Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы отведения и очистки поверхностного стока 8
1.1. Характеристика поверхностного стока с городских территорий и условия его отведения 8
1.2. Закономерности выпадения осадков 17
1.3. Поверхностный сток с городской территории и площадок промышленных предприятий 24
1.4. Выводы. Задачи и направления исследований 33
Глава 2. Основные закономерности для определения расчетных расходов поверхностных стоков 36
2.1. Процесс формирования: расходов дождевого стока в канализационных сетях 36
2.2. Качественный состав дождевого стока 44
2.3. Системы и сооружения для отведения дождевых вод 48
2.4. Регулирование дождевого стока 50
2.5. Соотношение между объемами регулирующих резервуаров и производительностью очистных сооружений 61
Выводы по главе 74
Глава 3. Разработка и исследования технологических схем очистки городского поверхностного стока 75
3.1. Обоснование выбора и методика расчета диктующих ингредиентов , 75
3.2.. Лабораторные исследования по коагулированию поверхностных сточных вод в период максимального снеготаяния , 92
3.3. Технологические схемы очистки дождевых вод - 100
3.3.1. Выбор технологических схем очистки 100
3.3.2. Описание принципиальных схем очистки,
с учетом требований к очищенному стоку 112
3.3.3. Характеристика состава воды водного объекта и сточных вод до и после очистных сооружений 125
Выводы по главе 132
Глава 4. Эколого-экономическая оценка водоохранных решений при сбросе поверхностных вод в водные объекты — 134
4.11 Оценка экологического ущерба 134
4.2J: Оптимизация стоимости очистных сооружений и регулирующих резервуаров 143
Выводы по главе 153
Общие выводы 153
Литература; 155
- Поверхностный сток с городской территории и площадок промышленных предприятий
- Системы и сооружения для отведения дождевых вод
- Лабораторные исследования по коагулированию поверхностных сточных вод в период максимального снеготаяния
- Оптимизация стоимости очистных сооружений и регулирующих резервуаров
Введение к работе
Актуальность темы
Поверхностный сток с городской территории содержит значительное количество загрязнений, которые пагубно влияют на флору и фауну водных объектов. В условиях крупных городов с развитой промышленностью поверхностные сточные воды содержат не только взвешенные вещества и органические загрязнения, но и соединения азота, фосфора, ионы тяжелых металлов, ПАВ, нефтепродукты и др. Более половины объема годового поверхностного стока не удовлетворяют требованиям допустимого сброса. Поэтому корректировка расчетных зависимостей по определению расходов и объемов поверхностных сточных вод и разработка технологии их очистки предопределяют актуальность диссертационной работы..
Решению проблемы водоотведения, регулирования и очистки дождевых стоков посвящены многочисленные работы в России и за рубежом: Горбачев П.Ф., Белов Н.Н., Молоков М.В., Алексеев М.И., Курганов А.М., Нечаев А.П., Дзиопак Ю.С., Кичева Т.Д., Захарова Ю.С., Верхотуров В.П., Прахова Т.Н., Кордон М.Я. и многие другие. Однако остаются нерешенные вопросы оптимизации; технологических схем очистки поверхностного стока, эколого-экономической оценки водоохранных решений при сбросе дождевых вод в водные объекты.
Проведенные исследования выполнялись по плану госбюджетных работ Самарского государственного архитектурно-строительного университета в рамках научно-технической программы «Интеграция науки и высшего образования России».
Цель и задачи работы
Цель настоящих исследований состоит в совершенствовании технологических схем очистки с регулированием поступления поверхностного стока и эколого-экономической оценки водоохранных решений при сбросе дожде-
вых вод в водные объекты. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
— обосновать и скорректировать расчетные зависимости для определения
расходов и объемов поверхностных сточных вод;
— провести исследования по определению оптимальной дозы реагентов при очистке поверхностных сточных вод в период максимального их загрязнения;
разработать технологические схемы очистки поверхностных сточных вод для условий урбанизированных территорий;
разработать методику расчета взаимосвязи между производительностью очистных сооружений и объемом регулирующих резервуаров;
разработать методику экономической оценки применения регулирующих резервуаров и выявить факторы, влияющие на их стоимость, для определения оптимальных размеров данных сооружений.
На защиту выносятся:
усовершенствованная методика определения расчетной интенсивности дождя и определения оптимального соотношения между производительностью очистных сооружений и объемами регулирующих емкостей;
технологические схемы очистки городского поверхностного стока в условиях крупного промышленного центра;
методика определения минимальной стоимости очистных сооружений поверхностного стока с регулирующими резервуарами.
Научная новизна работы
Установлены аналитические зависимости для определения расчетной интенсивности дождя в условиях Самарского региона.
Теоретически обоснованы решения по определению оптимальных размеров регулирующих резервуаров различной формы сечений и их объема в зависимости от производительности очистных сооружений.
Предложена методика выбора рациональной технологической схемы очистки городского поверхностного стока в зависимости от диктующих ингредиентов загрязнений, позволяющая учитывать экономические и экологические факторы.
Разработан алгоритм оптимизации стоимости очистных сооружений поверхностного стока с регулирующими резервуарами, определяющая соотношение числа их секций и ступеней очистки..
Практическая значимость и внедрение результатов исследований
Даны рекомендации по определению расчетной интенсивности дождя в условиях Самарского региона и определению оптимальных размеров регулирующих резервуаров в зависимости от производительности очистных сооружений. Разработанная технологическая схема очистки городского поверхностного стока с применением физико-химической очистки с отстаиванием и фильтрованием на зернистых фильтрах с загрузкой из дробленого керамзита утверждена в генсхеме дождевой канализации г, Самары и принята для рабочего проектирования Департаментом городского хозяйства и экологии г. Самары.
Апробация работы
Основные материалы исследований докладывались на Всероссийской практической конференции (г..Самара, 1996 г.), на 59, 60, 61 региональных научно-технических конференциях в г. Самаре (2001-2004 гг.), международной научно-практической конференции (г. Пенза, 2004 г.), всероссийской научно-практической конференции (г. Тольятти. 2004 г.).
Публикации
Основные результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах.
Структура и объем работы
Диссертационная работа изложена на 161 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, библиографического списка литературы из 123 наименований, содержит 46 рисунков, 41 таблицу, а также 6 приложений.
Автор приносит глубокую признательность и благодарность профессору, д.т.н. Стрелкову А.К. и доценту к.т.н. Шувалову М.В. за научные консультации и помощь, оказанные при выборе темы диссертации и работе над ней, а также благодарность сотрудникам кафедры «Водоснабжение и водоот-ведение» СГАСУ доценту Быковой П.Г., к.т.н. профессору Атанову Н.А., к.т.н. профессору Шмиголю В.В.> д.т.н. профессору ІСичигину В.И., к.т.н. доценту Смородину А.П., Петербургского ГСУ - д.т.н. профессору Алексееву М.И. и д.т.н. профессору Курганову A.M. за ценные советы и замечания, сделанные ими при обсуждении результатов по теме диссертации.
Поверхностный сток с городской территории и площадок промышленных предприятий
Дождевая канализация г. Самары выполнена по раздельной схеме ка-нализования. В систему дождевой канализации сбрасываются поверхностные, дренажные, условно-чистые производственные стоки промышленных предприятий, аварийные и технологические сбросы от систем водоснабжения и теплоснабжения города.
Сброс стоков от 15 бассейнов канализования г. Самара осуществляется по самостоятельным выпускам в овраги или непосредственно в р. Самара или Саратовское водохранилище без очистки (рис. 1.3) [90].
В Саратовское водохранилище стоки сбрасываются; по 10 выпускам (табл. 1.7). Общая площадь селитебной территории, с которой отводится поверхностный сток в Саратовское водохранилище, составляет 1402,9 га. Об-щиЙ объем сброса составляет 7198,81 тыс. м /год, в том числе объем пром-стока—237,97 тыс. м3/год. а. чэ - В р. Самара через сеть дождевой канализации сбрасываются стоки через 12 выпусков (табл. 1.8).
Общий объем сточных вод, сбрасываемых вр. Самара, составляет 29383,24 тыс. м /год, в том числе промстоков - 9523,21 тыс. м /год..
Стоки через все выпуски дождевой канализации сбрасываются; без очистки. Лабораторный контроль за качеством сбрасываемых стоков через выпуски дождевой канализации осуществляется постоянно химической лабораторией, принадлежащей Департаменту городского хозяйства и экологии. Отбор проб осуществляется непосредственно перед сбросом в водоем, и согласно графику отбираются стоки, сбрасываемые промышленными предприятиями в дождевую канализацию.
Как видно из данных таблицы 1.9 качественный состав стоков, сбрасываемых в Саратовское водохранилище, по всем показателям превышает значение ПДК. Самыми неблагоприятными выпусками в экологическом плане в мокрый период года, являются выпуски «Комсомольский» и «Овраг Подпольщиков». Среднее содержание взвешенных веществ на выпуске «Комсомольский» превышает значение ПДК в 8,2 раза, а на выпуске «Овраг Подпольщиков» — в 3,3 раза; содержание азота аммонийного в стоках на выпуске «Комсомольский» превышает ПДК в 9,7 раза, на выпуске «Овраг Подпольщиков» — в 5,7 раза; содержание нитритов в стоках соответственно на выпусках в 6,2 и 8,7 раза превышает предельно-допустимую концентрацию (ПДК) на сбросе стоков в открытый водоем. В сухой период года концентрация взвешенных веществ в стоках на выпуске «Комсомольский» в 3,2 раза ниже, чем в мокрый период. Содержание азота аммонийного в стоках в 6,7 раза выше ПДК, концентрация железа на выпуске в 16 раз превышает предельно-допустимую концентрацию в стоках на сбросе в водоем. Значение БПКП0ЛН на выпуске в 3,6 раза превышает нормативное значение.
Превышение ПДК по азоту аммонийному, БПКпапн свидетельствует о том, что в сеть дождевой канализации попадают хоз-фекальные стоки, то же самое можно отметить и по стокам на выпуске «Овраг Подпольщиков». Превышение ПДК по взвешенным веществам в сухой период года на выпуске «Овраг Подпольщиков» свидетельствует о том, что в сеть дождевой канализации продолжают сбрасываться стоки от частного массива, расположенного вдоль «Оврага Подпольщиков». Высокое содержание взвешенных веществ в стоках наблюдается на выпусках «8-я просека», «Вилоновский», «Советской Армии» в мокрый период года.
В таблице 1.10 представлен физико-химический состав стоков, сбрасываемых через выпуски в р. Самара для двух периодов 2001 года.
Как видно из данных таблицы 1.10, самыми неблагоприятными выпусками являются выпуски «Деповский», «Русский», «Проспект Кирова», «Вельский». На выпуске «Деповский» в «мокрый период» года, содержание загрязнений в стоках превышает предельно-допустимые концентрации (ПДК) перед сбросом их в открытый водоем по БПКП0ЛН в 2,2 раза, азоту аммонийному - 3,6 раза, нефтепродуктам - в 9,2 раза, сульфатам в «мокрый период» года - в 1,47 раза, содержанию железа - в 13,4 раза.
Высокие концентрации в стоках нефтепродуктов и азота аммонийного свидетельствуют о том, что в сеть дождевой канализации сбрасываются без предварительной очистки стоки от мойки машин. Повышение концентрации железа вызваны сбросом стоков от охлаждения оборудования и теплосети.
В стоках на выпуске «Русский» концентрация загрязнений выше значений ПДК, как в мокрый, так и в сухой периоды го да,.Так в мокрый период-года БПКполн в 2,37 раза выше нормативного значения, а сухой период года — 2,68 раза; содержание сульфатов в мокрый период года—в 1,4 раза, а в сухой — в 1,6 раза выше нормативного значения; азота аммонийного соответственно в мокрый период года - в 6,69 раза, а в сухой период в 7,2 раза больше ПДК; содержание железа в мокрый период года - в 4,9 раза, а в сухой — в 5,3 раза больше ПДК.
Повышенное содержание сульфатов и железа в стоках свидетельствует о том, что в сеть сбрасываются продувочные воды из систем промпредприятий.
Высокое содержание в стоках азота аммонийного и БПКполн говорит о том, что в сеть дождевой канализации сбрасываются фекальные стоки. В стоках выпуска «Проспект Кирова» содержание сульфатов превышает значение ПДК в 3 раза;: азота аммонийного в мокрый период года - в 4,49 раза, а в сухой - в 2,5 раза; железа в мокрый период года - в 6,67 раза, в сухой - в 5,1 раза; нефтепродуктов в мокрый период года- в 1,58 раза, а в сухой - в 2,08 раза. Высокие концентрации железа и нефтепродуктов в стоках на выпуске в сухой период года свидетельствуют о несанкционированном сбросе промстоков с содержанием указанных ингредиентов.
На выпуске «Бельский» в мокрый период года содержание в стоках взвешенных веществ превышает предельно-допустимое значение при сбросе их в открытый водоем в 2,1 раза, сульфатов - в 2 раза, азота аммонийного -в 1,7 раза. Превышение указанных загрязнений в стоках свидетельствует о недостаточной уборке улиц.
Представленные в табл. 1.10 данные физико-химического состава стоков отличаются незначительно по мокрому и сухому периодам года, кроме БПКполн и взвешенных веществ, что свидетельствует о том, что основные загрязнения в сеть дождевой канализации поступают с условно-чистыми стоками промышленных предприятий,
Вї приложениях 1 и 2 приведены графики изменения; по месяцам (1999-2001 гг.) содержания загрязняющих веществ в стоках на выпусках дождевой канализации в Саратовское водохранилище и р. Самара. Как видно из данных рисунков, основной пик загрязнений по взвешенным веществам, БПКП0Л„, нефтепродуктам приходится на март-апрель; особенно четко это прослеживается по содержанию взвешенных веществ в стоках на вьшусках в р. Самара (апрель и июль). Содержание металлов в стоках колеблется в течение года независимо от его периода
Системы и сооружения для отведения дождевых вод
Применение той или иной системы зависит от расходов различных категорий сточных вод, их качественного состав, гидродинамики водных объектов — приемников сточных вод и ряда других факторов. В настоящее время = применяется раздельная (полная и неполная), полураздельная, общесплавная и комбинированная системы водоотведения.
Выбор системы водоотведения выполняется на основе технико-экономического анализа вариантов с учетом санитарно-гигиенических показателей. В Санкт-Петербурге, например, комбинированная система водоотведения: на 2/3 площади города водоотведение осуществляется по общесплавной системе, на 1/3 территории — по полной раздельной [71]. Сброс неочищенных дождевых вод в городские водные объекты производится по 185 уличным дождевым (с территории раздельной системы водоотведения) и 810 выпускам от дождеприемников (1998 г.) [60].
Наибольшее распространение в странах Западной Европы (Великобритания, Германия, Польша, Финляндия, Франция) и США получила общесплавная или комбинированная системы водоотведения [110, 111, 114, 115, 120, 123]. Например, протяженность канализационных сетей в Хельсинки составляет около 1800 км. Из этого 86% приходится на общесплавную систему, а 14% составляет полная раздельная.. Протяженность хозяйственно-бытовой канализационной сети составляет 783 км, дождевой сети - 753 км и 253 км приходится на общесплавную систему. Общесплавная канализация характерна, главным образом, для центральной части города. При полной раздельной системе, охватывающей «спальные районы», поверхностный сток без очистки отводится в близлежащий водный объект [119, 122],
Автоматичность и санитарно-гигиенический эффект работы конкретной системы водоотведения определяется спецификой свойственных ей сооружений. На полураздельной системе - это разделительные камеры, на общесплавной - ливнеспуски. Разделительные камеры предназначены для отделения и транспортировки в общесплавной (перехватывающий) коллектор части расхода дождевого стока, который не превышал бы величины заданного «предельного» дождя при отведении в водный объект или регулирующая емкость избыточной части дождевых вод.
Схемы конструкций разделительных камер могут быть самыми различными: Гидравлическим исследованиям данных конструкций посвящены работы Алексеева М.И., Агасиева Г.С., Кудрявцева А.В., Курганова A.M., Масаевой Т.Р. и др. [6,7, 8, 9, 10-12]. Особое значение имеют конструкции, предназначенные для уменьшения выноса загрязняющих веществ в водоемы.; Для дождевого стока было установлено, что эффект задержания взвешенных веществ в разделительных камерах с круговым водосливом и донным отводом составляет 30-70%.
Ливнеспуски аналогичны по конструкциям разделительным камерам, но пропуск части объема дождевого стока во время ливневых дождей должен быть согласован с природоохранными органами.
Расчет ливнекамер (разделительных камер и ливнеспусков) с водосливом ведется по уравнению где Qc6p величина расхода стока, сбрасываемого через водослив в водный объект; /І - коэффициент расхода; Нс? — средний напор над гребнем водослива; / - длина водослива.
Исследования М.И. Алексеева и A.BJ Кудрявцева на моделях ливнекамер показали, что условия деления потока зависят от конструкции камеры [10-11]. Наиболее важным показателем работы данных сооружений является соотношение между расходами, отводимыми на очистку и сбрасываемыми в водоемы. В качестве таких показателей могут приниматься коэффициент изменения расхода, отводимого на очистку Коч или коэффициент сброса Ксбр, которые рассчитываются по формулам (2.16) и (2.17) где Коч — коэффициент изменения расхода, отводимого на очистку; QOT, Q0, Qnp - расход дождевых вод, отводимых на очистку, общий расход перед камерой и предельный расход дождевых вод, соответственно. где Qc6P- то же, что в формуле (2.15); Q , и Q„p - то же, что в формуле (2.16).
При обеспечении постоянного расхода, отводимого на очистку Q04 = Q , получаем Kov = 0 и Кс р = 1. Коэффициенты Коч и Ксер связаны зависимостью
В тех случаях, когда по санитарным соображениям или другим причинам, обусловленных местными условиями, не допускается сброс избытка дождевых сточных вод непосредственно в водоем, их направляют в регулирующие резервуары, которые могут сооружаться и для других целей. Однако, в настоящее время отсутствуют эколого-экономические обоснования эффектив-г ности этих мероприятий, что приводит к избыточным затратам при финансировании того или иного проекта [18, 19,27,58,72,78, 98, 101,102, 103].
Продолжительность максимальных расходов в дождевых и общесплавных канализациях невелика, поэтому в ряде случаев целесообразно временно сбрасывать пиковые и близкие к ним расходы дождевых вод в регулирующие емкости (резервуары), которые будут опорожняться после окончания поступления дождевого стока. Данное мероприятие позволяет уменьшить размеры коллекторов, а также всех последующих сооружений, расположенных за резервуарами (насосных станций, очистных сооружений и др.) что в итоге повышает эффективность их работы и снижает стоимость строительства и эксплуатации. В городах, где преобладает общесплавная система канализации, регулирующие резервуары служат в основном для приема излишков дождевого стока при переполнении канализационных систем во время ливневых дождей. или вытекающий из него; Qon - расход опорожнения.
При подключении по схеме «а», изображенной на рис. 2.2, весь расход, дождевых вод поступает в регулирующий резервуар 1 по трубе большого диаметра с одновременным отводом части расхода по трубе малого диаметра. В схемах «б» и «в» (рис. 2.2) сброс избытка дождевых сточных вод в резервуар обеспечивается установкой на дождевой сети водосливного устройства 4. Удаление дождевых вод из резервуара производится либо откачкой их насосной станцией 5 (рис. 2.2.6), либо по самотечному трубопроводу 3 малого диаметра одновременно с заполнением резервуара (рис. 2.2.#).
Определение объемов регулирующих резервуаров. Для нахождения объема резервуара нужно задаться гидрографом притока сточных вод к нему. Объем регулирующего резервуара для трех схем на рис. 2.2 соответствует заштрихованным областям, представленным на рис. 2.3.
Лабораторные исследования по коагулированию поверхностных сточных вод в период максимального снеготаяния
Для очистки производственных сточных вод, содержащих загрязнения в виде тонкодисперсной взвеси и коллоидов, применяют метод коагулирования химическими реагентами — коагулянтами. В качестве таких реагентов часто используют гидролизирующиеся соли алюминия AIn(OH)mCl, хлорид железа Fe2Cb, сульфат двухвалентного железа FeS04, сульфат трехвалентного железа Fe2(S04)3- Особенностью этих солей является способность образовывать в результате гидролиза малорастворимые оксигидраты.. коагулянтов происходит их диссоциация. Образующиеся при этом поливалентные катионы коагулянта Al +, Fe +, Fe + вступают в ионный обмен с катионами адсорбционного слоя отрицательно заряженных частиц загрязнений, понижая их стабильность.
После установления равновесия между катионами в І адсорбционном слое коллоидных частиц и в растворе происходит гидролиз избытка коагулянта. В результате гидролиза в зависимости от рН среды образуются гидрофобные коллоиды малорастворимых гидроокисей алюминия или железа, либо их основных солей. Эти коллоиды имеют огромную активную поверхность и играют основную роль при очистке воды коагуляцией.
Коллоидные частицы загрязнений адсорбируются на поверхности коллоидных частиц гидроокиси, коагулирующихся под действием растворенных в воде электролитов с образованием хлопьев, которые сорбируют, захватывают при осаждении находящиеся в воде примеси (оптокинетическая коагуляция) и выпадают в осадок или задерживаются на фильтрах.
\ На эффективность действия коагулянтов оказывает влияние большое количество факторов. В технологии коагулирования воды следует учитывать состав и свойства загрязнений сточных вод, дозу и состав коагулянта, температуру и рН воды, условия введения и перемешивания реагирующих веществ.
Для максимального извлечения загрязнений процесс коагуляции следует осуществлять в диапазоне оптимальных величин рН. При отсутствии этих данных можно принять, что наибольший эффект очистки сточных вод при; использовании в качестве коагулянта сульфата алюминия достигается в интервале значений рН среды от 6,5 до 8; при использовании хлорида железа -в интервале значений рН от 7 до 8,5; при использовании сульфата двухвалентного железа— от 9 до 9,5..
Оптимальную дозу коагулянта определяют экспериментально, пробным коагулированием для каждого конкретного состава сточных вод при строго определенных условиях проведения эксперимента.
Для работы необходимы установка для коагулирования «Капля», рН-метр, цилиндр для разведения 100 мл - 1 шт.; стакан для исследуемых растворов 1000 мл - 6 шт.; воронка - 1 шт.; бюретка для титрования 50 мл - 1 шт. В качестве минерального реагента применяли сульфат алюминия A12(S04)3 18H20.
Сульфат алюминия, 1%-й раствор: навеску 19,5 г A12(S04)3 18Н20, соответствующую 10 г безводного сульфата алюминия А12(804)з, помещают в мерную колбу, растворяют при нагревании в 300—500 мл дистиллированной воды, охлаждают и доводят до 1л дистиллированной водой.
Гидроксид кальция,. 1%-й раствор: 1 г предварительно прокаленного оксида кальция СаО при 900С в течение 5 ч растирают в ступке и смывают кипящей дистиллированной водой в мерную колбу вместимостью 1000 мл. По охлаждении (в закрытой колбе) доводят до метки дистиллированной водой и хранят, закрыв пробкой с хлоркальциевой трубкой, напол \ ненной натронной известью. При выполнении исследований по пробному коагулированию для каждого из опытов необходимо около 12 л сточной воды. Отбор воды произведен за 4 ч до начала эксперимента, температура воды должна соответствовать производственным условиям. Перед началом эксперимента сточная вода должна быть тщательно перемешена и отобрана проба 0,5 л для; определения концентрации загрязнений по показателям, приведенным в табл. 3.5:
Сточную воду или исследуемый раствор помещают в 6 стаканов, немного не доливая до метки, и устанавливают в штативы «Капли». В соответствии с выбранным диапазоном изменения дозы коагулянта, в каждый стакан вносится определенный объем рабочего раствора реагента. Добавив к исследуемой воде коагулянт, включают систему на быстрое перемешивание в течение 20-30 с, а затем продолжают перемешивать, но медленно (10-15 об/мин) в течение 10—15 мин. После этого смесительную систему выключают и извлекают роторы из стаканов. Стаканы оставляют в покое на 30-60 мин, наблюдая за образованием и; осаждением хлопьев. В период отстаивания отмечают время начала оседания и время окончания, а также вид хлопьев. В конце опыта из каждого стакана пипеткой или сифоном отбирают пробу воды из верхнего слоя, не взмучивая осадок.: После отбора проб роторы мешалок извлекают из стаканов, а их содержимое выливается.
В пробах определяют щелочность, рН, концентрацию взвешенных веществ и других загрязнений.
Исходную воду заполняли в 5 сосудов Лысенко до метки 1000 мм. Затем в каждый цилиндр пипеткой добавляли 1%-й раствор А12(804)з. 27, 31 марта, 3, 14, 22 апреля дозу сернокислого алюминия добавляли 50, 100, 200, 300, 400 мг/л, а 7, 14 апреля 200, 250,300, 350, 400 мг/л.
Добавляя к сточной воде коагулянт, быстро перемешивали содержимое цилиндров стеклянной палочкой в течение 25-30 с. Затем продолжали перемешивать, но медленно в течение 14-15 мин. После этого цилиндры оставляли\ покое на 120 мин и наблюдали за образованием и осаждением хлопьев. При отстаивании воды в сосудах Лысенко, после добавления коагулянта, образования хлопьев отмечалось в первые 6-8 с. Через каждые 30 мин из каждого сосуда пипеткой отбирали пробу из верхнего осветленного слоя,. и измеряли плотность на Фотоэлектроколориметре, также отмечали количество выпавшего осадка. По истечению 120 мин в каждой пробе определяли рН, БПК5, взвешенные вещества, сульфаты, азот аммонийный, азот нитритный, азот нитратный, фосфор фосфатный, железо общее, нефтепродукты, медь, цинк.
Качественный состав городского поверхностного стока в течение года колеблется в широких пределах. Это зависит от многих причин, в том числе и от периода: года. Наиболее загрязненным, по нашему мнению, является сток в период максимального снеготаяния-в весеннее время года. Слежавшийся за зимние месяцы снег накопил достаточно много загрязнений как от близлежащих промышленных предприятий, так и от городского транспорта. Кроме того, на качество воды в период снеготаяния влияет благоустройство прилегающей к выпуску территории.
Исследования качества городского поверхностного стока были проведены нами в весенние месяцы 2003 года в период максимального снеготаяния на выпуске «Овраг Подпольщиков» г. Самары, выпускающего воды в Саратовское водохранилище [91]. Этот выпуск собирает сточные воды с густо населенной территории г. Самары общей площадью водосборного бассейна 270,4 га. Диаметр коллектора изменяется от 300 до 1500 мм. Дождевые воды из коллектора выпускаются в овраг, длина которого 1100 м. Овраг неблагоустроен, по обе стороны его находится несанкционированная свалка бытового мусора. Качественные показатели физико-химического состава ливневого стока за различные с 1999 по 2002 годы (минимальные, максимальные и средние значения за год) представлены в табл. 3.1 и более подробно помесячно представлены в приложении 3 табл. 1—4.
Оптимизация стоимости очистных сооружений и регулирующих резервуаров
При проектировании систем отвода и очистки поверхностного стока с застроенных территорий требуемый эффект; обеспечивающий охрану водоемов от загрязнения, может быть достигнут при разных способах отведения и очистки поверхностных вод, а также при применении того или иного метода регулирования стока. При выборе наиболее рационального варианта следует учитывать такие факторы народнохозяйственного значения как использование дефицитных и местных материалов при строительстве, сроки строительства, трудоемкость строительства и эксплуатации и перспективы развития.
Экономическими показателями, характеризующими проектное решение, и в частности, способ отведения поверхностного стока с застроенной территории являются строительная стоимость сооружений и годовые эксплуатационные расходы. При определении стоимости строительства по различным вариантам; обычно ограничиваются; укрупненными показателями стоимости сооружений [35].
Ориентируясь на -. использования [12, 23, 108] можно рекомендовать стоимость строительства канализационных очистных сооружений в зависимости от суточной производительности от 2500 до 125000 м3/сут определять по формуле (в ценах 1984 года для где Соч — стоимость очистных сооружений; Qcym — производительность сооружений, м /сут. Стоимость более крупных очистных сооружений в пределах производительности от 125000 до 250000 м3/сут выражается формулой:; (4.6)
Если принять стоимость Стал при максимальном расходе Qm(m то можно представить стоимость очистных сооружений в относительных единицах Соч / Стах в зависимости от относительной производительности VC04 Vw В этом анализе принято, что максимальные стоимости очистных сооружении тах.оч и емкостей Ощи.рез одинаковые (о дно го порядка). Ниже нами выполнен анализ при условии, что стоимости очистных сооружений и. емкостей различные. По данным В.П. Верхотурова [24] для закрытых железобетонных резервуаров с глубиной заложения 5-5,5 м при условии разработки мягких (нескальных) и непросадочных грунтов приведенные затраты с учетом годовых эксплуатационных затрат на их обслуживание выражены в зависимости от объема регулирующего резервуара и количества его секций. Математическое выражение этой зависимости представлено в виде: Я 3 = 10/747+ 5,09ШМп# +1,939 , (4.12) где През -.приведенные затраты на строительство резервуара, тыс. руб.; 147 N- количество секций в резервуаре, N = 1, 2,3,4,5; Vpe3 - объем регулирующего резервуара, тыс. м\ На рис. 4.4 приведен график приведенных затрат на строительство резервуаров, в зависимости от их объема и числа секций N, Принимая максимальную стоимость Птах при максимальной емкости Ушах, согласно графику представленному на рис. 4.4, зависимость (4.12) выразим в относительных единицах П і Птах =f(VI Vmax) (рис. 4.5). Согласно графику на рис. 4.5 эту зависимость запишем в виде линейного уравнения: где р - коэффициент объема регулирующей емкости; а и с - постоянные, зависящие от числа секций N, (см. табл. 4.3). Значения а и с, входящие в уравнение (4.13), найденные нами по графику на рис. 4.5, даны в табл. 4.3. Эту зависимость Поч =/(Q04) также представим в относительных величинах Соч I Стахоч = (р (Q04/ Qmaxo4) (рис. 4.7) и запишем эту зависимость в виде линейного уравнения: -Аа + Ву Максимальную стоимость регулирующих резервуаров Сре2_тах при максимальных емкостях представим через максимальную стоимость очистных сооружений Сочщах при максимальной производительности для расчетного дождя через коэффициент стоимости кст\ оч.тах cm рез,max V ) где кст - коэффициент СТОИМОСТИ. В таком случае сумму относительных стоимостей очистных сооружений и резервуаров (4.17) выразим через максимальные стоимости очистных сооружений Сочтах и резервуаров Срез.тах\ Значения коэффициентов /3опт и аопт зависят от коэффициента стоимости кст и изменяются с увеличением значения кст. Так, при кст = 1,2 и 1,5 значения аопт соответственно уменьшаются в 1,53 и 2,56 раза.
Если коэффициент стоимости больше коэффициента максимальной стоимости (кст 1,0), то стоимость резервуаров и очистных сооружений выходит за рамки оптимальных значений. В этом случае объем регулирующих резервуаров следует принимать максимальным, а производительность очистных сооружений возможно минимальной, определяемой, исходя из принятого времени опорожнения резервуара. 1. Проведен анализ существующих методик определения количественной оценки экономического ущерба от загрязнения водных объектов сточными водами и показано, что они имеют ряд существенных недостатков. 2. Разработана методика оптимизации стоимости очистных сооружений поверхностного стока с регулирующими резервуарами, которая дает возможность определить оптимальное соотношение числа секций регулирующих резервуаров и ступеней очистки.
Похожие диссертации на Совершенствование отведения и очистки поверхностных сточных вод урбанизированных территорий
