Файл: Вопросы водного хозяйства [сборник]..pdf

«Проблемы использования водных ресурсов». Минск, «Наука и тех­ ника», 1967.

6. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест

ппромышленных предприятий. М., 1963.

7.Ф и л и п п о в и ч И. М. О видах характеристик минимально­

го стока. В сб.: «Использование и охрана водных ресурсов Бело­ руссии». Часть I. Минск, 1966.

В. И. П О П Р У Г А , А. И. Ч И С Т Я К О В

ОПУТЯХ ОЧИСТКИ, ОТВЕДЕНИЯ

ИИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД МАЛЫХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

Очистка сточных вод малых населенных пунктов (ма­ лых городов и сельских населенных пунктов) должна происходить на сооружениях, простых в обслуживании, но обеспечивающих высокий эффект очистки. Наиболее распространенными в малой канализации являются поч­ венные методы (поля фильтрации, ЗПО), биологические пруды, биофильтры, аэротенки продленной аэрации и циркуляционно-окислительные каналы.

Эффект очистки, достигаемый на этих сооружениях, в литературе обычно характеризуется такими показате­ лями, как БПК, взвеси, окисляемость и т. п. Но в связи с возникновением новых загрязнителей, таких, как СПАВ, возникает необходимость пересмотра эффектив­ ности указанных методов очистки.

В статье ставится задача проанализировать меры для предохранения местной гидрографической сети от за­ грязнения.

Для этой цели нами рассмотрены две модели водото­ ков. Размещение их принято: первого — в центральной, более многоводной (рис. 1), а второго — в южной, менее многоводной (рис. 2), частях Белоруссии. Характеристи­ ки стока приведены в табл. 1. В водосборе первого водо­ тока доля стока лимитирующего периода равна 47% (летне-осенний сезон — 32, зимний— 15%), а второй водоток отличается меньшей естественной зарегулированностью и сток лимитирующего периода снижается до 35% (летне-осенний сезон — 22, зимний— 13%) [19].

Количество населения на рассматриваемых водосбо­ рах принято по данным [2, 18] исходя из площади от-

122

лоруссии. Точками обозначены сельские населенные пункты, круж­ ком — населенный пункт городского типа.

Рис. 2. Модель водотока, расположенного в южной части Белорус­ сии. Обозначения те же, что и на рис. 1.

123

дельных частей бассейнов и плотности населения в их пределах. Соотношение городского и сельского населе­ ния определено на основании обобщения статистических данных [2]. Увеличение численности населения на рас­ четный уровень принято по аналогии с имеющимся про­ гнозом.

В Белоруссии будут укрупнены и благоустроены 5,5 тыс. сельских населенных пунктов [18]. Средняя по республике территория, приходящаяся на один укруп­ ненный сельский населенный пункт, составит 37,8 км2.

Показатели стока, приходящегося на один населен­ ный пункт, приведены в табл. 2.

Расположение сельских населенных пунктов на гид­ рографической сети принято таким образом, чтобы на каждый из них приходилась площадь водосбора 37,8 км2,

124

городских— 1500 км2, а по длине водотока — в соответ­ ствии с зависимостью [4]

l = - 7 t < а )

где L — длина водотока, км;

F — площадь водосбора, км2.

Городские пункты расположены в верховьях, это наи­ более неблагоприятный, но встречающийся случай.

Изменение качества воды в водотоках определено под воздействием поступающих стоков с учетом их раз­ бавления и процессов самоочищения.

Скорости течения в водотоках приняты по зависимо­ сти между скоростями и модульными коэффициентами расходов воды в реках для рассматриваемых гидроло­ гических районов [5].

Качественная характеристика сточных вод принята на основании нормативных и литературных данных. При норме водоотведения 160 л/сут на 1 человека содержа­ ние в неочищенных стоках взвешенных веществ и БПКполн соответственно составляет 156 и 250 мг/л [20]. Содержание синтетических поверхностно-активных ве­ ществ ожидается в размере 20—30 мг/л [13]. В качестве расчетной величины принято 25 мг/л. Сточные воды содержат и другие загрязнения, но указанные являются лимитирующими, требуют наибольшего разбавления и характерны для сельских населенных пунктов.

Влияние бытовых стоков определено в виде допол­ нительных загрязнений, привносимых в водотоки. Для учета процессов самоочищения необходимо было подо­ брать методы оценки эффекта этих процессов, так как имеются признанные расчетные зависимости только для определения снижения ВПК.

За время продвижения воды по реке происходит окисление органических веществ. Оставшееся его коли­ чество определяется известной зависимостью

125

где k\t * — константа скорости биохимического окисле­ ния при температуре т°С;

k\tт = 1,047<т т>, (4)

где k\ — константа скорости биохимического окисления при температуре воды 20°С.

Время продвижения воды между створами определя­ ется в виде частного протяженности участка I и средней скорости течения воды на данном участке

Эффект процессов самоочищения определяется преж­ де всего значением k x. Общепринято считать, что для коммунально-бытовых стоков &i = 0,l. Считается, что ха­ рактер приемника стоков может быть учтен при назна­ чении расчетных показателей k x. Он равен

ских характеристик реки и может быть определена по выражению [17]

ме этого, в соответствии с [3] перегрузка реки загрязне­ ниями в зимний период приводит к анаэробным процес­ сам, в результате которых ядовитые вещества, распро­ страняясь далеко вниз по течению, вызывают гибель

126

рыбы. Поэтому целесообразно принимать более низкие значения k\ и исходить из значения k{ = 0,1 +0,03 = 0,13 l/сут (при т = 20°С). Принятое значение k\ подтверждает­ ся еще и тем, что сточные воды, прошедшие очистку, не имеют легко окисляемых загрязнений, характеризуемых высокой константой. Произведенная нами обработка на­ блюдений за изменением БПКп0лн в биологических прудах Брестской очистной станции показала, что стоки после полной биологической очистки за 15 суток пребывания в прудах улучшают свое качество не намного. Значения k\ составляют 0,017—0,090.

Для получения обобщенных зависимостей самоочи­ щения от взвешенных веществ проанализированы дан­ ные наблюдений ГМС БССР за 1965—1970 гг. на р. Зап. Двине на участке между Витебском и Полоцком и р. Березине между Бобруйском и Светлогорском, Свет­ логорском и устьем. Из материалов наблюдений выбра­ ны такие, в которых концентрация взвесей в межень в верхних створах находится в пределах до 50 г/м5.

При определении эффекта самоочищения принима­ лось, что 100%-ный эффект наступает, когда в нижнем створе концентрация достигает естественного фонового значения.

Нанесение на график значений эффекта самоочище­ ния, приходящихся на 1 км реки (в процентах от при­ внесенного количества взвесей в исходном створе), по­ казывает, что часть точек в поле (L; %/км) лежит на линии 100%-ного самоочищения вод от взвесей, посту­ пивших извне. Другая часть отклоняется от этой кри­ вой. Данные по малым рекам ПНР, являющимся при­ емниками неочищенных сточных вод, подтверждают ха­ рактер кривой и показывают очень большое снижение взвесей, особенно в пределах небольших участков ниже сброса сточных вод [25], но в наших расчетных усло­ виях сброс таких стоков в реки недопустим.

В качестве расчетной мы приняли кривую, предопре­ деляющую более осторожный подход к эффекту само­ очищения. Она предполагает снижение на верхнем 20-ки­ лометровом участке 32% загрязнений, доведение эффекта до 50% к 100 км и к 200 км — достижение фо­ нового содержания взвесей (рис. 3). С накоплением фак­ тических данных кривую следует уточнять.

Существует мнение [17], что процесс самоочищения от

127

взвесей может быть описан выражением (3), однако данные о значении показателя скорости процессов само­ очищения пока не опубликованы. Нами сделана попытка оценить их на основе расчетной кривой (рис. 3). Ока­ залось, что в пределах небольших участков ниже сброса

известно, что в зависимости от температуры изменяется вязкость жидкости, и это сказывается на скорости осаж­ дения взвесей, да и органические взвешенные вещества перерабатываются с разной скоростью.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) по химическому составу довольно разнообраз­ ны и по-разному окисляются, вследствие чего подраз­ деляются на «мягкие», «промежуточные» и «жесткие».

Внастоящее время выпускаются все три вида СПАВ, но

внедалеком будущем промышленность будет выпускать

для бытовых целей только легко окисляемые вещест­ ва [14].

Для расчетов мы принимали соотношение «мягких»

и«промежуточных» СПАВ и неочищенных стоках 1:1. Степень самоочищения определяли, применяя выра­

жения (3) и (4) и используя в качестве исходных дан­ ных графические зависимости снижения СПАВ по вре­ мени, полученные в лабораторных условиях на моделях водоемов и водотоков [10, 11, 27].

В указанных работах изучалось снижение СПАВ, не прошедших предварительной очистки со сточными во­ дами. Поэтому мы расчленяли графики и выделяли те

128