Нормы и режим водоотведения. Определение расчетных расходов

Для определения расчетных расходов необходимо знать ко­личество жителей, проживающих в населенных местах, норму водоотведения и режим поступления сточных вод в сеть.

Нормы водоотведения для населенных мест принимают рав­ными нормам водопотребления - от 125 до 350 л/сут. на одного жителя в зависимости от степени благоустройства зданий. В нормы водоотведения входят все виды потребления воды в го­роде (в т. ч. расход воды на бани, прачечные, больницы и пр. ), за исключением расходов воды промышленными предприятиями и на поливку улиц, площадей и зеленых насаждений.

Существует неравномерность отведения отведения воды, которая связана с ренавномерностью потребления воды.. По­нятия о коэффициентах часовой К_час и суточной К_сут неравно­мерности в водопроводе и канализации аналогичны. Однако их численные значения будут различными, что связано с условиями движения жидкости и дополнительным поступлением воды в ка­нализационную сеть от сетей центрального и горячего водоснаб­жения и др.

Различают коэффициенты общей максимальной K_gen.max и минимальной К_gen.min неравномерности водоотведения. Установ­лено, что неравномерность поступления сточных вод в канализа­ционную сеть зависит от среднего расхода воды, протекающей по ней; чем больше средний расход в сети, тем меньше диапазон колебаний расходов по часам суток. Значения коэффициентов неравномерности в зависимости от среднего расхода сточных вод, протекающих по сети, приведены в табл. 1.

Для расчета канализационной сети и сооружений на ней, а также для расчета очистных сооружений необходимо знать ра­счетные расходы - среднесуточный, среднечасовой, максималь­ный и минимальный секундный.

Таблица 1.

Значения коэффициентов общей неравномерности водоотведения

Qcp, л/с	5, 0	10	20	50	100	300	500	1000	>5000
Kgen. max	2, 5	2, 1	1, 9	1, 7	1, 6	1, 55	1, 5	1, 47	1, 44
Kgen. min	0, 38	0, 45	0, 5	0, 55	0, 59	0, 62	0, 66	0, 69	0, 71

Расходы Q бытовых сточных вод (м³/сут., м³/ч, л/с) опреде­ляют по формулам:

Q_{cp. сут} = Nq/1000;

Q_{ср. ч} = Nq/(1000-24);

q_{max с} = Nq • K_{gen. max}/(24 • 6O • 60);

q_{min c} = Nq • K_{gеn. min}/(24 • 60 • 60),

где N-расчетное число жителей; q - норма водоотведения на одного жителя, пользующегося канализацией, л/сут.

Гидравлический расчет сети ведут на максимальный секунд­ный расход. Этому предшествует определение расчетных расхо­дов по отдельным участкам сети. Вот почему вначале определя­ют удельный расход (л/с) с 1 га канализуемой территории по формуле:

q = q · p_н / (24 • 60 • 60), л/с

где р_н-плотность населения (число жителей на 1 га).

Затем территорию населенного места разбивают на площади стока, тяготеющие к прилегающим участкам сети. Эту разбивку проводят с учетом рельефа местности и планировки внутриквар-тальной территории. Если рельеф местности плоский, то разбив­ку территории ведут по биссектрисам углов кварталов. После этого подсчитывают полученные площади стока, с которых поступают расходы на каждый участок F, и определяют расчетный расход (л/с) по формуле

q_p = q_{max с} = q_yд · F · K_{gеn. mах},

где F - средний секундный расход

q_{cp. с} = q_уд · F.

Большие города могут иметь районы с разной плотностью за­стройки. В этом случае для каждого района приходится определять удельный расход сточных вод, учитываемый далее при вы­числении расчетных расходов.

Расчетные расходы бытовых сточных вод (м³/сут и л/с) от промышленных предприятий определяют исходя из числа рабо­тающих, нормы водоотведения, принимаемой 25 и 45 л в 1 смену на одного человека соответственно для холодных и горячих (с тепловыделением более 84 кДж на 1 м³/ч) цехов и коэффициен­тов часовой неравномерности К_чх = 3, К_чг =2,5 по формулам:

Q_cyт = (25N_1х+ 45N_2г);

q_{mах с} = (25N₃ · К_чx + 45N₄ • К_чг )/(Т • 3600),

где N₁, N₂, N₃, N₄ - число рабочих в холодных и горячих цехах соотвстст-пенно в сутки и в смену с наибольшим числом работающих; T-продолжи­тельность смены, ч.

Расчетные расходы производственных вод (м³/сут. и л/с) оп­ределяют по формулам:

q_{пром. сут} = q_пром • М₁/1000;

q_{mах с} = q_пром • М₂ • K_ч/(Т • 3600),

где М₁, М₂ - количество выпускаемой продукции соответственно в сутки и в смену с наибольшей производительностью; qпром- удельное (норма) водо-отведение производственных вод; Т - продолжительность смены (работы обо­рудования), ч.

Лекция № 3

Количественная и качественная характеристика сточных вод

Количество и состав сточных вод, поступающих в водоемы, крайне разнообразны и зависят от их происхождения.

Таблица: 1.1. Характеристика бытовых сточных вод.

Признак	Бытовые сточные воды
Происхождение	Образуются в результате хозяйственно-бытовой деятельности и физиологических выделений людей
Количество	Ограничено пределами водопотребления населения для физиологических и культурно-бытовых нужд
Внешний вид	Однообразный
Режим спуска	Ограниченная степень неравномерности, определяющаяся бытовыми условиями жизни населения
Взвешенные вещества	Обнаруживают постоянство по количеству и качеству
Реакция	Нейтральная или слабощелочная
Химический состав	Однообразный; преобладают органические соединения животного или растительного происхождения
Токсичность и бактерицидность	Не свойственна
Типичность состава и свойств	Заметно выражена; колебания концентрации зависят от уровня водопотребления
Гигиеническое значение	Преимущественно эпидемиологическое значение, всегда общесанитарное
Методы обезвреживания	Биологические на типовых сооружениях с дезинфекцией

Условия канализования и сброса сточных вод в водоем должны быть сначала изучены по существующей на предприятиях технической документации (чертежи наружной бытовой и производственной канализационной сети с точным указанием присоединения к ней всех цехов), а затем проверены на месте. В первую очередь следует установить характер канализования предприятий, т. е. выяснить, имеется ли на нем общая сеть для производственных и бытовых сточных вод или для них устроены раздельные сети и нет ли не­предусмотренных проектом присоединений бытовых сточных вод к производственным. Затем должно быть определено число фак­тически действующих выпусков сточных вод в водоем, так как нередко по проекту, а чаще по условиям последующей эксплуа­тации или развития предприятия стоки поступают в водоем не одним (общим) выпуском, а несколькими, отводящими сточные воды отдельных групп цехов.

В тех случаях, когда предварительное ознакомление со струк­турой и технологией производства дает основание считать, что на предприятиях образуются сточные воды, различные по своим свойствам и возможному вредному влиянию (стоки мало или весьма концентрированные, отдельные стоки, содержащие вред­ные и токсические вещества, и т. д.), необходимо исследовать стоки поступающие в водоемы.

Расходы бытовых (хозяйственно-фекальных) сточных вод определяются численностью населения или отдельных объектов и установленными нормативами водоотведения, учитывающими климатические условия, степень санитарного благоустройства и пр. Количество водопотребителей принимается с учетом перспек­тивы развития населенного пункта или объекта (бытовое водоиспользование промышленного предприятия и пр.). Нормы водоотведения, как и коэффициенты неравномерности, берутся равными нормам водопотребления, согласно Строительным нормам и правилам и Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий. Поэтому подсчет количества поступающих или под­лежащих спуску в водоем бытовых сточных вод может быть сделан с достаточным приближением.

Когда же необходимо решать вопросы санитарной охраны водоема от за­грязнения стоками существующего предприятия и степени очист­ки сточных вод этого предприятия, следует производить непо­средственный замер стоков, поступающих в водоем. Если эти замеры сделаны технически правильно и наряду с ними произ­водился подсчет полученной продукции или использованного сырья за время наблюдений, то высчитанные удельные расходы сточных вод окажутся весьма полезными, в частности, и для про­верки литературных данных.

Чтобы получить сведения для количественной характеристики сточных вод, необходимо произвести непо­средственные суточные или сменные замеры. Замеры количества сточных вод на предприятии производятся по указанию санитар­ных органов. В ряде случаев замеры производятся и по непо­средственному заданию проектных организаций, для которых достоверная количественная характеристика сточных вод необходимо произвести непосредственные суточные или сменные замеры. Замеры количества сточных вод на предприятии производятся по указанию санитарных органов. В ряду случаев замеры производятся и по непосредственному заданию проектных организаций, для которых достоверная количественная характеристика сточных вод необходима. Что касается подготовки и проведения самой работы по замеру стоков и производства необходимых при этом подсчетов, то они должны выполняться техническим персоналом предприя­тия или проектной организации, знакомым с вопросами гидро­метрии.

Достоверность качественной характеристики производственных сточных вод определяется правильностью методики отбора проб и повторяемость анализов.

Чем чаще производится отбор проб, тем больше оснований получить полную и правильную характеристику их состава.

Пробы сточных вод, отбираемых через установленные промежутки времени, сливаются в общий бутыль, а смесь отдельных проб за смену или за сутки составляет среднюю пробу, которая направляется для анализа в лабораторию.

Если отбор отдельных проб производится, к примеру, через каждые полчаса, то их число за смену составит 16, а за сут­ки — 48.

В ряде случаев средняя проба не дает правильного пред­ставления о действительном среднем составе сточных вод. Это объясняется тем, что отдельные пробы, составляющие среднюю, имеют равный объем, в то время как отбираются они из стока, нередко весьма неравномерного по расходу и концентрации. Чтобы достигнуть более точной характеристики среднего состава сточных вод, орга­низуется отбор среднепропорциональных проб.

При отборе среднепропорциональных сменных или суточных проб объем каждой отдельной пробы должен быть пропорцио­нален расходу сточных вод в момент ее отбора. Практически соблюдение пропорциональности достигается отбором проб при организации замера количества сточных вод. Причем при объем­ном замере объем каждой отбираемой пробы берется пропор­циональным времени наполнения водомерного сосуда, а при замере с помощью водослива - величине напора у водослива.

Таким образом, лишь при организации замера количества сточных вод цеха или предприятия можно обеспечить отбор среднепропорциональных проб для качественной характеристики сточных вод.

Часто ограничиваются отбором средних проб сточных вод, организация которых не требует одно­временного замера стока. При этом необходимо соблюдать установленную частоту отбора отдельных проб, из суммы которых и составляется средняя проба. Отбор средних проб особенно оправдан в тех случаях, когда по результатам предварительного обследования можно ожидать сравнительно устойчивого и рав­номерного режима отведения сточных вод.

В некоторых случаях, например при спуске сточных вод из периодически опорожняемых резервуаров, рекомендуется на про­тяжении обычно небольшого времени опорожнения резервуаров отбирать не меньше трех отдельных проб (начало, середина и конец выпуска), из которых составлять среднюю пробу, направ­ляемую для исследования в лабораторию.

Правила устанавливают нормативы качества воды для водоемов по двум видам водопользования: к первому виду относятся участки водое­мов, используемые в качестве источника для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности; ко второму виду -участки водоемов, используемые для купания, спорта и отдыха на­селения, а также участки водоемов, находящиеся в черте населенных пунктов.

Растворенный кислород. В воде водоема (после смешения с ней сточных вод) количество растворенного кислорода не должно быть ме­нее 4 мг/л в любой период года в пробе, отобранной до 12 ч дня.

Биохимическая потребность в кислороде обозначается БПК и численно выражается количеством кислорода в мг/л или в г/м³. В некоторых случаях приходится исчислять суммарную биохимическую потребность в кислороде всей спускаемой волы, выражен­ную в килограммах или тоннах кислорода.

Определение величины БПК производят в зависимости от назначе­ния анализа как в предварительно отстоенной сточной воде, так и взбол­танной пробе при температуре 20°. Таким образом, БПК дает количество кислорода, требуемого на окисление коллоидных и растворенных загряз­нений, а также той части нерастворимых веществ, которые не задержаны в отстойниках. Такой метод основан на том, что в очистных сооружениях, как это видно будет ниже, окислительному процессу подвергаются только эти вещества; нерастворимые же осаждающиеся вещества выделяются в отстойниках. В бытовых водах эти вещества составляют приблизительно 1/3 всех органических загрязнений. Таким же образом определяют БПК и для неотстоенной сточной воды.

Биохимическое потребление кисло­рода часто определяют за 5 дней (так называемая пятисуточная проба), что соответственно указывается в анали­зах. Биохимическая потребность в кислороде, определенная по пятисуточной пробе (БПК₅), рекомендуется как стандартное определение при экс­плуатации очистных сооружений.

Для проверки характера сточной воды рекомендуется время от времени определять БПК и за более длитель­ные сроки до начала нитрификации, которая обычно наступает на 10-12-е сутки. Иногда биохимическая потребность определяется за 20 суток и обоз­начается БПК₂₀ (полная БПК). Указан­ные сроки являются условными, так как скорость окисления зависит от констан­ты скорости потребления кислорода.

Полная потребность волы в кислороде при температуре 20°С не должна превышать 3 и 6 мг/л ответственно для водоемов первого вида и для водоемов второго вида и морей.

Взвешенные вещества. Содержание взвешенных веществ в воде во­доема после спуска сточных вод не должно увеличиваться более чем на 0,25 и 0,75 мг/л для водоемов соответственно первого и второго вида. Для водоемов, содержащих в межень более 30 мг/л природных мине­ральных веществ, допускается увеличение содержания взвешенных ве­ществ в воде до 5%. Сточные воды, содержащие взвешенные вещества со скоростью осаждения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и бо­лее 0,2 мм/с для водохранилищ, спускать запрещается.

Запахи и привкусы. Вода не должна приобретать запахов и при­вкусов интенсивностью более 3 баллов для морей и 2 баллов, обнару­живаемых для водоемов первого вида непосредственно или при после­дующем хлорировании и для водоемов второго вида непосредственно. Вода не должна сообщать посторонних запахов и привкусов мясу рыб.

Окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 20 см для водоемов первого вида и 10 см для водоемов второго вида и морей.

Реакция воды водоема после смешения ее со сточными водами дол­жна быть 6,5≤рН≤8,5.

Ядовитые вещества не должны содержаться в концентрациях, кото­рые могут оказать прямо или косвенно вредное действие на здоровье населения.

Плавающие примеси. Сточные воды не должны содержать минеральных масел и других плавающих веществ в таких количествах, которые способны образовать на поверхности водоема пленки, пятна и скопления.

Возбудители заболеваний не должны содержаться в воде. Сточные воды, содержащие возбудителей заболеваний, должны подвергаться обеззараживанию после предварительной очистки. Методы обеззаражи­вания биологически очищенных сточных вод должны обеспечивать коли-индекс не более 1000 при остаточном хлоре не менее 1,5 мг/л. Коли-индекс для морской воды должен быть согласован с органами Государ­ственного санитарного надзора.

Минеральный состав для водоемов первого вида не должен превы­шать по плотному остатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л, а для водоемов второго вида нормируется по приведенному выше показателю «Привкусы».

Температура воды водоема в результате спуска в него сточных вод не должна повышаться летом более чем на 3⁰ по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет.

Трассировка канализационных сетей

Канализационную сеть обычно устраивают самотечной (без­напорной и проектируют на неполное заполнение. Для того что­бы вода протекала с необходимой скоростью, сеть прокладывают с уклоном. При малых уклонах поверхности земли и большом протяжении сети коллекторы приходится заглублять, что значи­тельно удорожает производство работ. Экономически, например, целесообразно прокладывать канализационную сеть в водонасыщенных грунтах до глубины 5... 6 м. Если сеть уже заглублена до этого предела, то во избежание увеличения глубины на сети целесообразно сооружать насосную станцию. Станции перекачки устраиваются также в пониженных районах города.

При трассировке канализационных сетей учитывают рельеф местности и вертикальную ее планировку, размещение водных протоков и мест сброса сточных вод, а также данные гидрогео­логических изысканий. На схему канализации влияет также раз­мещение очистных сооружений. Различают несколько схем трас­сировки канализационной сети относительно кварталов в зави­симости от рельефа местности и вертикальной планировки тер­ритории (рис. 2. 1),

Рис. 2. 1. Схемы начертания уличной канализационной сети относительно

кварталов

а- объемлющая: б - с пониженной стороны кварталов Рис. 2. 2. Схемы канализационных насосных станций

1-напорным коллектор; 2 - решетка; 3- приемный резервуар; 4 - машинный зал 5- напорный трубопровод.

Рис. 2. 3. Типы поперечных сечений труб и каналов

а - круглое; б - сжатое (шатровое); в - вытянутое (овалоидальное);

г – прямоугольное; д – трапецеидальное.

Сборные коллекторы трассируют вдоль рек и тальвегов (ли­ний, соединяющих наиболее пониженные участки речной долины, оврага). По этим коллекторам сточные воды бытовой или обще­сплавной сети отводят на очистные сооружения и после очистки сбрасывают в водоем. В подобном случае выпуск сточных вод производится за чертой населенного места. Дождевую сеть при проектировании трассируют из расчета выпуска сточных вод в водоем по наикратчайшему расстоянию. Грунтовые условия так­же оказывают влияние на трассировку сети.

На общей схеме канализации кроме линий сети отмечают се­тевые сооружения: дюкеры, переходы и камеры различного на­значения. На схеме намечаются места расположения насосных станций, очистных сооружений и выпусков.

Канализационные насосные станции служат для перекачки сточных вод на очистные сооружения из заглубленных коллекто­ров (рис. 2. 5, а), а также для подъема воды из коллекторов глубокого заложения в коллекторы с меньшим заложением. В первом случае станции называются главными, во втором - стан­циями подкачки (перекачки). Место расположения насосных станций определяется при проектировании сети.

По форме в плане станции бывают круглыми и прямоуголь­ными. Круглыми насосные станции устраивают в случае их глу­бокого заложения, высокого уровня грунтовых вод и сложных по строительным свойствам грунтов. Строят их обычно опускным способом. Прямоугольными, как правило, сооружают станции большой производительности, имеющие сравнительно малое за­глубление.

При насосных станциях предусматриваются приемные резер­вуары (емкости). Эти емкости необходимы для выравнивания режима работы насосов, так как сточные воды поступают на станцию неравномерно. Резервуары устраивают совмещенными со зданием станции или отдельно стоящими.

На рис. 2.9 изображена схема дождевой сети части населен­ного места и показано рас­положение дождеприемни­ков на проезжей части улиц (последние служат для прие­ма дождевых вод и отвода их в сеть). Расстояние меж­ду дождеприемниками на проезжей части улиц зави­сит от уклона поверхности земли и соответственно скорости течения жидкости, дождеприемники устанавливают с та­ким расчетом, чтобы ширина потока в лотке перед решеткой не превышала 2 м. Их также размещают в пониженных местах улиц, на перекрестках и пешеходных переходах со стороны при­тока дождевых вод.

Рис. 2.4. Схема дождевой сети и расположения дождеприемников

а - трассировка сети в населенном месте; б - расстановка дождеприемни­ков на проезжей части улиц.

Лекция № 4.