фильтрации исключается загрязнение воздуха и верхних слоев почвы.

Типовые проекты очистных сооружений систем подземной фильтрации разработаны в соответствии с унифицированным рядом таких сооружений малой производительности 0,5-12 м3/сут. Номенклатура типовых проектов включает: септики; системы с полями подземной фильтрации и фильтрующими колодцами, применяемые в песчаных и супесчаных грунтах; системы с фильтрующими траншеями и песчано-гравийными фильтрами, используемые при суглинистых и глинистых грунтах.

Септик представляет собой подземное сооружение, в котором сточные воды протекают с малой скоростью, при этом взвешенные вещества выпадают в осадок, а жидкость осветляется в течение 1-4 сут. Выпавший осадок в септике подвергается длительному перегниванию (сбраживанию) в течение 6-12 мес под воздействием анаэробных микроорганизмов.

Расчетные объемы септиков следует принимать из условий очистки их не менее 1 раза в год. При средне-зимней температуре сточных вод выше 10°С или при норме водоотведения более 150 л/(чел-сут) полный расчетный объем септика может быть уменьшен на 20%.

При расходе сточных вод до 1 м3/сут предусматривают однокамерные септики, до 10 м3/сут - двухкамерные и свыше 10 м3/сут - трехкамерные. Объем первой камеры в двухкамерных септиках принимают равным 0,75; в трехкамерных-0,5 расчетного объема. В последнем случае объем второй и третьей камер должен составлять по 0,25 расчетного объема. В септиках из бетонных колец все камеры могут быть равного объема. При расходах более 5 м3/сут каждую камеру следует разделять продольной стенкой на два одинаковых отделения. Минимальные размеры септика: глубина (от уровня воды) 1,3, ширина 1, длина или диаметр 1 м. Максимальная глубина септика не более 3,2 м. В септиках должна быть предусмотрена естественная вентиляция. В типовом проекте разработаны септики пропускной способностью 0,5- 0,25 м3/сут (рис. 4).

Песчано-гравийный фильтр представляет собой котлован, в который уложена фильтрующая засыпка. В зависимости от числа слоев засыпки фильтры бывают одно- и двухступенчатые. В одноступенчатых фильтрах применяют крупнозернистый песок слоем 1 -1,5 м, в двухступенчатых фильтрах первая ступень загружается гравием, коксом, гранулированным шлаком слоем 1- 1,5 м, вторая - аналогично одноступенчатому фильтру.

Фильтрующая траншея - конструктивная разновидность песчано-гравийных фильтров - представляет собой рассредоточенные и удлиненные фильтры. Траншеи применяют в тех случаях, когда устройство песчано-гравийных фильтров не допускается из-за близкого расположения грунтовых вод и невозможен их отвод дренажной сетью из-за рельефа местности. Расчетную длину фильтрующих траншей принимают в зависимости от расхода сточных вод и нагрузки на оросительные трубы, но не более 300 м, ширину траншей по низу - не менее 0,5 м.

В фильтрующих траншеях в качестве загрузочного материала используют крупно- и среднезернистый песок и другие крупнозернистые материалы с толщиной слоя (между оросительной и дренажной трубой) 0,8-1 м. Для оросительных труб и отводящих дрен фильтров и траншей применяют трубы минимального диаметра 100 мм, укладывая их в гравийную (или из других крупнозернистых материалов) обсыпку толщиной 5-20 см. Глубина заложения оросительных труб от поверхности земли должна быть не менее 0,5 м. Расстояние между параллельными оросительными трубами и между отводящими дренами в песчано-гравийных фильтрах 1-1,5 м. Уклон оросительных и дренажных труб в фильтрах и траншеях не менее 0,005.

Рис. 5. Очистка сточных вод в септиках и фильтрующих колодцах 1 - канализационный стояк; 2- выпуск из здания; 3 септик; 4 - водоотводная труба; 5 - фильтрующий колодец

Фильтрующие колодцы - предназначены для очистки бытовых сточных вод, поступающих от отдельно стоящих зданий при расчетном расходе не более 1 м3/сут, после предварительной обработки в септике. Их применяют в песчаных и супесчаных грунтах при отсутствии достаточных площадей для размещения полей подземной фильтрации и расположении основания колодца не менее чем на 1 м выше максимального уровня грунтовых вод (рис. 5).

Фильтрующие колодцы круглые по форме выполняют из железобетонных колец диаметром не более 2 м, а прямоугольные - из усиленно обожженного кирпича и бутового камня размером не более 2X2 м в плане и 2,5 м глубиной. Внутри колодца устраивают донный фильтр высотой до 1 м из гравия, щебня, кокса, хорошо спекшегося котельного шлака и других материалов. У наружных стенок и основания колодца выполняют обсыпку из тех же материалов. В стенках колодца ниже подводящей трубы сверлят отверстия для выпуска профильтровавшейся воды. Колодцы перекрывают плитой с люком диаметром 700 мм и оборудуют вентиляционной трубой диаметром 100 мм.

Расчетная фильтрующая площадь поверхности колодца определяется суммой площадей дна и поверхности внутренних стенок колодца на высоту фильтра. Нагрузка на 1 м2 площади фильтрующей поверхности в песчаных грунтах принимается 80 л/сут, а в супесчаных - 40 л/сут. При устройстве фильтрующих колодцев в средне-и крупнозернистых песках или при расстоянии между основанием колодца и уровнем грунтовых вод более 2 м нагрузка увеличивается на 10-20% (последняя цифра принимается при норме водоотведения на 1 человека более 150 л/сут или при среднезимней температуре сточных вод выше 10 °С). Для объектов сезонного действия нагрузка также может быть увеличена на 20%.

Земледельческие поля орошения, устраиваемые на землях колхозов и совхозов, предназначены для круглогодичного приема и обезвреживания сточных вод в процессе их сельскохозяйственного использования. Эти поля имеют невысокие нормы нагрузки на 1 га площади орошения, а также небольшой объем планировочных работ. Круглогодичный прием сточных вод независимо от климатических условий возможен в том случае, если нормы нагрузки не превышают 5-20 м3/сут на 1 га площади орошения. Земледельческие поля орошения располагают на почвах, пригодных для земледелия, или которые можно использовать после надлежащей их подготовки (мелиорации). Естественный уклон земельных участков не должен превышать 0,03 (наиболее приемлем уклон 0,005-0,015).

Городские сточные воды вначале поступают на очистную станцию, где предварительно обрабатываются, т. е. проходят решетку, песколовку и первичные отстойники. В ночное время вода поступает в регулирующие емкости. После отстойников сточная вода самотеком или с помощью насосов подается на командные точки полей.

На территорию полей вода подается по оросительной сети, которая подразделяется:
а) постоянная, подводящая сточную воду к полям севооборота и состоящая из постоянных магистральных и распределительных трубопроводов, укладываемых преимущественно из асбестоцементных труб;
б) временная, состоящая из переносных трубопроводов, временных оросителей, ложбин и водоотводных борозд;
в) поливная, состоящая из борозд, полос и подпочвенных увлажнителей.

Трубопроводы постоянной оросительной сети укладывают с учетом промерзания грунта на пахотных землях на глубине 0,7-1,2 м, а под дорогами и на территории населенных мест-ниже глубины промерзания грунта на 0,1 м до шелыги трубы. Из закрытой постоянной сети вода выпускается специальными водовыпусками. Водовыпускные колодцы в зависимости от рельефа местности и расположения поливных участков при одностороннем распределении размещают на расстоянии 100-200, при двустороннем -200-300 м.

Увлажнительно-удобрительные нормы орошения сточными водами на земледельческих полях орошения устанавливают в зависимости от состава культур и насаждений, потребности их в минеральной пище и воде, санитарно-гигиенических требований, связанных с обезвреживанием сточных вод. Расчетный расход воды составляет 5-20 м3/сут на 1 га или 1800- 7300 м3/год.



- Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях

3.

Биологические пруды ( очистка сточных вод )

Биологические пруды с естественной и искусственной (пневматической или механической) аэрацией. Применяют для очистки и доочистки городских, производственных и поверхностных сточных вод, содержащих органические загрязняющие вещества.


При этом в зависимости от назначения сооружения, подаваемые в него сточные воды должны отвечать требованиям представленным в табл. 13, а допустимые расходы в табл. 14.

Таблица 13

Величина БПК полн сточных вод, подавляемых в биологические пруды

Тип аэрации

Величина БПК полн подаваемых в биопруды сточных вод, мг/л, не более

Очистка сточных вод

Доочистка сточных вод

Естественная аэрация

Искусственная аэрация

Таблица 14

Допустимые расходы сточных вод, подводимых в биологические пруды

Тип аэрации

Допустимые расходы сточных вод, подаваемых в биопруды, м 3 /сут, не более.

Очистка сточных вод

Доочистка сточных вод

Естественная аэрация

10000

Искусственная аэрация

10000

Не ограничены

Примечание. Если величина БПК полн подаваемых для очистки в биопруды сточных вод превышает указанные в таблице 13 значения, то следует предусматривать предварительную очистку этих вод.

Биопруды следует устраивать на нефильтрующих или слабофильтрующих грунтах. При неблагоприятных в фильтрационном отношении грунтах следует осуществлять противофильтрационные мероприятия, т.е. гидроизоляцию сооружений. По отношению к жилой застройке их располагают с подветренной стороны господствующего направления ветра в теплое время года. Направление движения воды в них должно быть перпендикулярным этому направлению ветра.

Котлованы биологических прудов устраиваются с использованием, по возможности, естественных понижений рельефа местности. Форму прудов в плане принимают в зависимости от типа аэрации, а именно: при естественной, механической и пневматической аэрациях – прямоугольной; при использовании самодвижущихся аэраторов – круглой. В прямоугольных сооружениях рекомендуются плавные скругления углов для предотвращения образования в них застойных зон.

Радиус этих скруглений должен быть не менее 5 м. Кроме того, в прудах с естественной аэрацией с целью обеспечения гидравлического режима движения воды, близкого к условиям полного вытеснения, отношение длины сооружения к его ширине должно составлять не менее 20, а при меньших значениях этого отношения следует предусматривать конструкции впускных и выпускных устройств, обеспечивающих движение воды по всему живому сечению пруда, т.е. рассредоточенные впуски и выпуски сточных вод (рис.10). При искусственной аэрации соотношение сторон секций может быть любым, но при этом скорость движения воды, поддерживаемая аэраторами, в любой точке пруда должна быть не менее 0,05 м/с.

Примечание. В биологических прудах с искусственной аэрацией сточных вод, отношение длины к ширине в которых составляет 1…3, следует принимать гидравлический режим движения жидкости соответствующей условиям идеального (полного) смешения.


Конструктировно биологические пруды состоят не менее чем из двух параллельных секций с 3…5 последовательными ступенями в каждой (например, рис. 11). При этом следует предусматривать возможность отключения любой секции для чистки или профилактического ремонта без нарушения работы остальных. Секции и ступени биопрудов разделяются ограждающими дамбами и плотинами, выполняемыми из грунтов, способных сохранять форму. Их минимальная ширина по верху должна составлять 2,5 м.

Примечание. У биологических прудов площадью менее 0,5 Га ширина ограждающих дамб и плотин по верху может быть снижена до 1,0…15 м.

При наличии фильтрации через оградительные дамбы и платины следует предусматривать их "одежду" в виде противофильтрационного экрана из глины (толщиной 0,3 м) или полимерных пленок. Крутизну откосов принимают исходя из характеристик грунтов (табл. 15).



Таблица 15

Крутизна откосов разделительных и оградительных дамб и плотин

Вид грунта

Крутизна откосов

Мокрые глинистые и суглинистые грунты

Мокрые песчаные и супесчаные грунты

Сухие глинистые и суглинистые грунты

1:1,5

Сухие песчаные и супесчаные грунты

Впуски сточных вод в биологические пруды, а также переливы жидкости между ступенями очистки, осуществляются с помощью колодцев, снабженных устройствами, позволяющими изменять уровень наполнения ступеней. Отметка лотка перепускной (впускной) трубы должна быть выше дна пруда на 0,3…0,5 м. При этом впуск воды в пруды с искусственной пневматической аэрацией производится через горизонтальный трубопровод, выход которого располагается на бетонной подушке, направляется вверх под углом 90 0 и находится ниже отметки предполагаемого уровня льда, а с механической аэрацией – через трубопровод непосредственно в зону активного перемешивания. Кроме того, в месте выхода перепускной трубы во избежание размыва склона, соответствующие его участники укрепляются камнем или бетонными плитами. Для выпуска стоков из сооружения (ступени) предназначено сборное устройство, размещаемое ниже уровня воды на 0,15…0,20 рабочей глубины пруда (глубины воды).

С целью предоставления волновой эрозии внутренних склонов дамб, а также развития высшей водной растительности, их выкладывают камнем, плитами и покрывают асфальтом по щебеночной подготовке полосой с шириной 1,5 м (на 1 м ниже уровня воды и на 0,5 м выше). Чтобы плиты не сползали, делается уступ, служащий упором для них. Внешний откос дамб следует засеивать медленно растущей травой с низким травостоем, способной предотвращать эрозию, например, пыреем сизым. Превышение строительной высоты дамбы над расчетным уровнем воды в пруде должно быть менее 0,7 м.

Для повышения эффективности очистки сточных вод до БПК полн = 3 мг/л, а также снижения содержания в них биогенных элементов (в первую очередь, азота и фосфора) рекомендуется использовать в прудах высшую водную растительность (камыш, рогоз, тростник и др.). Эта растительность должна быть размещена в последней ступени пруда. Причем, площадь, занимаемая высшей водной растительностью можно определить по нагрузке, составляющей 10000 м 3 /сут на 1 Га при плотности посадки 150…200 растений на 1 м 2 .

Рекомендуем почитать