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. Oпре-деляем 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 биоло-гических 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

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

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

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