Поля фильтрации и поля орошения

Самыми крупными сооружениями являются коммунальные поля орошения (КПО), земледельческие поля орошения (ЗПО) и поля наземной фильтрации (ПНФ). Применение почвенных методов очистки рекомендуется при расходах сточных вод до

5000... 10 000 м3/сут.

Схема очистных сооружений с малыми ПНФ показана на рис. 5.4. В систему сооружений предварительной механической очистки входят решетка, песколовка и двухъярусный отстойник. Предусмотрены вывоз и обезвреживание песка, а также обезвреживание осадка из отстойников от патогенной микрофлоры и яиц гельминтов.

Схема очистных сооружений с малыми полями наземной фильтрации производительностью 100 м/сут

Рис. 5.4. Схема очистных сооружений с малыми полями наземной фильтрации производительностью 100 м3/сут:

  • 1- канализационный коллектор; 2 - канализационный колодец;
  • 3 - решетка; 4 - установки утилизации или обезвреживания отбросов; 5 - песколовка; 6 - песковые площадки; 7 - двухъярусный отстойник; 8 - иловые площадки; 9 - распределительное устройство;
  • 10 - карты полей фильтрации

Как самый доступный метод обезвреживания, применяют иловые площадки с длительным хранением на них осадка (не менее двух лет). Схемы сооружений с малыми ПНФ разработаны в нескольких вариантах. Один из них предусматривает круглогодичный прием сточных вод с сезонным регулированием их подачи (рис. 5.5). Полив осуществляют только в вегетационный период, а в остальное время года сточные воды должны поступать в пруды-накопители вместимостью, равной шестимесячному накоплению в них воды.

Схема очистных сооружений с малыми полями орошения

Рис. 5.5. Схема очистных сооружений с малыми полями орошения

при круглогодичном приеме сточных вод:

  • 1 - канализационный коллектор; 2 - канализационный колодец;
  • 3 - решетка; 4 -установки утилизации или обезвреживания отбросов; 5 - двухъярусный отстойник; 6 - иловые площадки; 7 - распределительное устройство; 8 — поля орошения; 9 - пруды-накопители

Схема очистной станции с большими полями орошения показана на рис. 5.6. Сточную жидкость подают на эти поля после механической очистки. Осадки обрабатывают в метантанках. Воду с полей отводят через дренажную систему. Поскольку сточные воды для полива можно использовать только в определенный период, более перспективной в настоящее время считают систему с частичным использованием биологически очищенной воды для орошения.

Схема очистных сооружений с большими полями орошения

Рис. 5.6. Схема очистных сооружений с большими полями орошения:

  • 1 - канализационный коллектор; 2 - канализационный колодец;
  • 3 - решетка; 4дробилки; 5 - песколовка; 6 - песковые площадки;
  • 7 - отстойник; 8 - метантенк; 9 — иловые площадки;
  • 10— распределительный колодец; 11 - поля орошения; 12 - дренаж;
  • 13 - биологический пруд; 14 - подача воды для технических целей;
  • 15 - выпуск в водоем

К сожалению, орошение биологически очищенными водами не исключает полностью возможности загрязнения почвы и выращиваемых растений патогенными бактериями и яйцами гельминтов. В связи с этим поиск и разработка новых очистных систем, безопасных в санитарном отношении, продолжается.

Технологический расчет полей орошения и фильтрации включает определение необходимых площадей, размеров и конструкции подводящих распределительных и отводящих сооружений. Основой расчета является величина допустимой нагрузки на поля орошения или фильтрации, причем при расчете полей орошения нагрузку корректируют с учетом величины ПДКорош.

Поля орошения - специально подготовленные и спланированные земельные участки, предназначенные для очистки

сточных вод, содержащих нетоксичные загрязнения, с одновременным использованием этих участков для агротехнических целей (для выращивания технических культур). Почва обогащается биогенными элементами, содержащимися в сточной воде и высвобождаемыми в процессе минерализации органических за1рязнений, что повышает ее плодородие. Во избежание засоления почв общая соленость сточных вод не должна превышать 4...6 г/л (в том числе питательных 1___1,5 г/л). Пре

дельное содержание солей в стоках, используемых для орошения: для Ыа2С03 - до 1 г/л, ЫаС1 - до 2 г/л, Ыа2804 - до 5 г/л.

Сущность процесса очистки заключается в поглощении растворённых органических веществ в сточных водах плёнкой микроорганизмов, находящейся на поверхности частичек почвы. Интенсивное окисление и нитрификация происходят в верхнем слое почвы (0,2...0,3 м), по мере увеличения глубины содержание кислорода падает, и окисление происходит только за счет процесса денитрификации. Различают два вида полей орошения: 1) коммунальные поля орошения, главной задачей которых является очисткасточных вод, а использование их в сельскохозяйственных целях носит вспомогательный характер; 2) сельскохозяйственные поля орошения, на которых пользование сточных вод для сельского хозяйства и их очистка представляют единое целое.

Сточные воды, направляемые на поля фильтрации и орошения, должны предварительно отстаиваться (см. рис. 5.4 - 5.6). Это необходимо для снижения содержания в них яиц гельминтов на

50...60%.

Сельскохозяйственные поля орошения проектируют во всех климатических районах кроме северных. Для их устройства можно ограничиться только выравниванием микрорельефа.

Поля орошения коммунального типа и поля фильтрации состоят из карт, спланированных горизонтально или с незначительным уклоном и разделенных земляными валиками. Сточная вода распределяется по картам оросительной сетью; очищенная вода, профильтрованная через слой почвы, отводится осушительной сетью.

Размеры карт полей фильтрации определяют в зависимости от рельефа местности, общей рабочей площади, способа обработки почвы и количества сточной воды. При обработке почвы тракторами площадь одной карты должна быть не менее 1,5 га. Длину карт принимают в 2...3 раза больше ширины.

Площадь карт полей орошения принимают 5...8 га, ширина карт зависит от вида грунта: для песков - 50 м, для супесей -

80... 100 м, для суглинков - 120... 150 м. Длину карт принимают в 4...5 раз больше ширины.

Поля орошения рекомендуется располагать вниз по течению грунтовых вод от водозаборных сооружений на расстоянии не менее 200...500 м в зависимости от типа грунта (200 м для легких суглинков, 300 м для супесей и 500 м для песков). По отношению к населенным пунктам поля рекомендуется располагать с разрывами, размер которых зависит от типа полей и объема сточных вод.

Лучшими для устройства полей являются песчаные и супесчаные грунты, однако можно использовать также суглинистые и черноземные почвы. Уровень грунтовых вод должен быть на глубине не менее 1,5 м от поверхности, при более высоком уровне необходимо устраивать дренаж. В слабопроницаемых грунтах (суглинках) проектируют закрытую дренажную сеть, в песках и супесях устраивают открытые осушительные канавы.

При определении требуемой площади полей орошения и полей фильтрации исходят из нормы нагрузки - объема сточной воды, который может быть очищен на 1 га за определенный промежуток времени (например, за вегетационный период). Различают следующие виды нагрузок:

  • • среднесуточная норма - объем стоков, приходящийся на 1 га в среднем за сутки обычно в течение года;
  • • оросительная норма - объем воды, требуемый для выращивания культуры за весь вегетационный период;
  • • поливная норма - объем воды за один полив;
  • • удобрительная норма - объем воды, который требуется для выращивания культуры исходя из удобрительных свойств сточной воды;
  • • норма зимнего орошения.

Нормы нагрузки зависят от многих факторов: характера почвы, ее окислительной мощности, фильтрационной способности, пористости; от типа полей, рода выращиваемых сельскохозяйственных культур; характера и концентрации загрязнений сточной воды; климатических условий и т.д. Поэтому нагрузку сточных вод на поля фильтрации принимают исходя из опыта эксплуатации полей фильтрации в аналогичных условиях. При отсутствии такого опыта нагрузку принимают по данным [8] или табл. 5.1. Для полей орошения нагрузку сточных вод принимают по данным [14, 21] или табл. 5.2.

Таблица 5.1

Нормы нагрузки бытовых осветлённых сточных вод на поля фильтрации со среднегодовой высотой слоя атмосферных осадков 300...500 мм

Г рунты

Среднегодовая температура воздуха, °С

Нагрузка сточных вод, м3/га сут, при залегании грунтовых вод на глубине, м

1,5

2

3

Лугкие

До 3,5

55

60

суглин-

3,5...6

70

75

ки

6...11

75

85

Свыше 11

85

  • 100
  • - і

Супеси

До 3,5

80

85

  • 100
  • 1

3,5...6

90

100

120 !

6...11

100

ПО

130 !

Свыше 11

120

130

150 і

Пески

До 3,5

120

140

180 ;

3,5...6

150

175

225 |

6...11

160

190

235

Свыше 11

180

210

250 і

Примечание. Для районов со среднегодовой высотой слоя атмосферных осадков 500...700 мм нормы нагрузки на поля фильтрации следует уменьшать на 15...20 %, а для районов со среднегодовой высотой слоя более 700 мм - на 25...30 %, при этом больший процент снижения нагрузки принимают при суглинистых грунтах, меньший - при песчаных.

Нормы нагрузки бытовых сточных вод на поля орошения для районов со среднегодовой высотой слоя атмосферных

осадков 300. ..500 мм

Среднегодовая температура воздуха, °С

Сельскохо

зяйственные

культуры

Нагрузка сточных вод, м3/га*сут,

в зависимости от грунта

Суглинки

Супеси

Пески

До 3,5

Огородные

30

40

60

Полевые

15

20

30

3,5.. .6

Огородные

35

50

70

Полевые

20

25

40

6,1...9,5

Огородные

45

60

80

Полевые

25

30

40

1 9,6... 1

Огородные

60

70

85

Полевые

30

35

45

Свыше 11

Огородные

70

80

90

Полевые

35

40

45

Примечание. Для районов со среднегодовой высотой слоя атмосферных осадков 500...700 мм нормы нагрузки на поля орошения следует уменьшить на 10... 15 %, для районов со среднегодовой высотой слоя более 700 мм - на 15...25 %, при этом больший процент снижения нагрузки принимают при суглинистых грунтах, меньший - при песчаных.

Для полей фильтрации межполивной период колеблется от 5 до 10 сут, для полей орошения его устанавливают в соответствии с режимом полива выращиваемых культур.

При подготовке полей к летнему вегетационному периоду, при уборке урожая, а также в период дождей выпуск стоков на поля орошения не допускается. Поэтому для приема сточной воды в этих случаях предусматривают резервные поля, по своему назначению являющиеся полями фильтрации.

Так как в зимнее время фильтрация практически прекращается, необходимо проверить площадь карт на зимнее намораживание. Необходимую площадь определяют исходя из про-

должительности намораживания, коэффициента фильтрации грунтов зимой и высоты слоя намораживания. Продолжительность намораживания принимают равной числу дней со среднесуточной температурой воздуха ниже -10 °С [8].

Сточные воды, прошедшие предварительное отстаивание не менее 30 мин, подаются в распределительный колодец, откуда по сети поступают на карты. Внутри карт устраивается временная оросительная сеть в виде полос или борозд. Профильтрованная очищенная вода отводится дренажной сетью в отводную канаву.

Расчет полей фильтрации и орошения

Поля фильтрации

1. В зависимости от вида грунта, среднегодового слоя дождевых осадков, глубины залегания грунтовых вод и среднегодовой температуры воздуха по табл. 5.1 принимают нагрузку сточных вод на поля фильтрации м3/га-сут. Определяют полезную площадь полей фильтрации, га,

= & / ?*, (5.1)

где (2н' - суточный расход осветленных сточных вод, м3/сут.

2. Определяют площадь резервных полей фильтрации, га,

(5.2)

где к<ь рез - коэффициент, учитывающий часть расхода сточной воды, направляемой на резервные участки (значения &ф.рсз не должны превышать для I климатического района 0,25; для II климатического района - 0,2; для III и IV климатических районов - 0,1).

  • 1. Рассчитывают полную площадь полей фильтрации, га,
  • (5.3)

Р<Ь Рб.пол ' Рф.рсз ^ ^(Ь.в (РIЬ.пол Р<.Ь.рез)>

где к&Л - коэффициент, учитывающий увеличение площади в связи с устройством вспомогательных сооружений (значения

кь в принимают равным до 0,25 при площади полей фильтрации свыше 1000 га и до 0,35 при площади 1000 га и менее).

2. Рассчитывают требуемую площадь для зимнего намораживания, га,

Р

нам

ОЛамО-Р)

  • 104нам -//ос)р’
  • (5.4)

где ^нам - продолжительность зимнего намораживания, дни, принимают по изолиниям [8]; (3 - коэффициент зимней фильтрации, принимают для легких суглинков равным 0,3, супесей - 0,45, песков - 0,55; /?нам - высота слоя намораживания, не более 1 м (обычно 0,5...0,6 м); Иос - высота слоя зимних осадков, м; р - плотность льда, равная 0,9 т/м3.

  • 5. Если выполняется неравенство Р* > Рнам, то площадь полей фильтрации обеспечивает пропуск сточных вод в зимний период. В противном случае принимают Рф = Рнам-
  • 6. Назначают число карт Л/* и размеры одной карты в зависимости от рельефа местности, общей площади полей способа обработки почвы. При обработке тракторами площадь одной карты должна быть не менее 1,5 га. Длину карты принимают в
  • 2...4 раза больше ширины.

Поля орошения

1. Определяют нагрузку сточных вод на поля орошения как средневзвешенную величину в зависимости от площади, занимаемой различными видами сельскохозяйственных культур, м3/гасут,

Чо (.ЧоО^О ^ (5.5)

где д00 и qoп - нагрузка сточных вод на участки, где выращиваются соответственно огородные и полевые сельскохозяйственные культуры, м3/га-сут (табл. 5.2); а0, ап - доля в общей площади полей орошения, занимаемая соответственно огородными и полевыми сельскохозяйственными культурами, %.

2. Определяют полезную площадь полей орошения, га,

Т'о.ПОЛ ~ (5*6)

  • 3. Назначают число карт для полезной площади А^пол и размеры одной карты. Площадь карт полей орошения принимают до 5...8 га. Ширину карт принимают в зависимости от вида грунта: для песков - 50 м, для супесей - 80... 100 м, для суглинков - 120... 150 м. Длина карты принимают в 4...5 раз больше ширины.
  • 4. Рассчитывают резервную площадь полей орошения, га,

р = 1г' 1 о.рез ^ -

ф.рез

(Ь>

(5.7)

где йфоез ~ коэффициент, учитывающий часть расхода сточной воды, направляемой на резервные участки (значения принимают для района со среднегодовой температурой до 5, 10 и 15 °С соответственно 1; 0,75 и 0,5); д4 - норма нагрузки сточной воды на резервные участки, м3 /га-сут, принимают по табл. 5.1.

Принимают число карт резервных участков Д^0.0ез и размеры одной карты. Ширину карты принимают 50... 100 м, длину -в 2...4 раза больше ширины.

  • 5. Рассчитывают полную площадь полей орошения Ао, га,
  • (5.8)

РО Т7 0.ПОЛ + Т70-рез + к07 О.ПОЛ Т7о.рез)»

где ?он - коэффициент, учитывающий увеличение площади в связи с устройством вспомогательных сооружений (значения ков принимают равными до 0,25 при площади полей орошения свыше 1000 га, и до 0,35 при площади 1000 га и менее).

6. По формуле (5.4) определяют площадь ^нам, га, требуемую для зимнего намораживания стоков.

Оросительная и осушительная сети

I. Оросительная сеть

Магистральный канал оросительной сети рассчитывают по общему максимальному секундному расходу сточной воды, поступающей на поля фильтрации или орошения. Распределительные каналы рассчитывают по суммарному расходу сточной воды, поступающей на карты, орошаемые одновременно и примыкающие к данному каналу.

М П >

где Миол - число карт полезной площади полей; /мп - продолжительность межполивного периода, принимаемая в пределах

  • 5... 10 сут в зависимости от фильтрующей способности грунта, уровня подземных вод и других условий.
  • 2. Вычисляют расход воды, поступающей на одну карту, л/с,
  • 0. тах

= (?таУ N

(5.10)

где Отах - максимальный секундный расход сточной воды, л/с.

  • 3. В соответствии с планом полей намечают схему распределения воды по картам. Принимают длины участков оросительной сети.
  • 4. Производят гидравлический расчет участков оросительной сети, определяют размеры, уклоны, наполнения и скорости движения воды в каналах [10, 22].

Оросительные каналы, лотки и канавы должны иметь уклоны, соответствующие уклонам карт. Наименьший уклон для картовых оросителей составляет 0,001, для распределительных и магистральных каналов - 0,0005.

Минимальную незаиливающую скорость для картовых оросителей, распределительных и магистральных каналов принимают равной соответственно 0,3; 0,4 и 0,5 м/с.

Земляные канавы имеют трапецеидальное сечение, канавы и лотки - прямоугольное с облицовкой. Наименьшие размеры лотков составляют 0,2 х 0,2 м, минимальный диаметр труб -100 мм.

5. Определяют отметку дна, м, в начальной точке магистрального канала

м.к -2 /7-1

^ /^НЗМ І V пп / і' пп ^ і п V I

к.ор * к.ор

р.к * р.к

* М.К / м.

К э

(5.11)

где - отметка поверхности карты, наиболее удаленной и высоко расположенной по отношению к начальной точке магистрального канала, м; /кор, /рк, 1М к - уклоны картового оросителя, распределительного и магистрального каналов; /к.ор, 7РК, /мк -длина картового оросителя, распределительного и магистрального каналов, м.

II. Осушительная сеть

  • 1. В зависимости от грунтовых условий и глубины залегания подземных вод выбирают открытый или закрытый вид осушительной сети. Производят трассировку дренажных каналов и труб.
  • 2. Рассчитывают модуль стока, л/ста,

кпЯЛ.иКо,

  • 8М,др
  • (5.12)

где ки - коэффициент просачивания, в среднем равный 0,5; -

суточная нагрузка сточных вод (для полей фильтрации и орошения соответственно <7* и q0) м3/га сут; К0.с - коэффициент неравномерности поступления воды в осушительную сеть, принимаемый равным 1,5; /др - продолжительность отведения дренажной воды с карты, обычно равная (0,4...0,5) 1мп, сут; / м.п. -продолжительность межполивного периода, сут.

3. Рассчитывают высоту слоя воды, отводимой за одни сутки, м/сут,

  • (5.13)
  • 4. Определяют расстояние между дренажными трубами или осушительными канавами, м,
  • 1щ=0,2(Н-Нк)^-, (5.14)

I А|огв

где Я - заложение дренажной трубы или глубина осушительной канавы, м; Яос - глубина осушаемого слоя, равная 0,6... 1 м в зависимости от вида сельскохозяйственных культур; к4 - коэффициент фильтрации, определяемый по [18] или табл. 5.3.

Коэффициент фильтрации для различных грунтов

1 Г рун г

Эффективный диаметр зерен грунта, мм

Коэффициент фильтрации

1

см/с

м/сут

Песчаный

1,2...0,12

к—»

о

о

864... 8,64

Песчаный с примесью

глины

0,12...0,076

1---- ?

о

О

о

V*

о

о

4^

8,64...3,46

Песчано-глинистый

0,076...0,038

0,004...0,001

3,46...0,86

Проницаемый глинистый

<0,038

<0,001

<0,86

  • 5. Определяют расчетный расход в конце каждой дренажной трубы или осушительной канавы и расход дренажной воды в отводной канаве, л/с:
    • ?>др = ^Др1/д/10 000; ?отв = <7др/ЮЛ( (5.15)

где Ь - длина карты, м; Гпол - полезная площадь полей фильтрации или орошения, га.

6. В соответствии с расходами ?)др и ??отв принимают размеры поперечного сечения каждой осушительной канавы или дренажной трубы, а также скорость воды и наполнение в них [10, 22].

Закрытый дренаж устраивают из керамических или асбестоцементных труб диаметром 75... 100 мм с уклоном не менее 0,002. Открытые осушительные канавы имеют трапецеидальную форму в поперечном сечении с боковыми стенками под углом естественного откоса грунтов. Уклон канав принимают не менее 0,005.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >